凸轮的数控加工编程

毕业论文姓名：学号：系别：机械工程系专业：机械制造与自动化论文题目：凸轮的数控加工手工编程指导教师：2011年05 月摘要本论文主要介绍了凸轮结构的组成、凸轮结构的特点和功能及凸轮的应用。

并且介绍了FANUC数控铣床，通过对FANUC数控铣床的认识，了解它的结构、编程中运用到的数控指令、应用范围及实际操作所运用到的理论知识。

This paper mainly introduces the composition, CAM CAM mechanism structure characteristics and function and CAM application. And FANUC CNC milling machine is introduced, through the understanding of FANUC CNC milling machine, to learn the structure, programming of CNC using to instruction, application scope and practical operation applied the theory of knowledge.关键词：凸轮；数控加工：FANUC ；数控铣床：手工编程CAM; Nc machining: FANUC; CNC milling machine: manual programming目录1凸轮机构的组成……………………………………………………………………1.1凸轮………………………………………………………………………………1.2凸轮机构的组成…………………………………………………………………2凸轮机构的类型……………………………………………………………………2.1按照凸轮的形状分………………………………………………………………2.2按照从动件的形状分……………………………………………………………2.3按照从动件的运动形式…………………………………………………………2.4按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分……………………………………2.5其它………………………………………………………………………………3机构的特点和功能………………………………………………………………3.1凸轮机构的特点…………………………………………………………………3.2功能………………………………………………………………………………4常用从动件的运动规律……………………………………………………………4.1等速运动规律………………………………………………………………………4.2等加速等减速运动规律……………………………………………………………5盘形凸轮轮廓曲线的确定…………………………………………………………5.1应用“反转法”绘制尖顶式对心移动从动件盘形凸轮的一般步骤…………………5.2凸轮机构的压力角、基圆半径………………………………………………………6FANUC系统…………………………………………………………………………6.1FNUC数控系统概述………………………………………………………………6.2常用编程指令………………………………………………………………………6.2.1准备功能…………………………………………………………………………6.2.2辅助功能…………………………………………………………………………6.3坐标系编程指令…………………………………………………………………6.3.1有关坐标和坐标系的指令………………………………………………………6.3.2坐标平面选定……………………………………………………………………6.4直线插补编程………………………………………………………………………6.5圆弧插补编程………………………………………………………………………6.5.1注明………………………………………………………………………………6.5.2指令参数说明……………………………………………………………………6.5.3G02/G03判断……………………………………………………………………6.5.4编制圆弧程序段…………………………………………………………………6.6刀具半径补偿功能编程…………………………………………………………6.7刀具长度补偿功能编程…………………………………………………………6.8固定循环编程……………………………………………………………………6.9旋转功能编程……………………………………………………………………7凸轮加工……………………………………………………………………………7.1零件图………………………………………………………………………………7.2数控加工程序………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………致谢……………………………………………………………………………………正文1轮机构的组成1.1凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获得预期的运动。

1.2凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。

2凸轮机构的类型2.1按照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，并且具有变化的向径。

它是凸轮最基本的形式，应用最广。

移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相对于机架作直线移动。

盘形凸轮转轴位于无穷远处。

空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。

2.2按照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。

结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。

（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，使用广泛。

（3）滚子从动件：滑动摩擦变为滚动摩擦，传递较大动力。

（4）平底从动件优点：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳定。

不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速。

缺点：凸轮轮廓必须全部是外凸的。

2.3按照从动件的运动形式分2.4按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分：（1）力封闭型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。

封闭方式简单，对从动件运动规律没有限制。

2.5其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。

应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转3凸轮机构的特点和功能3.1凸轮机构的特点1、优点： (1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。

(2)最大优点是对于任意要求的从动件运动规律都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。

2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。

3.2功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹4常用从动件的运动规律4.1等速运动规律从动件在运动过程中的速度是常数，这种运动规律称为等速运动规律。

位移时间图是一段斜直线。

，终止位置又速度时间图是一段平行横轴的直线，在初始位置速度由0跳到最大值V跳为0。

从最大值V加速度时间图虽然是一段与横轴重合直线，但在开始和终止位置两点，瞬时加速度理论上趋向无穷大。

as ∞o δ(t) o δ(t)l -∞(a) (b) (c)刚性冲击——在等速运动规律中，从动件由于速度突变而引起的冲击。

周期性的刚性冲击，会引起振动，损坏机构。

因此，等速运动规律的凸轮机构只适宜低速和从动件惯性较小的场合。

为了避免刚性冲击，常在原产生刚性冲击的两位置，以圆弧过渡对位移曲线进行修正。

4.2等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律是将机构整个行程h分为两段，前半程（h/2）为等加速运动，后半程（h/2）为等减速运动，其加速度的绝对值相等。

位移——时间图两段抛物线组成。

速度——时间图是两条倾斜直线组成。

加速度——时间图是上下两条水平线组成。

so δ(t)(a) (b)柔性冲击——在等加速等减速运动中从动件由于加速度突变，而引起的惯性冲击。

因此，等加速等减速运动多用于中速轻载的场合。

此外，凸轮从动件的运动规律还有简谐运动规律、摆线运动规律。

5盘形凸轮轮廓曲线的确定5.4应用“反转法”绘制尖顶式对心移动从动件盘形凸轮的一般步骤：1、根据已知条件，选取适当比例绘出从动件的位移线图；2、将从动件的位移线图的推程和回程对应转角分成若干等分点；3、用同一比例尺作出基圆。

从动件导路与基圆的交点作为从动件起始位置；4、在基圆上按（－ω）方向画出推程运动角、回程运动角、休止角，并把推程、回程运动角与位移线图对应分为若干等分。

5、画凸轮轮廓曲线。

5.2凸轮机构的压力角、基圆半径1、凸轮机构的压力角：从动件的运动方向和它所受力F之间所夹的锐角称为凸轮机构在该位置的压力角。

用α表示。

作用力F可以分解两个分力（F1=Fcosα,F2=sinα）,其中F1称为有效分力，F2称为有害分力。

当力F一定时，压力角α越大，则有害分力越大；在保证机构正常工作，应使凸轮机构的最大压力角αmax不超过许用压力角[α]。

2、基圆半径rb：从机构的传动性能考虑，压力角越小越好，但减小压力角必将使凸轮基圆半径增大，从而使整个机构尺寸增大。

但在一般的情况下，适当增大凸轮基圆半径以减小压力角，从而增加有效分力。

同时，基圆的半径增大也可以减小凸轮轮廓曲线制造误差，所以若在结构允许的情况下，增大凸轮基圆的半径是有利的。

3、滚子的半径与运动失真：当采用滚子从动件时，滚子半径选择不当，从动件不能实现预期的运动规律，这种现象称运动失真。

通常情况下，可以减小半径的方法解决运动失真，但由于结构方面的原因，当滚子的半径不能减小时，可适当增大基圆的半径，从而解决运动失真。

6FANUC系统6.1FANUC数控系统概述数控系统是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。

计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。

CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。