CN103111928A - 一种凸轮的数控座标磨加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸轮的数控座标磨加工方法，它包括以下步骤：（1）将凸轮空间曲线投影到平面坐标；（2）定义新的XA加工坐标系；（3）建立Y坐标与A坐标的关系；（4）确定新的加工点坐标（S，θ），利用新的XA加工坐标系中的X轴和A轴联动实现加工凸轮的空间曲面。本发明的有益效果是：使用二轴半数控机床通过将空间曲线投影到平面坐标，找到Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，利用X轴和A轴联动实现加工端面空间曲面的方法，获得了良好的尺寸与形状精度，并提高了生产效率，降低了劳动强度和生产成本，零件产品质量稳定，尺寸形状满足产品设计要求，可广泛应用于类零件型面的加工。

Description

一种凸轮的数控座标磨加工方法

技术领域

本发明涉及一种凸轮的数控座标磨加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

在机械制造过程中，经常会遇到凸轮零件，它是在圆柱端面上作出曲线轮廓，当其转动时可使推杆在平行于其轴线的平面内运动，由于凸轮和推杆的运动不在同一平面内，所以端面曲线为空间曲线，这种凸轮的空间曲线在Ｘ、Ｙ平面的投影是不规则曲线，长期以来，凸轮上的曲线主要依赖手工修锉，这样的机械加工方法不仅劳动强度大、周期长、效率低、加工成本高，而且曲线光顺性和精度较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凸轮的数控座标磨加工方法，能实现两轴半数控机床加工复杂的空间曲线。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种凸轮的数控座标磨加工方法，它包括以下步骤：

（1）、将凸轮空间曲线投影到平面坐标：将凸轮的空间轮廓曲线简化为平面曲线，计算得到平面坐标系的数据，得到凸轮加工点的平面坐标（X，Y），并记录凸轮角度θ与位移S的关系；

（2）、定义新的XA加工坐标系，XA加工坐标系的加工点坐标为（S,θ）;

（3）、建立Y坐标与A坐标的关系：Ａ＝λ×Ｙ，计算出Ａ坐标值；

其中：λ＝1/（2×θ×π×R），λ是关系系数，θ为Ａ轴旋转角度，R为凸轮理论计算半径；

（4）、确定新的加工点坐标（S,θ）,取位移S等于平面坐标系下的X增量，根据Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，用Ａ坐标的增量值代替Ｙ坐标的增量值,利用新的XA加工坐标系中的X轴和A轴联动实现加工凸轮的空间曲面。

本发明的有益效果在于：使用二轴半数控机床通过将空间曲线投影到平面坐标，找到Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，利用X轴和A轴联动实现加工端面空间曲面的方法，获得了良好的尺寸与形状精度，并提高了生产效率，降低了劳动强度和生产成本，零件产品质量稳定，尺寸形状满足产品设计要求，可广泛应用于类零件型面的加工。

附图说明

图1是本发明加工凸轮的示意图；

图2是凸轮的结构示意图；

图3是图2中C-C面的型面展开图；

图4是现有机床的加工坐标系示意图；

图5为本发明加工坐标系示意图。

其中，1-数控转盘，2-凸轮，3-三爪盘，4-三维可调高精度顶尖尾座顶，5-磨头。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种凸轮的数控座标磨加工方法，它包括以下步骤：

（1）、将凸轮空间曲线投影到平面坐标：将凸轮的空间轮廓曲线简化为平面曲线，计算得到平面坐标系的数据，得到凸轮加工点的平面坐标（X，Y），并记录凸轮角度θ与位移S的关系；

如图1，将凸轮2装夹在数控座标磨的数控转盘1的三爪盘3上，另一端用三维可调高精度顶尖尾座顶4，在调整起始点时，移动Ｘ、Ｙ、Ｚ、A坐标，将磨头5移至初始点，通过数控转盘1的转动和Ｘ坐标的联动完成凸轮的轨迹运动，Ｚ坐标完成磨头5的上升和下降的动作，由此实现凸轮的磨削加工，记录并建立凸轮角度θ与位移S的关系，见表一；

表一凸轮角度与位移S=f(θ)的关系

（2）、定义新的XA加工坐标系，XA加工坐标系的加工点坐标为（S,θ）;

（3）、建立Y坐标与A坐标的关系：Ａ＝λ×Ｙ，计算出Ａ坐标值；

其中：λ＝1/（2×θ×π×R），λ是关系系数，θ为Ａ轴旋转角度，R为凸轮理论计算半径；

如图2、图3，对凸轮零件的数控加工，在数控编程之前我们首先要确定坐标系及螺旋走向，其次再采用数学计算方法进行计算编程；

如图4，可以看出数控座标磨机床的坐标系与普通数控机床的坐标系有所不同，即Ｘ轴的方向与普通坐标系相反，这一点在我们编制数控座标磨机床的加工程序上没有什么影响，在编程的过程中把它看作与普通坐标系方向相同，只是在后置处理的过程中在Ｘ的数值前加上一个负号；

（4）、确定新的加工点坐标（S,θ）,取位移S等于平面坐标系下的X增量，根据Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，用Ａ坐标的增量值代替Ｙ坐标的增量值,利用新的XA加工坐标系中的X轴和A轴联动实现加工凸轮的空间曲面。

Y＝2×π×θ×R／360 (63°≤θ≤117°)

以R＝22.5mm（凸轮理论展开半径）为例，

①.当θ＝1°时，

Y＝2×π×θ×R／360

＝2×π×1×22.5／360

＝0.3927

②.当θ＝63°;X＝位移s(mm)＝0时，

Y＝2×π×θ×R／360

＝2×π×63×22.5／360

＝24.74004

得到X、Y值，得到凸轮坐标计算数据，见表二：

表二凸轮坐标计算数据

再根据Ｘ、Ｙ平面的加工数据和Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，如图5，转化成ＸＡ联动坐标系统，用Ａ坐标的增量值代替Ｙ坐标的增量值，使加工程序由原来的平面数控加工转换成空间数控加工。

通过三轴坐标数控机床与数控转盘作二坐标联动，即用ＸA两坐标联动进行加工，并经过直线和圆弧插补方法及程序编制，加工出高质量、高精度的空间曲线凸轮。

根据上述简化方法而编制的计算加工程序也大为简化，后置处理也容易实现,使用上述方法和程序，加工凸轮，省力省时，经济性好，不仅满足工程精度要求，而且精度比常规的加工方法大有提高，并可以推广应用于其它零件的加工上。

数控机床加工凸轮零件的突出特点之一，是零件加工误差不仅在加工过程中形成，而且在加工前程编阶段就已形成。因此，误差是不可避免的，其主要有近似误差、插补误差、尺寸圆整误差、定位误差、对刀误差等。根据加工出来的零件尺寸测量与分析，其总误差为±0.15%，满足工程精度要求。

Claims (1)

1.一种凸轮的数控座标磨加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）、将凸轮空间曲线投影到平面坐标：将凸轮的空间轮廓曲线简化为平面曲线，计算得到平面坐标系的数据，得到凸轮加工点的平面坐标（X，Y），并记录凸轮角度θ与位移S的关系；

（2）、定义新的XA加工坐标系，XA加工坐标系的加工点坐标为（S,θ）;

（3）、建立Y坐标与A坐标的关系：Ａ＝λ×Ｙ，计算出Ａ坐标值；

其中：λ＝1/（2×θ×π×R），λ是关系系数，θ为Ａ轴旋转角度，R为凸轮理论计算半径；

（4）、确定新的加工点坐标（S,θ）,取位移S等于平面坐标系下的X增量，根据Ｙ坐标值与Ａ坐标值之间的关系，用Ａ坐标的增量值代替Ｙ坐标的增量值,利用新的XA加工坐标系中的X轴和A轴联动实现加工凸轮的空间曲面。

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