專(zhuān)利名稱(chēng)：一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸輪的加工方法，特別是一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法。
背景技術(shù)：
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)由輸入軸上的凸輪工作廓面實(shí)現(xiàn)分度盤(pán)轉(zhuǎn)位和定位，可將輸入的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出的間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它是工作性能優(yōu)良的一種間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械中。由于加工制造難度較大，因而弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的加工技術(shù)一直是受人重視的重要研究問(wèn)題。
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)加工制造的關(guān)鍵是凸輪工作廓面的加工，通常是在具有雙回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床采用范成法進(jìn)行加工。加工時(shí)，凸輪體做勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具再現(xiàn)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，刀具回轉(zhuǎn)中心和凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離等于機(jī)構(gòu)的理論中心距，精加工時(shí)刀具的半徑等于機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件滾子的半徑，這樣理論上就可以無(wú)誤差地加工出凸輪的輪廓面。采用此傳統(tǒng)的范成法加工弧面分度凸輪的一個(gè)弊端是，凸輪的凹槽兩側(cè)同時(shí)參加銑削，一側(cè)為順銑，另一側(cè)為逆銑，使得加工后廓面質(zhì)量差。針對(duì)此問(wèn)題，有通過(guò)刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)凸輪單側(cè)面加工的，但是這種加工方式具有理論誤差；有通過(guò)把凸輪廓面當(dāng)作自由曲面來(lái)處理，采用球面銑刀進(jìn)行點(diǎn)位加工的，這種加工方式屬于點(diǎn)位加工方式，沒(méi)有考慮凸輪廓面的包絡(luò)性質(zhì)，加工質(zhì)量差，加工效率低；有通過(guò)兩重包絡(luò)加工方式實(shí)現(xiàn)凸輪的單側(cè)面加工的，這種加工方式有方法誤差，加工效率也不高。
基于以上分析，對(duì)弧面分度凸輪的加工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以提高其加工精度和加工效率，依然具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，對(duì)單頭凸脊式弧面分度凸輪工作廓面普通范成法加工方法進(jìn)行改進(jìn)，提供一種新的性能好、加工精度高的弧面分度凸輪工作廓面精加工方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，其特點(diǎn)是，通過(guò)對(duì)普通范成法加工的刀具軌跡進(jìn)行修正來(lái)加工弧面分度凸輪工作廓面，將弧面分度凸輪分度段的工作廓面分為1L、2R、2L和3R四段進(jìn)行加工，方法如下(1)加工1L段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ1jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，加工刀具軌跡與普通范成法加工刀具軌跡相同；當(dāng)θi＞θ1jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(1L)，Δφixiu(1L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(1L)＝φi-φixiu(1L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ1jh)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(2)加工2R段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ2Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＞θ2Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2R)，Δφixiu(2R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2R)＝φixiu(2R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ2Rxiu)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(3)加工2L段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ2jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ2jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2L)，Δφixiu(2L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2L)＝φi-φixiu(2L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ2jh)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu(4)加工3R段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ3Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ3Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(3R)，Δφixiu(3R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(3R)＝φixiu(3R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ3Rxiu)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu在上述計(jì)算公式中，θ3Rxiu≤θ2Rxiu＜θ2jh≤θ1jhφi為滾子角位移；φixiu(1L)為1L段刀具軌跡修正后刀具角位移；Sxiu為刀具軌跡修正用運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；Δφf(shuō)xiu為一個(gè)凸輪分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量；Sbiao為起始點(diǎn)處位移和速度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；θi為凸輪角位移；θ1jh為1L面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；θf(wàn)為凸輪分度期轉(zhuǎn)角；φixiu(2R)為2R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2Rxiu為2R面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(2L)為2L段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2jh為2L面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(3R)為3R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ3Rxiu為3R面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；此處，有關(guān)角度的單位均為度。
本發(fā)明一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，其最佳應(yīng)用方式是，根據(jù)加工方法的刀具軌跡計(jì)算公式，用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出相應(yīng)的刀具軌跡，再生成NC代碼，輸入數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)弧面分度凸輪工作廓面的精加工。
由弧面分度凸輪的范成法加工基本原理可知，從動(dòng)盤(pán)與凸輪的角位移運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的位移曲線(xiàn)，等價(jià)于刀具與工件的加工坐標(biāo)關(guān)系，即刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。因而，可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線(xiàn)來(lái)分析刀具軌跡的修正問(wèn)題。在此，為了研究問(wèn)題的方便，不妨將所分析的四段工作廓面擴(kuò)展至整個(gè)凸輪分度周期來(lái)考慮。
由于定位段的凸輪廓面不修形，故可將單頭凸脊式弧面分度凸輪分度段的工作輪廓面分為四段，分析各段的加工刀具軌跡修正情況。所述的四段分別為1L、2R、2L和3R段，這四段的定義如下從凸輪軸的右側(cè)看凸輪軸按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在這種狀態(tài)下，從凸輪的正面看，當(dāng)凸輪開(kāi)始進(jìn)入分度狀態(tài)后凸脊的右面為1L段，左面為2R段，當(dāng)凸輪結(jié)束分度狀態(tài)前凸脊的右面為2L段，左面為3R段，詳見(jiàn)圖1中的1L、2R、2L和3R段的標(biāo)引。
對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)情況的凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)盤(pán)的慣性力小于負(fù)載及摩擦力，2R和3R段不起嚙合傳動(dòng)作用。另外，對(duì)低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性也要求不高。對(duì)刀具軌跡修正時(shí)，可對(duì)2R段和3R段的整個(gè)凸輪廓面進(jìn)行修形，而對(duì)1L和2L段的不必起嚙合作用的部分凸輪廓面進(jìn)行修形，并進(jìn)行相應(yīng)的刀具軌跡修正。
而本發(fā)明要解決的是高速運(yùn)動(dòng)情況下，單頭凸脊式弧面分度凸輪工作廓面的加工問(wèn)題。在高速運(yùn)動(dòng)情況下，在凸輪機(jī)構(gòu)的加速段，慣性力與負(fù)載及摩擦阻力同向，凸輪廓面起到嚙合推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)的作用；但是在減速段，慣性力與負(fù)載及摩擦阻力反向，若速度大到一定程度，則會(huì)出現(xiàn)慣性力大于負(fù)載及摩擦阻力的情況，這樣的話(huà)，凸輪將失去推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)的作用，而是起到以其輪廓面來(lái)限制轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到使從動(dòng)盤(pán)按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)的作用。另外，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)而言，除了要保證嚙合運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格按照凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行，而且要使得凸輪機(jī)構(gòu)具有足夠的防止沖擊和振動(dòng)的能力，即需要考慮限位問(wèn)題。為此，在對(duì)普通范成法加工的刀具進(jìn)行修正時(shí)，既需要使得凸輪機(jī)構(gòu)滾子嚙合傳動(dòng)相互銜接，又需要使得在凸輪分度段的限位始終得到有效的保證。對(duì)刀具軌跡修正時(shí)，是對(duì)1L/2R段的尾部以及2L/3R段的開(kāi)始部分進(jìn)行修形，并進(jìn)行相應(yīng)的刀具軌跡修正。
1.刀具軌跡修正計(jì)算1)1L段刀具軌跡修正當(dāng)凸輪由定位段旋轉(zhuǎn)進(jìn)入分度段時(shí)，1L面起嚙合推動(dòng)作用推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)。為了使?jié)L子嚙合傳動(dòng)相互銜接，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度之后，其它工作廓面進(jìn)入嚙合狀態(tài)，1L面退出嚙合狀態(tài)。對(duì)1L面尾段進(jìn)行修形，而對(duì)1L面的嚙合段的設(shè)計(jì)和加工需要嚴(yán)格按照凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行。修正后，輪廓表面與滾子表面之間有一段間隙，加工時(shí)，是讓刀具在凸輪標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上向工作凸脊實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度，從而將這一段的凸脊多削掉一部分，實(shí)現(xiàn)此段輪廓面的修形的。當(dāng)然，為了使得曲面光滑，以及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，應(yīng)該使得修行段與未修行段的光滑連接。未考慮滾子起始位置角φ0時(shí)的刀具軌跡修正示意圖見(jiàn)圖2。
圖2中，θi為凸輪角位移(°)；θf(wàn)為凸輪分度期轉(zhuǎn)角(°)；φf(shuō)為轉(zhuǎn)盤(pán)分度期轉(zhuǎn)角(°)；φi為滾子角位移(°)(對(duì)應(yīng)圖中的實(shí)線(xiàn))、φixiu刀具軌跡修正后刀具角位移(°)(對(duì)應(yīng)圖中的虛線(xiàn))；Δφixiu為凸輪分度期每個(gè)時(shí)刻(凸輪每個(gè)轉(zhuǎn)角處)對(duì)應(yīng)的刀具擺角修正量(°)；θ1jh為1L面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角(°)；θ2jh為2L面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角(°)；θ2Rxiu為2R面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角(°)；θ3Rxiu為3R面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角(°)。
當(dāng)θi＜＝θ1jh時(shí)，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不進(jìn)行刀具軌跡修正，此段的刀具軌跡等價(jià)于滾子軌跡。
滾子軌跡按標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，公式如下φi＝S*φf(shuō)(1)φ＝φ0+φi(2)式中S——凸輪機(jī)構(gòu)分度段從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移φ——滾子的位置角(°)φ0——滾子起始位置角(°)對(duì)于1L，φ0＝φz/2，其中φz為滾子中心角(°)，在單頭凸輪中等于φf(shuō)。滾子的角位移，在開(kāi)始分度時(shí)為0，在分度期結(jié)束時(shí)為φf(shuō)。
公式(1)、(2)是傳統(tǒng)范成法加工刀具軌跡計(jì)算公式。
當(dāng)θi＞θ1jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，為了保證修形段與沒(méi)有進(jìn)行修形段的光滑連接，刀具軌跡修正公式為Δφixiu(1L)＝φi-φixiu(1L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ1jh)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(3)φixiu(1L)＝φi-Δφixiu(1L) (4)φxiu＝φ0+φixiu(5)式中Sxiu——刀具軌跡修正用運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移Δφf(shuō)xiu——一個(gè)凸輪分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量(°)Sbiao——為起始點(diǎn)處位移和速度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移，比如改進(jìn)正弦加速度、改進(jìn)等速等φxiu——刀具軌跡修正后的刀具位置角(°)公式(3)、(4)、(5)是改進(jìn)范成法加工1L段尾部的刀具軌跡計(jì)算公式。
2)2R段刀具軌跡修正當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)處于加速段時(shí)，2R段不起嚙合推動(dòng)作用，但考慮到對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)，需保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、增加機(jī)構(gòu)抵抗沖擊和振動(dòng)的能力，因而對(duì)2R段的開(kāi)始部分不進(jìn)行修行，使其發(fā)揮限位面的作用。對(duì)其尾部進(jìn)行修行，以實(shí)現(xiàn)范成法的單側(cè)面加工，并且改善機(jī)構(gòu)的嚙合特性。
2R段刀具軌跡修正分析如附圖2所示，2R段的刀具軌跡修正計(jì)算公式為當(dāng)θi＜＝θ2Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，按公式(1)、(2)計(jì)算刀具軌跡，此處，對(duì)于2R，φ0＝-φz/2。
當(dāng)θi＞θ2Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，相應(yīng)地將公式(3)、(4)調(diào)整為下兩式Δφixiu(2R)＝φixiu(2R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ2Rxiu)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(6)φixiu(2R)＝φi+Δφixiu(2R)(7)3)2L段刀具軌跡修正上面，分析了1L和2R段加工刀具軌跡的修正問(wèn)題，下面再來(lái)分析2L和3R段的加工刀具軌跡的修正問(wèn)題。一般而言，1L/2R段工作于凸輪機(jī)構(gòu)的加速段，而2L/3R段在凸輪機(jī)構(gòu)的減速段工作。在減速段時(shí)，慣性力與負(fù)載及摩擦阻力反向，若速度大到一定程度，則會(huì)出現(xiàn)慣性力大于負(fù)載及摩擦阻力的情況，這樣的話(huà)，凸輪將失去推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)的作用，而是起到以其輪廓面來(lái)限制轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到使從動(dòng)盤(pán)按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)的作用。
2L段刀具軌跡修正分析如附圖2所示，求解刀具軌跡修正計(jì)算公式的過(guò)程與1L段類(lèi)似。2L段的刀具軌跡修正計(jì)算公式為當(dāng)θi＞＝θ2jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，按公式(1)、(2)計(jì)算刀具軌跡，此處，對(duì)于2L，φ0＝-φz/2。
當(dāng)θi＜θ2jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，將公式(3)、(4)調(diào)整為下式
Δφixiu(2L)＝φi-φixiu(2L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ2jh)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu(8)φixiu(2L)＝φi-Δφixiu(2L) (9)4)3R段刀具軌跡修正3R段刀具軌跡修正分析如附圖2所示，3R段的刀具軌跡修正計(jì)算公式為當(dāng)θi＞＝θ3Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，按公式(1)、(2)計(jì)算刀具軌跡，此處，對(duì)于3R，φ0＝-3φz/2。
當(dāng)θi＜θ3Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，將公式(3)、(4)調(diào)整為下式Δφixiu(3R)＝φixiu(3R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ3Rxiu)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu(10)φixiu(3R)＝φi+Δφixiu(3R) (11)2.刀具軌跡修正區(qū)間的確定本套單頭凸脊式弧面分度凸輪工作廓面的精加工方法，在凸輪分度段的嚙合受力面和限位面始終得到保證的前提下，通過(guò)對(duì)普通范成法加工刀具軌跡進(jìn)行修正，可提高凸輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)特性，并在整個(gè)凸輪工作廓面上實(shí)現(xiàn)范成法的單側(cè)面加工。對(duì)各個(gè)輪廓面的修行區(qū)間有如下要求保證嚙合傳動(dòng)及限位防振相互銜接的條件為公式(12)、(13)θ1jh＞＝θ2jh(12)θ2Rxiu＞＝θ3Rxiu(13)實(shí)現(xiàn)單側(cè)面加工的條件為公式(14)θ2Rxiu＜θ2jh(14)此套刀具軌跡修正方案的特點(diǎn)是，在實(shí)現(xiàn)范成法的單側(cè)面加工同時(shí)，既使得凸輪機(jī)構(gòu)滾子嚙合傳動(dòng)相互銜接，又使得在凸輪分度段的限位始終得到有效的保證。修形加工后凸輪的嚙合特性提高了，動(dòng)態(tài)特性改善了，控制橫越?jīng)_擊的能力也加強(qiáng)了。適合于高速運(yùn)動(dòng)弧面分度凸輪的修形加工。
在進(jìn)行刀具軌跡修正時(shí)，既要嚴(yán)格保證主要嚙合傳動(dòng)受力面，嚴(yán)格按照凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行加工，保證凸輪機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)；又要保證輔助限位面，對(duì)其也按照凸輪機(jī)構(gòu)所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行加工，從而使得凸輪機(jī)構(gòu)具有一定的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性以及控制沖擊和振動(dòng)的能力。當(dāng)然，對(duì)普通范成法加工的刀具軌跡進(jìn)行修正的目的是，通過(guò)改善凸輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)特性，并且實(shí)現(xiàn)范成法的單側(cè)面加工，提高弧面分度凸輪工作廓面精加工的加工質(zhì)量。為此需要根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行修正。通?？梢圆捎玫牡毒哕壽E修正方式如圖2所示，對(duì)1L/2R段的結(jié)束部分加工刀具軌跡進(jìn)行修正，而對(duì)2L/3R段的開(kāi)始部分加工刀具軌跡進(jìn)行修正。在進(jìn)行刀具軌跡修正時(shí)，應(yīng)注意修形段與未修形段的光滑過(guò)渡。
本發(fā)明在數(shù)控機(jī)床上很容易實(shí)現(xiàn)，與普通范成法加工方法相比，唯一不同的是部分刀具軌跡不同。根據(jù)本加工方法的刀具軌跡計(jì)算公式，編寫(xiě)程序計(jì)算出相應(yīng)的刀具軌跡，再生成NC代碼，輸入數(shù)控機(jī)床就可以實(shí)現(xiàn)弧面分度凸輪工作廓面的加工了。
如果單頭凸脊式弧面分度凸輪分度段的四個(gè)輪廓面(1L、2R、2L、3R)都按標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)并加工，則由于各種誤差的存在(滾子的加工誤差、滾子在從動(dòng)盤(pán)上的安裝誤差、凸輪廓面的加工誤差、凸輪軸的加工誤差等)，在凸輪機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，很有可能發(fā)生嚙合干涉，影響凸輪機(jī)構(gòu)的正常工作。另外，通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，發(fā)現(xiàn)在分度段的嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，四個(gè)輪廓面只需在其部分區(qū)段真正起嚙合傳動(dòng)作用。而不必起嚙合傳動(dòng)作用的部分在凸輪機(jī)構(gòu)中只起輔助的幾何封閉作用或輔助限位作用。因此，本發(fā)明對(duì)普通范成法加工方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)弧面分度凸輪的工作輪廓面進(jìn)行必要的修形，有利于防止?jié)L子和凸輪輪廓之間的嚙合干涉；有利于讓嚙合傳動(dòng)特性較好的區(qū)段(壓力角較小)起主要嚙合傳動(dòng)作用；還有利于提高凸輪等價(jià)加工方式的加工質(zhì)量，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行修正，在使用等價(jià)刀具進(jìn)行精加工時(shí)，有利于改善其在等價(jià)刀具的兩側(cè)，一側(cè)為順銑、一側(cè)為逆銑的不利加工現(xiàn)象。


圖1為弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為1L、2R、2L和3R段刀具軌跡修正示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1。參照?qǐng)D1、圖2。一種單頭凸脊式弧面分度凸輪工作廓面精加工方法，通過(guò)對(duì)普通范成法加工的刀具軌跡進(jìn)行修正來(lái)加工弧面分度凸輪廓面，將弧面分度凸輪分度段的工作廓面分為1L、2R、2L和3R四段進(jìn)行加工，方法如下(1)加工1L段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ1jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，加工刀具軌跡與普通范成法加工刀具軌跡相同；當(dāng)θi＞θ1jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(1L)，Δφixiu(1L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(1L)＝φi-φixiu(1L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ1jh)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(2)加工2R段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ2Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＞θ2Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2R)，Δφixiu(2R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2R)＝φixiu(2R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ2Rxiu)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(3)加工2L段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ2jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ2jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2L)，Δφixiu(2L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2L)＝φi-φixiu(2L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ2jh)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu(4)加工3R段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ3Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ2Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(3R)，Δφixiu(3R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(3R)＝φixiu(3R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ3Rxiu)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu在上述計(jì)算公式中，θ3Rxiu≤θ2Rxiu＜θ2jh≤θ1jhφi為滾子角位移；φixiu(1L)為1L段刀具軌跡修正后刀具角位移；Sxiu為刀具軌跡修正用運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；Δφf(shuō)xiu為一個(gè)凸輪分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量；Sbiao為起始點(diǎn)處位移和速度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；θi為凸輪角位移；θ1jh為1L面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；θf(wàn)為凸輪分度期轉(zhuǎn)角；φixiu(2R)為2R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2Rxiu為2R面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(2L)為2L段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2jh為2L面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(3R)為3R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ3Rxiu為3R面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；此處，有關(guān)角度的單位均為度。
實(shí)施例2。根據(jù)實(shí)施例1所示的加工方法，按加工方法的刀具軌跡計(jì)算公式，用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出相應(yīng)的刀具軌跡，再生成NC代碼，輸入數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)單頭凸脊式弧面分度凸輪工作廓面的精加工。對(duì)數(shù)控機(jī)床的選擇要求與普通的范成法加工方法一樣；數(shù)控機(jī)床的調(diào)整、裝夾方式與普通的范成法加工方法相同；刀具的走刀與普通的范成法加工方法一樣；先進(jìn)行弧面分度凸輪工作廓面的粗加工，粗加工時(shí)所用的刀具尺寸小于滾子尺寸，刀具模仿滾子，按凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。半精加工、精加工弧面分度凸輪工作廓面時(shí)，刀具按實(shí)施例1所述的加工方法的刀具軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，加工時(shí)，先加工主要起輔助限位、幾何封閉作用的某一側(cè)面，后加工主要起嚙合傳動(dòng)作用的另一側(cè)面?？蛇x用改進(jìn)正弦加速度、改進(jìn)等速、正弦加速度等在起始點(diǎn)處位移和速度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為Sbiao。一個(gè)凸輪分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量Δφf(shuō)xiu可根據(jù)實(shí)際的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)選取，原則是在保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作情況下，盡量取大值以改善弧面分度凸輪工作廓面的加工工藝性。
實(shí)施例3。一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)凸輪分度期轉(zhuǎn)角為120度、轉(zhuǎn)盤(pán)滾子數(shù)為8、中心距為180mm、滾子半徑為22mm、滾子寬度為24mm、轉(zhuǎn)盤(pán)節(jié)圓半徑為84mm、凸輪寬度為96mm、左旋、轉(zhuǎn)盤(pán)分度期運(yùn)動(dòng)規(guī)律為改進(jìn)正弦加速度、凸輪轉(zhuǎn)速為1000r/min、刀具軌跡修正用運(yùn)動(dòng)規(guī)律Sbiao為正弦加速度、一個(gè)分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量為20度。本發(fā)明加工方法刀具軌跡計(jì)算如下表θ3Rxiu(56)≤θ2Rxiu(58)＜θ2jh(62)≤θ1jh(64)<p>

表1結(jié)果表明，同樣操作條件下，板式填料層結(jié)構(gòu)有利于廢氣污染物的去除，四層“塔板”生物過(guò)濾塔單位填料污染負(fù)荷最高(平均152g/m3.h)。另外，養(yǎng)分噴淋強(qiáng)度相同情況下，“板式結(jié)構(gòu)”生物過(guò)濾塔總壓降與單體填料結(jié)構(gòu)基本相同。
實(shí)施例2本發(fā)明的實(shí)施方案和工作原理為含H2S 0.175～0.228g/m3廢氣的板式生物過(guò)濾處理工藝，空床氣速0.05m/s，空床停留時(shí)間20s，填料層溫度25～30℃，液相pH值范圍3.0～4.0(微生物優(yōu)勢(shì)菌為氧化硫桿菌屬，生物膜載體填料為塑料扁三角)。塔體內(nèi)徑均為800mm，生物膜載體填料仍按一層(厚度1.0m)、兩層(厚度各500mm)、四層(厚度各250mm)三種方式放置，養(yǎng)分與H2S廢氣逆向接觸，養(yǎng)分噴淋強(qiáng)度控制一樣，即20L/m2.h，如圖2所示。廢氣處理結(jié)果見(jiàn)表2。
表2H2S廢氣處理結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)普通范成法加工的刀具軌跡進(jìn)行修正來(lái)加工弧面分度凸輪廓面，將弧面分度凸輪分度段的工作廓面分為1L、2R、2L和3R四段進(jìn)行加工，方法如下(1)加工1L段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ1jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正，加工刀具軌跡與普通范成法加工刀具軌跡相同；當(dāng)θi＞θ1jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(1L)，Δφixiu(1L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(1L)＝φi-φixiu(1L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ1jh)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(2)加工2R段時(shí)，當(dāng)θi＜＝θ2Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＞θ2Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2R)，Δφixiu(2R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2R)＝φixiu(2R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝Sbiao((θi-θ2Rxiu)/θf(wàn))*Δφf(shuō)xiu(3)加工2L段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ2jh時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ2jh時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(2L)，Δφixiu(2L)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(2L)＝φi-φixiu(2L)＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ2jh)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu(4)加工3R段時(shí)，當(dāng)θi＞＝θ3Rxiu時(shí)，不進(jìn)行刀具軌跡修正；當(dāng)θi＜θ3Rxiu時(shí)，進(jìn)行刀具軌跡修正，修正方法是使刀具軌跡在普通范成法加工刀具軌跡的基礎(chǔ)上，向凸輪廓面實(shí)體側(cè)多擺動(dòng)一個(gè)角度Δφixiu(3R)，Δφixiu(3R)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算Δφixiu(3R)＝φixiu(3R)-φi＝Sxiu*Δφf(shuō)xiu＝(1-Sbiao((θi+θf(wàn)-θ3Rxiu)/θf(wàn)))*Δφf(shuō)xiu在上述計(jì)算公式中，θ3Rxiu≤θ2Rxiu＜θ2jh≤θ1jhφi為滾子角位移；φixiu(1L)為1L段刀具軌跡修正后刀具角位移；Sxiu為刀具軌跡修正用運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；Δφf(shuō)xiu為一個(gè)凸輪分度周期內(nèi)刀具擺角最大修正量；Sbiao為起始點(diǎn)處位移和速度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)因次位移；θi為凸輪角位移；θ1jh為1L面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；θf(wàn)為凸輪分度期轉(zhuǎn)角；φixiu(2R)為2R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2Rxiu為2R面修形后，滾子退出嚙合終止點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(2L)為2L段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ2jh為2L面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；φixiu(3R)為3R段刀具軌跡修正后刀具角位移；θ3Rxiu為3R面修形后，滾子進(jìn)入嚙合開(kāi)始點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)角；此處，有關(guān)角度的單位均為度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，其特征在于，根據(jù)加工方法的刀具軌跡計(jì)算公式，用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出相應(yīng)的刀具軌跡，再生成NC代碼，輸入數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)弧面分度凸輪工作廓面的精加工。
全文摘要
一種單頭凸脊式弧面分度凸輪廓面精加工方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)普通范成法加工的刀具軌跡進(jìn)行修正來(lái)加工弧面分度凸輪工作廓面，將弧面分度凸輪分度段的工作廓面分為1L、2R、2L和3R四段，對(duì)其加工刀具軌跡進(jìn)行修正分析，給出刀具軌跡修正計(jì)算公式。本發(fā)明對(duì)普通范成法加工方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)弧面分度凸輪的工作輪廓面進(jìn)行必要的修形，有利于防止?jié)L子和凸輪輪廓面之間的嚙合干涉；有利于讓嚙合傳動(dòng)特性較好的區(qū)段(壓力角較小)起主要嚙合傳動(dòng)作用；還有利于提高凸輪等價(jià)加工方式的加工質(zhì)量，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行修正，在使用等價(jià)刀具進(jìn)行精加工時(shí)，有利于改善其在等價(jià)刀具的兩側(cè)，一側(cè)為順銑、一側(cè)為逆銑的不利加工現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1864920SQ20061008812
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者唐學(xué)飛 申請(qǐng)人:淮海工學(xué)院