数控车铣加工凸轮轴工艺优化及实例探究

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1、数控车铳加工凸轮轴工艺优化及实例探究摘要：该文分析了数控车铳加工凸轮轴工艺的缺陷，建立了以最低生产成本与最高生产率的目标函数，选择了以切削速度和轴向进给量作为进行优化设计的变量，对数控车铳加工切削用量进行了相关的优化。最后以实例来验证，结果表明在实际生产加工中，以通过生产成本的降低，来提高生产效率为目的的优化方式，是企业生存以及增强竞争力的主要方向，是完全符合企业要求的关键词：数控车铳加工凸轮轴工艺分析中图分类号：TK426文献标识码：A文章编号：1674-098X(2016)10(b)-0052-021在传统加工

2、方法中，凸轮轴的工艺缺陷凸轮加工是凸轮轴的加工工艺重点。凸轮轴的传统粗铳加工方法，基本上是在数控凸轮铳床上完成加工的，由于设备老化，容易受到设备行程的限制，控制系统不稳定性等因素的影响。因此并不适应在当前多个品种生产的实际情况。对凸轮轴粗铳更多的是只能在凸轮磨床靠凸轮型线进行加工，然后在万能铳床上完成铳削的相关加工工序。磨削凸轮都是在凸轮磨床上以仿形磨削的方式来进行的，而仿形磨削要求是制作出精度特别高的凸轮设计型线，从而加大了凸轮靠模的制造周期，大大提高了成本，更新曲线非常困难。同时，仿形系统还会出现弹性变形。这样

3、一种仿形误差对于凸轮加工精度的影响可以达到0.055mm左右。由于凸轮磨床工件的转速是属于固定的，因此凸轮型面上各个升程点的磨削速度是不一样的。某一些点会存在很大的加速度，这样一种运动形式对于凸轮会造成较大的震动以及冲击，从而使得凸轮表面形成较大的拉应力以及较大的变质层，以此来引起凸轮表面出现过早疲劳裂纹以及磨损的现象，最终使得零件出现失效的可能2数控车铳加工凸轮轴工艺优化分析数控车铳加工凸轮轴加工工艺过程中优化的基础是切削用量的优化分析。一般是以最高生产率、最低生产成本来作为全面优化的目标，用设备、刀具以及工件方

4、面的因素来作为约束的条件，在加工条件明确的情况下（加工任务、零件图纸说明、设备、工、量、刀具等），切削用量对提高生产效率及产品精度、降低生产成本有着最为直接的影响。在计算机应用技术快速发展的今天，充分地应用现代数学建模与模型分析方法、切削理论来寻找最佳的组合切削参数，是作为解决这一个问题的关键所在2.1确定❷^化设计变量当凸轮轴在数控车铳复合加工中心上进行加工的时候，机床设备、刀具、工件等参数都具体确定后，真正能够影响生产效率的主要工艺参数有这几个因素：切削速度为、工件每转一圈铳刀的轴向进给量为、切削的深度为、工件

5、的转速、刀具的每齿进给量为、刀具的齿数为Z、刀具直径为d和工件直径为D工件每转一圈铳刀的轴向进给量是作为全面影响加工效率的一个重要参数之一。如果工件的转速的单位是属于r/min,那么铢刀轴向进给速度的单位是属于mm/min,则每转进给量的计算公式是：铳刀的每齿进给量是作为车铳加工凸轮轴过程中的一个最为主要的工艺参数，它的大小与铳刀以及工件直径、齿数、铳刀以及工件转速都有直接的关系。其计算公式为：在数控车铳加工过程中切削用量优化所涉及到的工艺参数是相当多的，假若对每一个工艺参数进行全面的优化是不可取的，同时每一个工艺

6、参数之间是相互关联的。在工艺条件一定的条件下（这里是指刀具、工件以及机床参数等）,主要影响加工质量、加工效率以及刀具耐用度等方面的切削用量，包括轴向进给量、切削速度、切削深度以及铳刀的每齿进给量，而铳刀的每一齿进给量是通过铳刀转速、工件转速以及轴向进给量这些参数派生出来的，切削深度是已加工表面与待加工表面间的垂直距离，这样对于零件表面质量的影响是非常小的，通常来说由被加工零件的余量来进行决定的，在整个优化设计中是属于常数2.2建立目标函数(1)建立生产率目标函数数控车铳的加工效率优化更多的是以单件平均生产时间作为主

7、要的目标函数，其中刀具使用寿命会受耐用度的影响，这是属于中间的控制因素。因此，单件平均生产时间的组成是这样计算的：(2)建立生产成本目标函数单件单工序平均加工成本一般包括这两个部分：一部分是工时费；另一部分是加工设备耗损费(以刀具损耗费为主)我们假设某一工序在单位时间内所消耗的费用率为M,那么所使用刀具平均费用是，工时费是；刀具损耗费计算公式是(3)建立双目标优化函数多目标优化设计问题的基本原则是希望各个分量目标可以达到最优，如果可以达到那样的效果，那么这个优化结果是最理想的。但是，在现实过程中全面解决多目标优化设

8、计问题是属于一个十分复杂的问题，特别是在各个分目标进行优化后相互产生的矛盾。因此，想要全面解决这些问题，就需要全面协调各个分目标，让它们可以相互做出一些必要的“让步”，以此来达到接近各个分目标的要求，这才是最好的解决方案2.3约束条件在实际生产加工过程中，由于加工设备、加工条件和工件质量要求等一些技术条件方面的限制，所以可供选择的切削用量的范围是相当有限的。