CN113996848B - 对工件表面加工的方法、刹车凸轮及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工件加工领域，尤其是涉及一种对工件表面加工的方法、刹车凸轮及车辆。对工件表面加工的方法包括以下步骤：步骤S1、对工件夹装定位，并驱动所述工件以预设轴线为中心旋转，以使所述工件周向的待加工面途经面铣刀；步骤S2、在所述工件旋转时，驱动旋转地所述面铣刀沿第一预设方向进退以调节对所述工件切削的进给量，所述面铣刀的刀盘的端面面向所述待加工面，位于所述刀盘的周向的主切削刃和位于所述刀盘的端面的副切削刃能够对所述待加工面的渐开线曲面切削。本申请提供的对工件表面加工的方法，可适于对中、大批量工件地生产，加工精度高、质量稳定，且制造成本较低。

Description

对工件表面加工的方法、刹车凸轮及车辆

技术领域

本申请涉及工件加工领域，尤其是涉及一种对工件表面加工的方法、刹车凸轮及车辆。

背景技术

目前，在实际生产中，对于对称渐开线凸轮表面加工常用的方法有两种：

1、采用棒铣刀分别加工凸轮的渐开线曲面。

2、采用成型拉刀分别拉削凸轮的两个对称渐开线曲面。

采用第一种方法加工凸轮的渐开线曲面时，在曲面宽度较大的情况下，由于棒铣刀悬臂较长，在加工曲面时易致使曲面平行度较差，同时由于棒铣刀加工工艺特点，造成加工时间长、加工节拍慢等缺点，不适合用于大批量生产。

采用第二种方法加工凸轮的渐开线曲面时，两个渐开线曲面需按先后顺序分别加工，此种加工工艺存在二次定位装夹、二次加工的缺点，故加工后的两曲面对称度和平行度精度较差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种对工件表面加工的方法、刹车凸轮及车辆，用于对工件的渐开线曲面切削加工。

本申请提供了一种对工件表面加工的方法，包括以下步骤：

步骤S1、对工件夹装定位，并驱动所述工件以预设轴线为中心旋转，以使所述工件周向的待加工面途经面铣刀；

步骤S2、在所述工件旋转时，驱动旋转地所述面铣刀沿第一预设方向进退以调节对所述工件切削的进给量，所述面铣刀的刀盘的端面面向所述待加工面，位于所述刀盘的周向的主切削刃和位于所述刀盘的端面的副切削刃能够对所述待加工面的渐开线曲面切削。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S2中，在所述主切削刃和所述副切削刃切削所述渐开线曲面的任一时刻，所述渐开线曲面上至少一条母线位于所述主切削刃和所述副切削刃形成的切削范围内。

在上述技术方案中，进一步地，所述主切削刃的切削圆周的半径为r，所述渐开线曲面的宽度的一半为m，所述副切削刃的基准长度为L，则

所述副切削刃的实际长度为接近L的标准刀片的副切削刃的长度。

在上述技术方案中，进一步地，所述主切削刃的切削圆周的半径为62.5mm，所述渐开线曲面的宽度的一半为13mm，所述副切削刃的基准长度为1.367mm，所述副切削刃的实际长度为1.2mm。

在上述技术方案中，进一步地，所述工件为刹车凸轮，所述刹车凸轮的待加工面包括两个所述渐开线曲面；在垂直于所述预设轴线的截面上，所述截面的两个渐开线关于所述预设轴线与所述截面的交点中心对称；

步骤S2中，当所述面铣刀分别对两个所述渐开线曲面切削时，所述面铣刀沿第一预设方向的运动过程一致。

在上述技术方案中，进一步地，所述刹车凸轮的待加工面还包括连接两个所述渐开线曲面的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面平行；

步骤S2中，当所述面铣刀分别对所述第一平面和第二平面切削时，所述面铣刀的运动过程一致。

在上述技术方案中，进一步地，步骤S1中，当所述第一平面和所述第二平面分别与所述面铣刀的端面平行时，所述刹车凸轮停止旋转；

在驱动所述面铣刀沿所述第一预设方向运动至所述第一平面的切削位后，驱动所述面铣刀沿第二预设方向往复运动，以对所述第一平面切削；

在驱动所述面铣刀沿所述第一预设方向运动至所述第二平面的切削位后，驱动所述面铣刀沿所述第二预设方向往复运动，以对所述第二平面切削；

所述第二预设方向为所述第一平面的首端指向所述第一平面的尾端的方向，且所述第二预设方向与所述第一预设方向垂直。

在上述技术方案中，进一步地，所述工件包括连接杆和待加工部，所述连接杆的一端与所述待加工部的端面的中心连接，所述预设轴线与所述连接杆的中轴线共线；

步骤S1中，所述连接杆的另一端固定于自定心卡盘的卡爪之间，所述自定心卡盘用于驱动所述工件分度旋转。

本申请还提供了一种刹车凸轮，应用上述方案所述的对工件表面加工的方法制造。

本申请还提供了一种车辆，包括上述方案所述的刹车凸轮。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的对工件表面加工的方法，可适于对中、大批量工件地生产，加工精度高、质量稳定，且制造成本较低。

本申请还提供了刹车凸轮，应用上述方案所述的对工件表面加工的方法制造。基于上述分析可知，刹车凸轮同样具有加工精度高、质量稳定，且制造成本较低的有益效果，在此不再赘述。

本申请还提供了车辆，包括上述方案所述的刹车凸轮。基于上述分析可知，车辆同样具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的在第一视角下面铣刀对工件表面加工的第一结构示意图；

图2为本申请提供的在第二视角下面铣刀对工件表面加工的第一结构示意图；

图3为本申请提供的刹车凸轮的第一局部截面示意图；

图4本申请提供的在第一视角下面铣刀对工件表面加工的第二结构示意图；

图5为本申请提供的在第二视角下面铣刀对工件表面加工的第二结构示意图；

图6为本申请提供的刹车凸轮的第二局部截面示意图；

图7为本申请提供的在第二视角下面铣刀对工件表面加工的第三结构示意图；

图8为本申请提供的刹车凸轮的第三局部截面示意图；

图9为本申请提供的在第二视角下面铣刀对工件表面加工的局部放大示意图。

图中：101-刹车凸轮；102-面铣刀；103-渐开线曲面；104-切割形成的母线；105-第一平面；106-第二平面；107-连接杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

参见图1至图9所示，本申请提供的对工件表面加工的方法可用于对工件的渐开线曲面103进行切削加工，例如图中示出的刹车凸轮101，具体包括以下步骤：

步骤S1、对工件夹装定位，并驱动工件以预设轴线为中心旋转，以使工件周向的待加工面途经面铣刀102；

步骤S2、在工件旋转时，驱动旋转地面铣刀102沿第一预设方向进退以调节对工件切削的进给量，面铣刀102的刀盘的端面面向工件周向的待加工面，位于面铣刀102的刀盘的周向的主切削刃和位于刀盘的端面的副切削刃能够对待加工面的渐开线曲面103切削。

具体来说，由于待加工面位于工件的周向，工件旋转使得待加工面的各处均能够途经面铣刀102，而渐开线曲面103作为待加工面的一部分，即使是多个渐开线曲面103分散至待加工面的各处，在工件旋转时，多个渐开线曲面103也均能够途经面铣刀102，通过调整面铣刀102(又名盘铣刀)的进给量以实现面铣刀102对各个渐开线曲面103切削加工。在对工件加工的过程中，无需对工件进行多次装夹定位后加工的操作，从而提升了对各处渐开线曲面103加工的精度。例如，针对于渐开线曲面103对称的情况，也能保证加工的精度和平行度要求。

相较于棒铣刀来说，面铣刀102具有刚性好、平稳性好及生产效率高等优势。面铣刀102的刀盘的端面为圆形，主切削刃位于刀盘的外圆周向，副切削刃位于刀盘的端面，刀盘转动以使主切削刃和副切削刃共同对工件的待加工面进行切削，以保证对待加工面加工的精确度。且对于渐开线曲面103来说，二者共同切削也能够保证渐开线曲面103的母线的长度方向与渐开线曲面103的宽度方向一致，以使加工后的母线为直线结构，提升加工精度，可降低对称设置的渐开线曲面103的不对称度。

本申请提供的对工件表面加工的方法，可适于对中、大批量工件地生产，加工精度高、质量稳定，且制造成本较低。

需要说明的是，之所以采用主切削刃和副切削刃共同对渐开线曲面103进行切削加工，原因在于单一采用主切削刃切削无法保证渐开线曲面103的母线为直线结构。

面铣刀102的圆周都设置有刀片(当刀片数量很多时，可近似为盘铣刀圆周每点都能够切削)；主切削刃的切削过程都为刀尖(视为点)切削。

对于加工渐开线曲面103来说，曲面上某一母线的瞬时旋转轴线不是工件旋转轴线，而是母线的法线平面与基圆相切线，渐开线曲面103正是由无数个这样的母线所组成的。单一采用主切削刃切削加工出的每一条母线实际上并不是直线，或者是凸曲线，或者是凹曲线，或者是凹凸曲线，产生这种现象的因素是盘铣刀圆周切削刃与渐开线曲面103相贯造成的，凹凸曲线的曲率程度是取决于刀具与工件相对位置的不同。若想母线趋近于直线，铣刀前端应在母线附近。下面分三种情况讨论不同临界状态的加工结果：

设A点为铣刀最前端，B、C点为铣刀与工件宽度方向两侧面的交点，EF为理想母线。

情况一、参见图2和图3所示，当A点在EF线上时，切割形成的母线104为凹曲线。

情况二、参见图4所示，A点在EF前端，且参见图5和图6所示，当BC与EF重合时，切割形成的母线104为凸曲线。

情况三、参见图4所示，A点在EF前端，且参见图7和图8所示，当EF在A与BC中间时，BC在EF后方，切割形成的母线104为凹凸曲线。

从前述三种情况不难看出，当A处于BC上且与EF重合时，母线为直线，但盘铣刀的结构不能实现该方案。

为保证渐开线曲面103的加工后的母线为直线结构，关键在于主切削刃和副切削刃旋转切削形成的阴影部分能够覆盖某一母线，既渐开线曲面103的每条母线应包含在刀具的实际切削部分即阴影内部内。进一步地，步骤S2中，在主切削刃和副切削刃切削渐开线曲面103的任一时刻，渐开线曲面103上至少一条母线位于主切削刃和副切削刃形成的切削范围内，从而实现加工后的母线为直线结构的效果。

具体地，在A、B、C所包围的范围内，所以切削刃长度至少应为A到BC的距离。把刀片的副切削刃加长，即选择具有合适长度修光部分的刀片。加工过程中，不是理论上的主切削刃的刀尖切削，而是刀尖和修光部分共同切削，这样可视为刀片的副切削刃为一定长度上的副偏角为零度，实现刀片旋转切削形成的刀痕不是一段圆弧线，而是一段轮廓为圆弧的平面，渐开线曲面103上某一母线如在这一平面内，则此时形成的母线应为直线。

参见图9所示，O点为面铣刀的旋转中心，设定主切削刃的切削圆周的半径为r，渐开线曲面103的宽度的一半为m，副切削刃的基准长度为L，副切削刃的后端与O点的距离为X，由于L＝r-x，且

则

按照上述理论来说，副切削刃的实际长度至少为基准长度为L，但在实际生产过程中，一般设置副切削刃的实际长度为接近L的标准刀片的副切削刃的长度，也能满足对渐开线曲面103的加工生产需求。

具体在加工刹车凸轮101时，主切削刃的切削圆周的半径为62.5mm，渐开线曲面103的宽度的一半为13mm，副切削刃的基准长度为1.367mm，副切削刃的实际长度为1.2mm。通过实际加工证明，刹车凸轮101的渐开线曲面103可满足产品图纸的设计要求，且质量稳定，经实际生产统计90％产品不对称度在0.03mm以下。刀具使用寿命与正常切削时无明显下降。

实施例二

该实施例二中的对工件表面加工的方法是在上述实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。

该实施例可选的方案中，图示的工件为刹车凸轮101，刹车凸轮101的待加工面包括两个渐开线曲面103；在垂直于预设轴线的截面上，截面的两个渐开线关于预设轴线与截面的交点中心对称；

步骤S2中，当面铣刀102分别对两个渐开线曲面103切削时，面铣刀102沿第一预设方向的运动过程一致。

在该实施例中，工件的旋转轴位于中心部位，即对工件的中心位置进行夹装定位，且工件为中心对称的结构，那么针对于具有中对称结构的工件进行加工时，对于面铣刀102对于对称两侧的进给量的控制过程是一致的，可减小控制难度。

该实施例可选的方案中，刹车凸轮101的待加工面还包括连接两个渐开线曲面103的第一平面105和第二平面106，第一平面105和第二平面106平行；实际上，第一平面105和第二平面106也为中心对称结构。

步骤S2中，当面铣刀102分别对第一平面105和第二平面106切削时，面铣刀102的运动过程一致。也就是说，对于第一平面105和第二平面106切削过程的控制原理解释与对于对称设置的两个渐开线曲面103切削过程的控制原理解释类似，在此不再赘述。

该实施例可选的方案中，步骤S1中，当第一平面105和第二平面106分别途经面铣刀102处，且第一平面105和第二平面106分别与面铣刀102的端面平行时，刹车凸轮101停止旋转，此时只通过控制面铣刀102的运动来对第一平面105和第二平面106切削。

对第一平面105进行切削时，首先控制面铣刀102的进给量，以驱动面铣刀102沿第一预设方向运动至第一平面105的切削位，然后驱动面铣刀102沿第二预设方向往复运动，以对第一平面105切削。

同样地，对第二平面106进行切削时，首先控制面铣刀102的进给量，以驱动面铣刀102沿第一预设方向运动至第二平面106的切削位，然后驱动面铣刀102沿第二预设方向往复运动，以对第二平面106切削。

第二预设方向为第一平面105(或第二平面106)的首端(转动过程中，第一平面105率先经过面铣刀102的一端)指向第一平面105(或第二平面106)的尾端的方向，第二预设方向与第一预设方向垂直。如图1所示，第一方向为图中的Y方向，第二方向为图中的X方向。

该实施例可选的方案中，工件包括连接杆107和待加工部，连接杆107的一端与待加工部的端面的中心连接，预设轴线与连接杆107的中轴线共线；

步骤S1中，连接杆107的另一端固定于自定心卡盘的卡爪之间，自定心卡盘用于驱动工件分度旋转。

在该实施例中，利用自定心卡盘的卡爪固定连接杆107，不影响对工件的待加工部的加工过程，且对工件的固定更加稳定可靠。卡爪可径向同心移动使工件自动定心，以使工件的固定位置精准。具体可选用自定心三爪卡盘定位并夹紧连接杆107。

实施例三

本申请实施例三提供了一种刹车凸轮，应用上述任一实施例的对工件表面加工的方法制造，因而，具有上述任一实施例的对工件表面加工的方法的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

实施例四

本申请实施例四提供了一种车辆，包括上述实施例三的刹车凸轮，因而，具有上述实施例三的刹车凸轮的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims (8)

1.一种对工件表面加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、对工件夹装定位，并驱动所述工件以预设轴线为中心旋转，以使所述工件周向的待加工面途经面铣刀；

步骤S2、在所述工件旋转时，驱动旋转地所述面铣刀沿第一预设方向进退以调节对所述工件切削的进给量，所述面铣刀的刀盘的端面面向所述待加工面，位于所述刀盘的周向的主切削刃和位于所述刀盘的端面的副切削刃能够对所述待加工面的渐开线曲面切削。

2.根据权利要求1所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，步骤S2中，在所述主切削刃和所述副切削刃切削所述渐开线曲面的任一时刻，所述渐开线曲面上至少一条母线位于所述主切削刃和所述副切削刃形成的切削范围内。

3.根据权利要求2所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，所述主切削刃的切削圆周的半径为r，所述渐开线曲面的宽度的一半为m，所述副切削刃的基准长度为L，则

所述副切削刃的实际长度为接近L的标准刀片的副切削刃的长度。

4.根据权利要求3所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，所述主切削刃的切削圆周的半径为62.5mm，所述渐开线曲面的宽度的一半为13mm，所述副切削刃的基准长度为1.367mm，所述副切削刃的实际长度为1.2mm。

5.根据权利要求1所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，所述工件为刹车凸轮，所述刹车凸轮的待加工面包括两个所述渐开线曲面；在垂直于所述预设轴线的截面上，所述截面的两个渐开线关于所述预设轴线与所述截面的交点中心对称；

步骤S2中，当所述面铣刀分别对两个所述渐开线曲面切削时，所述面铣刀沿第一预设方向的运动过程一致。

6.根据权利要求5所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，所述刹车凸轮的待加工面还包括连接两个所述渐开线曲面的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面平行；

步骤S2中，当所述面铣刀分别对所述第一平面和第二平面切削时，所述面铣刀的运动过程一致。

7.根据权利要求6所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，步骤S1中，当所述第一平面和所述第二平面分别与所述面铣刀的端面平行时，所述刹车凸轮停止旋转；

在驱动所述面铣刀沿所述第一预设方向运动至所述第一平面的切削位后，驱动所述面铣刀沿第二预设方向往复运动，以对所述第一平面切削；

在驱动所述面铣刀沿所述第一预设方向运动至所述第二平面的切削位后，驱动所述面铣刀沿所述第二预设方向往复运动，以对所述第二平面切削；

所述第二预设方向为所述第一平面的首端指向所述第一平面的尾端的方向，且所述第二预设方向与所述第一预设方向垂直。

8.根据权利要求1所述的对工件表面加工的方法，其特征在于，所述工件包括连接杆和待加工部，所述连接杆的一端与所述待加工部的端面的中心连接，所述预设轴线与所述连接杆的中轴线共线；

步骤S1中，所述连接杆的另一端固定于自定心卡盘的卡爪之间，所述自定心卡盘用于驱动所述工件分度旋转。

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