南陽(yáng)市紅宇工模具制造有限公司（河南 473000）牛東尚

在我公司的工裝生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)接到客戶(hù)各種形狀的阿基米德凸輪的制造任務(wù)。由于外形復(fù)雜，加工難度大，質(zhì)量控制難。公司原加工凸輪的工藝，多年來(lái)一直采用在銑床上銑削的加工方式，由于熱處理后銑削困難，全部形狀在熱處理前完成，所以在工藝編排時(shí)，銑工先加工完凸輪的外形，然后進(jìn)行熱處理。但由于熱處理過(guò)程中的變形，往往無(wú)法保證凸輪的精度，造成的變形缺陷無(wú)法彌補(bǔ)。

隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，客戶(hù)要求的技術(shù)精度越來(lái)越高，這種工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低，精度低，廢品率高的加工工藝越來(lái)越不適應(yīng)生產(chǎn)的需要，急需一種新工藝來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

1.解決方案

2002年公司引進(jìn)CAXA線(xiàn)切割編程軟件，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，利用CAXA軟件中特有的曲線(xiàn)生成功能，用線(xiàn)切割編程軟件編程，調(diào)查原凸輪加工工藝，外形加工調(diào)整在熱處理后，通過(guò)線(xiàn)切割實(shí)現(xiàn)凸輪的加工，減少了凸輪的變形，確保了精度，提高了效率，達(dá)到了預(yù)期目的。如圖1所示凸輪工藝如下：

（1）原工藝（15道工序）下料→鍛造→車(chē)→銑工劃等分線(xiàn)→鉗工劃R線(xiàn)→鉗工鉆孔→銑工劃曲線(xiàn)→銑工保證曲線(xiàn)（留1.5～2mm）→銑工曲線(xiàn)→鉗工找全形、倒角、去毛刺→滲碳→淬火→吹砂→平面磨→鉗工打磨曲線(xiàn)、內(nèi)孔。

（2）新工藝（7道工序）下料→車(chē)→鉗工鉆孔→熱處理→平面磨→線(xiàn)切割→鉗工打磨曲線(xiàn)、內(nèi)孔。

圖1 凸輪工藝

（3）工藝分析 下料：根據(jù)圖樣技術(shù)要求，選擇鋼板或棒料加工；車(chē)工：圓車(chē)加工，中心鉆工藝孔，外圓車(chē)光，留0.5mm；鉗工：鉗工作業(yè)，小孔中心鉆工藝孔；熱處理；平面磨：平磨厚度致要求；線(xiàn)切割：線(xiàn)切割加工外形及孔；鉗工：打磨曲線(xiàn)、內(nèi)孔。

新工藝中回避了凸輪外形因熱處理的變形，同時(shí)提高了形狀精度。

2.阿基米德凸輪外形的計(jì)算機(jī)輔助制造新工藝

首先認(rèn)識(shí)兩個(gè)重要公式。

設(shè)M0（ρ0,0）是點(diǎn)M的初始位置，M在極徑方向上的速度為v，角速度為ω，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，旋轉(zhuǎn)了θ角，到達(dá)M點(diǎn)。根據(jù)等速螺線(xiàn)的定義：M點(diǎn)以等角速度ω回轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)沿極徑方向作等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。可得

這是以時(shí)間t為參數(shù)的極坐標(biāo)參數(shù)方程。消去參數(shù)t，得

這就是阿基米德螺線(xiàn)的極坐標(biāo)方程的一般形式系數(shù)a=ν/ω分子分母同時(shí)乘以時(shí)間t得

即系數(shù)a可認(rèn)為是在極徑方向上的位移（νt）和旋轉(zhuǎn)角度（ωt）的比值。

下面舉例說(shuō)明曲線(xiàn)的生成過(guò)程：

（1）CAXA軟件的應(yīng)用 啟動(dòng)CAXA軟件，點(diǎn)擊公式曲線(xiàn)按鈕，由于本軟件沒(méi)有固化阿基米德螺旋線(xiàn)，需要自定義。根據(jù)阿基米德螺旋線(xiàn)定義，點(diǎn)擊極坐標(biāo)按鈕，把阿基米德螺線(xiàn)的極坐標(biāo)方程式ρ=ρ0+aθ（公式1）寫(xiě)入下圖的公式欄。改用角度或弧度表示均可，得到圖2圖形。由于系數(shù)a是在極徑方向上的位移（νt）和旋轉(zhuǎn)角度（ωt）的比值，ρ0是初始位置極徑，在凸輪圖樣上均為已知條件（為了加工和檢驗(yàn)的方便，每隔一定的角度，凸輪輪廓的向徑值r需標(biāo)注出，參數(shù)a可由已知條件，利用公式2算出），所以代入ρ0和a，并把參變量θ換成軟件認(rèn)可的參變量t，即可生成相應(yīng)曲線(xiàn)，如圖2所示。

利用上面的方法，生成自動(dòng)機(jī)刀架凸輪89.47°之間的一段工作曲線(xiàn)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后得到如圖3所示。

圖2

（2）線(xiàn)切割編程軟件 利用CAXA線(xiàn)切割編程軟件，生成3b代碼，即可加工完成凸輪形狀

（3）線(xiàn)切割裝夾，進(jìn)行切割加工。

圖3

3.特點(diǎn)

新工藝可在熱處理及精磨后完成凸輪形狀，沒(méi)有熱變形，提高了精度工序，工序由原來(lái)的15道減為7道，降低了生產(chǎn)成本。

經(jīng)過(guò)3個(gè)月的試用，得到了用戶(hù)的好評(píng)，證明了新工藝的可行?，F(xiàn)在新工藝完全取代了多年來(lái)一直使用的經(jīng)銑后再熱處理的老工藝。新工藝的成果，大大激發(fā)員工小革小改，發(fā)揮了員工主觀(guān)能動(dòng)性，提升了公司技術(shù)水平。