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1、 1一 设计任务：平面凸轮的数控加工程序的编制 一 设计任务：平面凸轮的数控加工程序的编制 设有凸轮如图 1 所示。凸轮转角 t 与 从动件位移 s 的关系即凸轮轮廓的展成平面 图如图 2 所示。 要求分析凸轮的曲线规律，设计一个软件能够用于平 面凸轮的参数化绘图和生成数控加工的代码。即： 1. 有 一 个 凸 轮 设 计 的 友 好 界 面 ； 图 1 2.能够按照用户要求生成凸轮的曲线 轮廓，对于非圆几何形状可采用直线或圆 弧逼近的方法生成曲线； 3.能够生成数控代码； 图 2 凸轮设计中涉及的有关参数可自行设定，或参考图 2 中的参数。 二、设计思路 （1）. 生成凸轮轮廓图形 其中的关
2、键是了解凸轮廓线设计方法的基本原理, 二、设计思路 （1）. 生成凸轮轮廓图形 其中的关键是了解凸轮廓线设计方法的基本原理, （2）. 选择逼近非圆曲线方法 数控系统一般都只有直线和圆弧插补的功能， 对于非圆曲线轮廓， 只有用直线或圆弧去逼近它，此方法同样适用于本程序的凸轮绘制。在数控编程的学习中，我们已学习过几种非圆曲线逼近的方法： 1）等间距直线逼近法， 2）等弦长直线逼近法， 3）等误差直线逼近法， 4）圆弧逼近法。 等间距直线逼近法是使每一个程序段中的某一个坐标的增量相等。 图 2.1表示加工一个凸轮时， x 坐标按等间距分段时节点的分布情况。将 x1x7 的值代入程 y=f(x),可
3、求得 y1y14 的值，从而得到节点 A1A14 的坐标值。把 A1A2、A2A3A14A1 用直线连起来，即可得到曲线图形。间距大小一般根据零件加工精度要求凭经验选取。 求出节点坐标后再验算逼近误差是否小于允许值。 在本程序中生成各段轨迹的点的 X 轴坐标按等间距获取，根据公式相应生成 Y 轴坐标值。 2（2）. 生成 NC 加工代码（2）. 生成 NC 加工代码 三、了解凸轮廓线设计方法的基本原理 三、了解凸轮廓线设计方法的基本原理 无论是采用作图法还是解析法设计凸轮轮廓曲线，所依据的基本原理都是反转法原理。下面就对此原理加以介绍。 当凸轮以角速度 w 绕轴 O 转动时， 推杆在凸轮的推动
4、下实现预期的运动。 现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速-w， 使其绕轴心 O 转动。 这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-w 绕轴心 O 转动，一方面又在导轨内作预期的往复移动。这样，推杆在这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。 根据上述分析，在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而使推杆相对于凸轮作反转运动；同时又在其导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。 推杆的运动规律 推杆的运动规律 运动规运动规律 律 运动运动推程方程 推程方程
5、 运动运动回程方程 回程方程 运动等速 0/hs = )/1/(0= hs 运等加速动 2 02/2hs = 2 02/2hhs= 减运等速动 2 02 0/)(2=hhs 2 020/)(2= hs 正弦加速运动度 ()() ()2/2sin/00= hs()()()2/2sin/10 0= hs余弦加速运动度 ()2/cos10=s ()2/cos10= hs 3.1 凸轮廓线方程 3.1 凸轮廓线方程 通过对推杆运动规律的分析，我们可以得到推杆位移与凸轮转角的关系，即有了方程 s()。但要绘出凸轮的廓线，需要廓线上各点的坐标。为此，需采用解析法来求廓线上各点的坐标。 所谓用解析法设计凸轮
6、廓线， 就是根据工作所要求的从动件的运动规律和已知的机构参数，求出凸轮廓线的方程，并精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值。 理论廓线方程 本论文只讨论对心移动从动件，由于 e = 0，brs =0，故理论廓线方程 3写可成 sin)(srxb+=cos)(sryb+=（2）实际廓线方程 理论廓线方程只能求出尖顶推杆廓线，但实际生产中，更多的是需要滚子推杆，因此，我们更需要知道实际廓线方程。如前所述，在滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线是以理论廓线上各点为圆心、作一系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。因此，实际廓线与理论廓线在法线方向上处处等距，该距离均等于滚子半径rr。所以，如果已知理
7、论廓线上任一点的坐标（x，y）时，只要沿理论廓线在该点的法线方向取距离为，即可得到实际廓线上相应点的坐标值（x，y） 。 cos rrxx=sin rryy=此即为凸轮的工作廓线方程式。式中“”用于内等距曲线， “+”号用于外等距曲线。另外，式中 e 为代数值，其正负规定如下：如图所示，当凸轮沿逆时针方向回转时，若推杆处于凸轮回转中心的右侧，e 为正，反之为负；若凸轮沿顺时针方向回转，则相反。 3.2 各主要功能模块具体介绍： 3.2 各主要功能模块具体介绍： （1） 、画初始坐标图： 为了实现凸轮轮廓设计及 NC 代码的生成， 自己设定坐标轴， 用 VB 所提供的坐标设定语言。 （2） 、主
8、程序： 由于要规定其曲线的变化范围要在 R-R+H 中变化， 而当最输入最后一段时， 系统自动生成最终的参数。所以先判断输入值是否是数字。在此基础上分情况讨论，如上图所示。要判断终角在 360 度以内时， 用控件的可操作性作为辅助判断条件， 从而实现最后一段曲线动输自入。 （3） 、核心程序（子程序） ： 每次都把输入的参数保存到数组，便于生成 NC 代码。每段曲线的生成都要调用一次该段程序， （4） 、选择函数（以曲线 1 类型为例） 先给数组 ptx(low),pty(low)赋下标的范围，每次取 0.1 个单位角度，不同的曲线类型其4Y 值不同，每次一点便在图像框上画一点，一直到终角。同
9、时判断该曲线段是否为休程，休程则生成画圆的 NC 代码。否则以用直线副近法生成 NC 码。 用变量：sch，Kuang 为终角的值，让下一条曲线的起点跟上一条的终点相接，从而实现每次曲线的顺利连接。由 ptx(low),pty(low)的实值是指已知点距原点距离，分别加上基圆半径再乘以正弦与余弦可得到 X，Y 方向上的分值，画出凸轮形状。 （5） 、NC 代码的生成： 直线逼近加工： 圆弧指令加工： 由半径跟角度直接求得终点和起点的坐标 补刀： 开始部分：在刀补和坐标的指令中用了变量，根据选择不同类型而改变。dbu 表示刀补指令。zbi 表示坐标指令。定初如位置是用 ptx(low),pty(low)的初值。开始部分是放在最前面，为确保其位置的正确，每条指令都定了固定的位置 结束部分：如果开始有刀补命令就得取消刀补，这里用了 n 做取消刀补命令的变量。 四、使用介绍及运行结果测试情况 四、使用介绍及运行结果测试情况 4.1 主程序运行界面： 54.2、当输入 N 为 1 或 H 为 0 64.3、输入 N、R、H 参数后按确定键： 4.4、生成 NC 代码：在菜单栏中选“导出 NC 代码” ，会弹出窗口，点“生成”
