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转盘角加速度与分度凸轮转角的关系可以看出,凸轮在均匀旋转时,转盘停止和转位时能光滑连接,并且变化平稳。这样使得加工出的轮廓光顺流畅。在数控加工时利用以上这些算法原理,刀具运动通过模拟转盘滚子的运动规律进行加工,从而可以得到很好的凸轮加工精度。容易看出,用此算法处理凸轮的出口段、入口段同样符合转盘总体运动规律,这避免了简单采用导引圆弧处理容易产生干涉和冲击的现象。在加工过程中,铣刀的直径与分度滚子名义直径相同,铣刀为普通立铣刀。

  凸轮的数控加工及编程处理方法分度凸轮数控加工需在有三个平移轴(即机床坐标系的X、Y、Z轴)且外加一个可回转的转动轴的数控机床上进行。分度凸轮与转动轴固联(如A轴),分度凸轮轴均匀旋转,对应铣刀模拟转盘滚子在以Oc为圆心、RC为半径的圆弧轨迹上间歇变速运动。工件坐标系原点在凸轮中心最上面母线中点。z轴与铣刀轴线方向一致,x轴线方向向左,y轴方向用右手定则确定,与前面建立的坐标系S={O;x,y,z}一致。机床坐标系的Z轴控制加工深浅,切削过程中Z轴坐标保持不变。当铣刀在凸轮中间点M时,设凸轮轴此时的旋转角度为H=0,分度凸轮加工程序采用子宏程序编程方法进行编制,主加工程序只需变量传递,随时调用。子宏程序以凸轮轴转角为自变量,它的变化范围为-2P-H0/2<2P+H0/2,加工过程采用5段运动规律对应5段处理方法。它包括入口导引段、停顿段、分度运动段、停顿段、出口段。

  通过以上方法便可编制出分度凸轮的数控四坐标的加工程序。加工试验实例本方法在华中数控系统世纪星HNC-21M型四轴联动数控铣床进行了加工试验,它的安装和数控加工方式如所示。选用的试验凸轮参数如下:转盘的滚子数n=18;转盘滚子中心到轴心线的半径为140mm,凸轮轴向长度为90mm;转盘每分度一次,对应凸轮轴分度运动需旋转的角度为100b;转盘中心到凸轮轴轴线的距离为140mm;铣刀头从凸轮顶切深为12mm;铣刀为普通立铣刀,直径为16mm.加工完后,经过测试和试验各项指标均比传统方法好。首先加工效率高,采用四轴联动铣床比用带分度数控铣床加工效率提高115倍,而且表面质量和光洁度有了明显提高。安装加工转位凸轮进行试验,凸轮转位时的运动能按三角函数关系进行,无冲击,入口段和出口段与中间转位直角式凸轮加工编程算法流程图段运动规律完全一致,比以前设计和加工的凸轮质量有了明显的改善。目前,此技术已成功应用于纺织机械分度装置的设计和加工中。

  凸轮安装及数控加工示意结论本文给出了直角式精密分度凸轮数控加工方法及算法。此算法使转盘的转位运动能按三角函数关系进行,角加速度变化连续平滑,没有冲击。入口段和出口段与中间转位段的运动规律完全一致。推导了凸轮转角和刀具运动对应的函数关系。在数控加工时刀具运动完全模拟转盘滚子的运动规律进行加工,从而得到很好的凸轮加工精度,并在四坐标数控机床上实现了凸轮的高精度数控加工。

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