CN111659954A - 一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法，装置包括工件、夹持工件并能够带动工件绕其回转中心线作旋转运动的夹具、位于工件上方并垂直于其回转中心线的固定导轨、设置于固定导轨上的滑块、与滑块上设置的转动副连接的连接架、固定于连接架上的电主轴和装夹于电主轴上的旋转切削刀具。本发明基于范成运动原理，即用工件替代原蜗杆型分度凸轮机构的蜗杆型凸轮，用刀具替代原蜗杆型分度凸轮机构分度盘上的滚子。该装置具有结构合理，便于操作，无需复杂的数控加工编程，加工精度高等优点，满足当今社会对高速、高精度运动的蜗杆型分度凸轮加工制造需求。
Description
技术领域
本发明属于机械制造领域，具体涉及一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法。
背景技术
蜗杆型分度凸轮机构广泛应用于机械装备的运动控制，其可以将凸轮的连续转动输入转变为分度盘的间隙转动输出。在传统的蜗杆型分度凸轮加工过程中，通常采用手工描点划线、拟合轮廓、铣床粗铣和手工精修等加工工艺方法。传统加工工艺方法不仅加工周期长、操作难度大，且加工精度低、可靠性差，难以满足机械装备高速、高精度运转的要求。随着现代数控加工技术的迅速发展，采用现代数控编程加工技术对凸轮进行加工制造成为目前凸轮加工较为理想的方法，并得到了广泛的应用。这一方法虽能有效提高一般凸轮的加工效率及精度，但一旦遇到较为复杂的难以通过函数式表示的凸轮轮廓曲面时，数控加工编程变得尤为困难。使得此类蜗杆型分度凸轮的生产成本极大提高，而生产效率则大幅降低。因此，如何找出一种低成本、高效率、无需复杂的数控加工编程、高精度的蜗杆型分度凸轮加工方法及其加工装置成为目前制造业的一大技术难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法，具有低成本、高效率、无需复杂的数控加工编程、高精度等优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种蜗杆型分度凸轮加工装置，包括工件、夹持工件并能够带动工件绕其回转中心线作旋转运动的夹具、位于工件上方并垂直于其回转中心线的固定导轨、设置于固定导轨上的滑块、与滑块上设置的转动副连接的连接架、固定于连接架上的电主轴和装夹于电主轴上的旋转切削刀具。
基于上述加工装置的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：调节连接架与固定导轨的夹角，调整滑块位于固定导轨上的高度，使刀具跟随连接架摆动后能接触到工件；
步骤2：启动夹具，使工件绕其回转中心线作旋转运动；同时，启动电主轴，使刀具旋转；
步骤3：改变连接架与固定导轨的角度α，使其以角速度ω2绕滑块上转动副中心连续自工件一侧端面向另一侧端面摆动，刀具到达工件的另一侧端面时，完成一次凸轮轮廓曲面切削加工；逐步减小滑块与工件中心轴线之间的距离，使切削深度不断增加；
步骤4：重复步骤1、2和3，对工件的凸轮轮廓曲面切削至设计要求深度为止。
本发明的有益效果是：本发明基于范成运动原理，即用工件替代原蜗杆型分度凸轮机构的蜗杆型凸轮，用刀具替代原蜗杆型分度凸轮机构分度盘上的滚子。工件转动和刀具跟随连接架摆动之间的相对运动关系，完全符合原蜗杆型分度凸轮机构中蜗杆型凸轮转动和滚子跟随分度盘摆动之间的相对运动关系，即：ω7/ω2＝ω凸轮/ω滚子，式中，ω7为工件转动角速度，ω2为连接架摆动角速度。该装置具有结构合理，便于操作，无需复杂的数控加工编程，加工精度高等优点，满足当今社会对高速、高精度运动的蜗杆型分度凸轮加工制造需求。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图中标号：1、滑块；2、连接架；3、电主轴；4、刀具；5、夹具；6、固定导轨；7、工件。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的解释说明。
如图1所示，本发明包括工件7、夹持工件7并能够带动工件7绕其回转中心线作旋转运动的夹具5、位于工件7上方并垂直于其回转中心线的固定导轨6、设置于固定导轨6上的滑块1、与滑块1上设置的转动副连接的连接架2、固定于连接架2的电主轴3和装夹于电主轴上的旋转切削刀具4。
蜗杆型分度凸轮机构广泛应用于机械装备的运动控制，其可以将凸轮的连续转动输入转变为分度盘的间隙转动输出。蜗杆型分度凸轮机构一般包含蜗杆型凸轮和分度盘两个运动构件。其中蜗杆型凸轮的加工制造尤其困难。本发明基于范成运动原理，即用刀具4替代原蜗杆型分度凸轮机构分度盘的滚子，用工件7替代原蜗杆型分度凸轮机构的蜗杆型凸轮，模拟原蜗杆型分度凸轮机构的运动。连接架2绕滑块1的转动副中心以角速度ω2摆动，其摆动规律ω2与原蜗杆型分度凸轮机构分度盘摆动规律一致。工件7安装于能够带动工件绕其回转中心线作旋转运动的夹具5上，工件7的转动角速度ω7与原蜗杆型分度凸轮机构的凸轮转动规律一致。连接架2上安装电主轴3，刀具4由电主轴3带动作旋转切削运动。由此，通过连接架2的摆动、工件7的转动模拟原蜗杆型分度凸轮机构的运动，再辅以刀具的旋转切削运动，即可完成一次凸轮轮廓曲面的加工。不断降低滑块1的高度，重复上述步骤，直至加工出所需的蜗杆型分度凸轮。
本发明的工作原理为：
步骤1：调节连接架2与固定导轨6之间的角度，调整滑块1位于固定导轨6上的高度，使刀具4跟随连接架2摆动后能接触工件7；
步骤2：启动夹具5，使工件7绕其回转中心线作旋转运动；同时，启动电主轴3，使刀具4旋转；
步骤3：改变连接架2与固定导轨6的角度α，使其以角速度ω2绕滑块1上转动副中心连续向工件另一侧摆动，刀具4到达工件7的另一侧端面时，完成一次工件7的凸轮轮廓曲面切削加工过程；逐步减小滑块1与工件7中心轴线之间的距离，使切削深度不断增加；
步骤4：重复步骤1、2和3，对工件7的凸轮轮廓曲面切削至设计要求深度为止。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种蜗杆型分度凸轮的加工装置，其特征在于，包括工件(7)、夹持工件(7)并能够带动工件(7)绕其回转中心线作旋转运动的夹具(5)、位于工件(7)上方并垂直于其回转中心线的固定导轨(6)、设置于固定导轨(6)上的滑块(1)、与滑块(1)上设置的转动副连接的连接架(2)、固定于连接架(2)上的电主轴(3)、装夹于电主轴(3)上的旋转切削刀具(4)。
2.基于权利要求1所述加工装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：调节连接架(2)与固定导轨(6)之间的角度α，使刀具(4)位于工件(7)一侧端面的起始位置；调整滑块(1)的高度，使刀具(4)跟随连接架(2)摆动后能切削工件(7)；
步骤2：启动夹具(5)，使工件(7)绕其回转中心线作角速度为ω7的旋转运动；同时，启动电主轴，带动刀具(4)作角速度为ω4的切削旋转运动；
步骤3：改变连接架(2)与固定导轨(6)的角度α，使其以角速度ω2绕滑块(1)上转动副中心连续向工件(7)另一侧端面摆动，刀具(4)到达工件(7)的另一侧端面时，完成一次工件(7)的凸轮轮廓曲面切削加工过程；逐步减小滑块(1)与工件(7)中心轴线之间的距离，使切削深度不断增加；
步骤4：重复步骤1、2和3，对工件(7)的凸轮轮廓曲面切削至设计要求深度为止。
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