弧面分度凸輪機構(gòu)中蝸桿凸輪的數(shù)控加工
• 我們知道，弧面分度凸輪機構(gòu)中蝸桿凸輪主要用作間歇分度，凸輪每轉(zhuǎn)一周，帶滾子的從動件轉(zhuǎn)動一個角度并停歇一段時間。轉(zhuǎn)動角度的大小隨滾子的數(shù)目而不同。停歇時間與轉(zhuǎn)動時間的比例也可以根據(jù)需要而定。
我們知道，弧面分度凸輪機構(gòu)中蝸桿凸輪主要用作間歇分度，凸輪每轉(zhuǎn)一周，帶滾子的從動件轉(zhuǎn)動一個角度并停歇一段時間。轉(zhuǎn)動角度的大小隨滾子的數(shù)目而不同。停歇時間與轉(zhuǎn)動時間的比例也可以根據(jù)需要而定�；∶娣侄韧馆啓C構(gòu)中蝸桿凸輪主要用作間歇分度，凸輪每轉(zhuǎn)一周，帶滾子的從動件轉(zhuǎn)動一個角度并停歇一段時間。轉(zhuǎn)動角度的大小隨滾子的數(shù)目而不同。停歇時間與轉(zhuǎn)動時間的比例也可以根據(jù)需要而定。
圖 1
圖 1 所示為用于兩垂直交錯軸問分度傳動的弧而凸輪饑構(gòu)。主動凸輪為輪廓呈突脊?fàn)畹膱A弧回轉(zhuǎn)體，從動轉(zhuǎn)盤上裝有幾個沿周向均勻分布的滾子。凸輪旋轉(zhuǎn)時，其分度段輪廓推動滾子，使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位 ; 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時，轉(zhuǎn)盤上的兩個滾子跨夾征凸輪的圓環(huán)面突脊上，使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動。圖 1a 所示，定位圓環(huán)面位于凸輪中央，適用于高速、輕載和滾子數(shù)較少的場合。圖 1b 所示，定位圓環(huán)面位于凸輪兩端，適用于滾子數(shù)較多的中、低速和中、重載場合。弧面分度凸輪類似于具有變螺旋角的面蝸桿，轉(zhuǎn)盤相當(dāng)于具有滾子齒的蝸輪。所以弧面凸輪也有單頭、多頭和左旋、右旋之分。圖中所示為單頭右旋弧面凸輪。凸輪和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動方向間的關(guān)系，可用類似蝸桿蝸輪傳動的方法來判定。 4
1. 工藝分析
圖 2
弧面分度凸輪類似于具有變螺旋角的弧面蝸桿，轉(zhuǎn)盤相當(dāng)于具有滾子齒的蝸輪，這樣凸輪輪廓的形成過程相當(dāng)于繞凸輪軸線的自身回轉(zhuǎn)和軸線的轉(zhuǎn)動兩個運動過程形成，加工中具有一定的難度。如果根據(jù)嚙合原理來加工凸輪，只需兩個回轉(zhuǎn)運動即可完成加工，但需要專用設(shè)備。我們在這里討論的是應(yīng)用加工中心的技術(shù)來完成弧面分度凸輪機構(gòu)的加工。圖 2 是北京 MYCO 公司加工中心換刀機構(gòu)中所用的凸輪 ( 此蝸桿凸輪在我廠臥式加工中心已批量加工，機床型號： ECOCUT 1XZ/TD2 ，生產(chǎn)廠家： DORRIES SCHARMANN( 德國 ) ，數(shù)控系統(tǒng)： SINUMERIK880) 。從圖 2 分析，轉(zhuǎn)盤中心與凸輪軸線間距離為 125mm ，凸輪弧面半徑為 R47.5mm ，除螺旋槽外，加工件并不復(fù)雜。但考慮在加工螺旋槽時，凸輪需繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，且軸線還需要一個擺動，因此，考慮到工件的裝夾和加工過程中與刀具的干涉等因素，工件需要留工藝加長，螺旋槽的加工，裝夾采用一夾、一頂?shù)姆绞�。從圖樣中得知，螺旋槽寬度為 φ26+0.05+0.03mm ，分兩次加工，粗加工時，選用 SECO 公司 φ25mm 的鍵槽銑刀 (n=400r/min ， νf=30mm/min) ，精加工時，選用 SECO 公司 φ26H7 的鍵槽銑刀 (n=550r/min ， νf=20mm/min) 。采用油冷卻、潤滑。工藝加長圖見圖 3 。
圖 3
2. 工藝過程 4
數(shù)控車床加工凸輪外形 ( 留工藝加長 )→ 加工中心銑螺旋槽 → 數(shù)控車床去掉工藝加長 → 插床加工鍵槽 → 銑床銑去不完整曲線輪廓 → 鉗工修磨。
3. 數(shù)控程序的編制與加工
(1) 流程圖如圖 4 所示。
 圖 4
(2) 數(shù)學(xué)模型的建立由工作原理可知：凸輪帶動轉(zhuǎn)盤繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，而回轉(zhuǎn)中心的位置是不變的。由加工示意圖 ( 見圖 5) 可看出： M 點相當(dāng)于回轉(zhuǎn)中心點 ( 且過刀具中心軸線 ) ， MN 即為凸輪到轉(zhuǎn)盤的中心距，工件裝夾好后， L 是一定的，這樣在任何時刻，由 MN0 構(gòu)成的三角形都是不變的，我們可以確定 M 點的運動軌跡，從而進一步得到刀尖的運動軌跡來達(dá)到加工凸輪的目的。凸輪型線的形成過程是工件繞 B 軸的旋轉(zhuǎn)和繞 A 軸的旋轉(zhuǎn)及沿 Y 軸和 Z 軸的移動來形成的，因此，需四軸聯(lián)動才能完成此凸輪的加工。
圖 5
根據(jù)圖 6 要求進行分析：
圖 6
由圖 6 要求可知，凸輪上升、下降曲線為修正正弦加速度曲線，其方程式為：
從以上關(guān)系式即可確定 α 與 β 之間的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù) β 角從加工示意圖中可看出，能夠確定 M 點的運動軌跡，從而得到刀尖的運動軌跡，即：求出刀尖加工點的 Y 、 Z 坐標(biāo)值。最終完成凸輪的加工。
從加工示意圖中可看出：
刀尖運動軌跡坐標(biāo)：
(3) 根據(jù)分析結(jié)果編制 BASIC 程序 BASIC 程序清單略。
(4) 生成 NC 代碼從 BASIC 程序清單可看出生成 WJP1111.TXT 、 WJP2222.TXT 、 WJP3333.TXT 三個文本文件，此三個文件即為加工凸輪的 NC 程序 (NC 程序清單內(nèi)容略 ) 。
(5) 將 NC 程序輸入機床通過機床面板或傳輸設(shè)備將 NC 程序輸入機床。
(6) 完成加工 5.
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