CN105149891A - 一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法 - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels

Abstract

本发明涉及一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法。此加工方法包括以下步骤：任意给定封闭轨迹，摆杆和给定封闭轨迹连接于B点；确定第一齿轮和第二齿轮的传动比和安装位置；通过计算在摆杆上确立一个能够使摆杆带动第二齿轮转完一圈的A点以及摆杆中AB部分的长度，联接第二齿轮和摆杆；安装刀具；装毛坯，毛坯通过定位销和第一齿轮固定连接；适当施加外力让摆杆的B点沿着给定封闭轨迹运动，同时摆杆通过定位销带动第二齿轮转动一圈，第二齿轮按照传动比带动第一齿轮转动；刀具根据给定封闭轨迹对毛坯进行切削，得到凸轮。使用此方法加工出的凸轮可以满足凸轮-齿轮组合机构给定轨迹的需求，并且加工的精度高和误差小。

Description

一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法
技术领域
本发明涉及一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法。
背景技术
齿轮凸轮组合机构是一种正在发展的新型组合机构。它是由齿轮机构和凸轮机构按一定的工作要求组合而成。它兼有凸轮和齿轮的特性，控制准确有效，结构紧凑。能够输出任意复杂的运动轨迹或者实现特定的要求。能够实现整周回转，具有良好的动力性能和运动的可靠性。因此，齿轮凸轮机构在轻工机械、纺织食品，特别是精度要求较高的标准零件制造，仪器仪表行业得到越来越广泛的应用。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，目的旨在提供一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法，使用此方法加工出的凸轮可以满足凸轮-齿轮组合机构给定轨迹的需求，并且加工的精度高和误差小。
为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案为：
一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法，其中包括两个齿轮、摆杆、毛坯以及刀具，所述凸轮加工步骤包括：
S1、任意给定封闭轨迹，摆杆和给定封闭轨迹连接于B点并且摆杆可沿着给定封闭轨迹移动；
S2、确定第一齿轮和第二齿轮的传动比和安装位置；
S3、正确安装第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮为渐开线啮合连接，第一齿轮的中心为O1，第二齿轮的中心为O2；
S4、在摆杆上确立一个能够使摆杆带动第二齿轮转完一圈的A点，并在A点处打孔，插入定位销以联接第二齿轮和摆杆；
S5、在摆杆远离B点方向的一端取C点，安装刀具，刀具的中心即为C点；
S6、安装毛坯，毛坯通过定位销和第一齿轮固定连接，毛坯的旋转中心和第一齿轮的中心重叠；
S7、适当施加外力让摆杆的B点沿着给定封闭轨迹运动，同时摆杆通过定位销带动第二齿轮转动一圈，第二齿轮按照传动比带动第一齿轮转动；
S8、在B点沿着给定封闭轨迹运动以及齿轮之间的传动的复合运动过程中，刀具根据给定封闭轨迹对毛坯进行切削，得到凸轮。
进一步，所述给定封闭轨迹为任意形状的封闭曲线。
进一步，确定A点的方法如下，根据
AB＝(O2BMAX+O2BMIN)/2
O2A＝(O2BMAX-O2BMIN)/2
其中，AB为A点到B点的距离，O2A为第二齿轮的中心O2到A点的距离，O2BMAX为第二齿轮的中心O2到给定封闭轨迹上B点的最大距离，O2BMIN为第二齿轮的中心O2到给定封闭轨迹上B点的最小距离。
本发明的有益效果是：摆杆的一端沿着给定封闭轨迹的移动，另一端安装刀具，通过齿轮机构的配合加工凸轮，此加工方法简便，加工出的凸轮精度高，并且由于给定封闭轨迹可以为任何形状的曲线，因此此加工方法可加工出任意结构的凸轮，具有极大的加工灵活性。
附图说明
图1为本实施例凸轮加工方法的流程图。
图2为本实施例凸轮加工过程的结构示意图。
图3为本实施例凸轮加工过程的仿真图。
具体实施方式
以下将结合附图1、2和3对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。为了方便说明并且理解本发明的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。
如图1所示，本实施例的凸轮加工方法包括两个齿轮、摆杆、毛坯以及刀具，所述凸轮加工步骤包括：
S1、任意给定封闭轨迹100，摆杆和给定封闭轨迹100连接于B点并且摆杆可沿着给定封闭轨迹100移动。
S2、确定第一齿轮200和第二齿轮300的传动比和安装位置。
S3、正确安装第一齿轮200和第二齿轮300，第一齿轮200和第二齿轮300为渐开线啮合连接，第一齿轮200的中心为O1，第二齿轮300的中心为O2。
本实施例的第一齿轮200和第二齿轮300均为渐开线齿轮，而且传动比为1∶1，模数均为m＝5，齿数z＝40，分度圆半径R1＝R2＝200mm。第一齿轮200和第二齿轮300的传动比、模数以及齿数是根据设计的需要来决定的。本实施例所使用的齿轮组是其中之一，当然，第一齿轮200和第二齿轮300还可以采用其它特性的齿轮。
本实施例以第一齿轮200的齿轮中心O1为坐标轴原点，即坐标值为O1(0，0)，而且，O1O2的中心距为400，因此O2的坐标值为(400，0)。相应的，本实施例采用的给定封闭轨迹100由七个坐标点依次连接形成的封闭样条光滑曲线，七个坐标点的值分别为(424，350)，(486，215)，(550，250)，(600，339)，(555，402)，(514，435)，(469，450)。值得提醒的是，本实施例的给定封闭轨迹可以为任意形状的封闭曲线，给定封闭轨迹的形状是根据实际工程中所需的运动轨迹要求决定的。
S4、在摆杆上确立一个能够使摆杆400带动第二齿轮300转完一圈的A点，并在A点处打孔，插入定位销以联接第二齿轮300和摆杆400。其中确定A点方法如下所述：
根据数学推导公式，
AB＝(O2BMAX+O2BMIN)/2
O2A＝(O2BMAX-O2BMIN)/2
可求出A点的位置。其中，AB为A点到B点的距离，O2A为第二齿轮300的中心O2到A点的距离，O2BMAX为第二齿轮300的中心O2到给定轨迹上B点的最大距离，O2BMIN为第二齿轮300的中心O2到给定轨迹上B点的最小距离。
在本实施例，根据上述的数学推导公式和O2、给定封闭轨迹的坐标点关系和值，可求出：
AB＝342.951
O2A＝113.409
O2BMAX＝456.361
O2BMIN＝229.542
因此确定了A点位置，即A点的位置为距离第二齿轮300中心O2点113.409处圆周上任意一点。确立A点是为了保证摆杆400能够带动第二齿轮300转完一圈，这对加工凸轮是至关重要的。
S5、在摆杆远离B点方向的一端取C点，安装刀具500，刀具500的中心即为C点。其中，C点的位置，即安装刀具的位置，要根据设计者设计凸轮规格大小来决定的，C点位置没有一个具体的数学关系约束。本实施例对C点的位置为AC＝60mm。
S6、安装毛坯(图2未标出)，毛坯通过定位销和第一齿轮200固定连接，毛坯的旋转中心和第一齿轮200的中心重叠。
S7、适当施加外力让摆杆的B点沿着给定封闭轨迹运动，同时摆杆400通过定位销带动第二齿轮300转动一圈，第二齿轮300按照传动比带动第一齿轮200转动。此处的传动比为1∶1。
S8、在B点沿着给定封闭轨迹运动以及齿轮之间的传动的复合运动过程中，刀具根据给定封闭轨迹对毛坯进行切削，得到凸轮600。刀具切削毛坯，形成凸轮的包络线。其中，刀具根据不同形状的给定封闭轨迹会切削出不同形状的凸轮。
本实施例还可将刀具卸下，换上滚子，其中，刀具和滚子的直径相同，将滚子安装在点C处。并且旋转第一齿轮或者凸轮，摆杆顶端B端将会沿着给定的轨迹运动。
综上所述，由于摆杆400的一端沿着给定封闭轨迹100的移动，另一端安装刀具500，通过齿轮机构的配合加工凸轮，此加工方法简便，加工出的凸轮精度高，并且由于给定封闭轨迹可以为任何形状的曲线，因此此加工方法可加工出任意结构的凸轮，具有极大的加工灵活性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (3)

1.一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法，其特征在于：包括两个齿轮、摆杆、毛坯以及刀具，所述凸轮加工步骤包括：
S1、任意给定封闭轨迹，摆杆和给定封闭轨迹连接于B点并且摆杆可沿着给定封闭轨迹移动；
S2、确定第一齿轮和第二齿轮的传动比和安装位置；
S3、正确安装第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮为渐开线啮合连接，第一齿轮的中心为O1，第二齿轮的中心为O2；
S4、通过计算在摆杆上确立一个能够使摆杆带动第二齿轮转完一圈的A点以及摆杆中AB部分的长度，并在A点处打孔，插入定位销以联接第二齿轮和摆杆；
S5、在摆杆远离B点方向的一端取C点，安装刀具，刀具的中心即为C点；
S6、安装毛坯，毛坯通过定位销和第一齿轮固定连接，毛坯的旋转中心和第一齿轮的中心重叠；
S7、适当施加外力让摆杆的B点沿着给定封闭轨迹运动，同时摆杆通过定位销带动第二齿轮转动一圈，第二齿轮按照传动比带动第一齿轮转动；
S8、在B点沿着给定封闭轨迹运动以及齿轮之间的传动的复合运动过程中，刀具根据给定封闭轨迹对毛坯进行切削，得到凸轮。
2.根据权利要求1所述的一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法，其特征在于：所述给定封闭轨迹为任意形状的封闭曲线。
3.根据权利要求1所述的一种基于给定封闭轨迹的凸轮加工方法，其特征在于：确定A点的方法如下，根据
AB＝(O2BMAX+O2BMIN)/2
O2A＝(O2BMAX-O2BMIN)/2
其中，AB为A点到B点的距离，O2A为第二齿轮的中心O2到A点的距离，O2BMAX为第二齿轮的中心O2到给定封闭轨迹上B点的最大距离，O2BMIN为第二齿轮的中心O2到给定封闭轨迹上B点的最小距离。
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