專利名稱：圓柱滾子空間凸輪廓面精加工的兩重包絡(luò)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種凸輪廓面精加工的方法，特別是一種圓柱滾子空間凸輪廓面精加工的兩重包絡(luò)法，屬于機(jī)械加工領(lǐng)域。
空間凸輪廓面是復(fù)雜的空間不可展曲面，制造比較困難，采用等價(jià)加工方式(即刀具與滾子大小相同)，需要專門定制等價(jià)刀具，刀具因磨損其使用壽命也很短。另外，等價(jià)加工時(shí)凸輪槽的兩個(gè)廓面一為順銑、一為逆銑，影響凸輪產(chǎn)品的制造質(zhì)量，因此，采用非等價(jià)加工方式，即用小刀具來精確加工空間凸輪有重要的實(shí)用價(jià)值。Zhang Yitong等提出用非等價(jià)刀具加工圓柱凸輪廓面的最優(yōu)控制加工方法(Zhang Yitong,Lu Ling,Yin Mingfu.Optimal controlprinciple of profile errors for machining of cylinder cam.Chinese Journal ofMechanical Engineering,1997,10(3):176～181,194)。該方法具有如下不足之處(1)按平均接觸角對(duì)應(yīng)的單個(gè)接觸點(diǎn)位置和法矢進(jìn)行刀具補(bǔ)償，目的在于減小凸輪廓面的制造誤差。但平均接觸角對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)處位置與法矢難以確定；(2)平均接觸角對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)并不一定是最佳刀具補(bǔ)償位置；(3)為達(dá)到需要的制造精度，不能隨意選擇刀具，只能在較小的尺寸范圍內(nèi)選用；(4)該方法不能徹底消除理論制造誤差，只能追求較小的制造誤差。
該方法之所以存在如上所述問題，關(guān)鍵在于任意一條瞬時(shí)接觸線的成形切削，都只能按該瞬時(shí)接觸線上某一點(diǎn)來進(jìn)行刀具補(bǔ)償，而瞬時(shí)接觸線為一條空間曲線，其上任一點(diǎn)的法矢都是不同的。因此，按單個(gè)接觸點(diǎn)進(jìn)行刀具補(bǔ)償來加工出整條接觸線的方法必然存在方法誤差，這是原理性的誤差，不可能消除。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種圓柱滾子空間凸輪廓面精加工的兩重包絡(luò)法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下空間凸輪廓面是三維曲面，根據(jù)兩重包絡(luò)法可選用瞬時(shí)接觸線走刀加工方法或環(huán)線走刀加工方法，瞬時(shí)接觸線走刀加工方法如下(1)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同；(2)小刀具回轉(zhuǎn)軸線與滾子回轉(zhuǎn)軸線保持平行，兩根軸線之間的距離等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差；(3)令小刀具繞滾子軸線回轉(zhuǎn)一定角度，小刀具加工出凸輪廓面上的瞬時(shí)接觸線，當(dāng)回轉(zhuǎn)一周時(shí)，上下兩廓面同時(shí)被加工出來，當(dāng)回轉(zhuǎn)任一接觸線對(duì)應(yīng)的角度時(shí)，加工出與其對(duì)應(yīng)的接觸線，即上下兩廓面分開加工；(4)凸輪毛坯工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)一定步長(zhǎng)角，按步驟(3)加工出該轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)接觸線；(5)如此往復(fù)，直至加工完成整個(gè)凸輪廓面。
環(huán)線走刀加工方法如下(1)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同；(2)小刀具回轉(zhuǎn)軸線與滾子回轉(zhuǎn)軸線保持平行；(3)刀具沿滾子回轉(zhuǎn)軸線方向進(jìn)給一定步長(zhǎng)；(4)凸輪毛坯工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，小刀具沿滾子法矢方向補(bǔ)償?shù)木嚯x等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差，小刀具就加工出凸輪上/下廓面上的一條封閉環(huán)線；(5)刀具沿滾子軸線方向進(jìn)給一定步長(zhǎng)，按步驟(4)加工出相鄰的一條封閉環(huán)線，如此往復(fù)，直至加工完成整個(gè)上/下凸輪廓面。
兩重包絡(luò)法與蝸輪輪齒加工的二次包絡(luò)法有本質(zhì)的區(qū)別(1)二次包絡(luò)法分兩步進(jìn)行第一步用簡(jiǎn)單刀具包絡(luò)加工出蝸桿；第二步用加工好的蝸桿作為刀具包絡(luò)加工出蝸輪，蝸輪是前后二次包絡(luò)合成的結(jié)果，而兩重包絡(luò)法是一次同時(shí)完成的。
(2)二次包絡(luò)法將蝸桿刀具的加工作為蝸輪加工中的一個(gè)步驟，從本質(zhì)上講蝸輪的加工仍是一次包絡(luò)，是蝸桿刀具表面的一次包絡(luò)。兩重包絡(luò)法并不制作新的刀具，而是得到一種“虛擬刀具”，凸輪廓面是真正的兩重包絡(luò)的結(jié)果。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，有益效果主要還體現(xiàn)在以下方面兩重包絡(luò)法與等價(jià)加工方法一樣不存在理論誤差，兩重包絡(luò)法屬于非等價(jià)加工方法，對(duì)刀具的要求大大降低。用任意小的刀具代替大刀具進(jìn)行加工均不存在理論上的加工誤差，兩重包絡(luò)法分別加工出凸輪槽的兩個(gè)廓面，因此可全部采用逆銑加工，從而提高廓面加工質(zhì)量；兩重包絡(luò)法適用于空間凸輪廓面的精加工(如精銑、磨削等)，免除定制特殊規(guī)格刀具所需的時(shí)間和費(fèi)用，充分利用現(xiàn)有刀具，從而快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理和實(shí)施例進(jìn)一步描述

圖1本發(fā)明工作原理示意圖如圖1所示，本發(fā)明兩重包絡(luò)法的技術(shù)原理如下(1)小刀具S0回轉(zhuǎn)軸線與滾子S1回轉(zhuǎn)軸線保持平行，兩根軸線之間的距離等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差。
(2)令小刀具繞滾子軸線回轉(zhuǎn)一周，小刀具就加工出凸輪廓面的上下兩條瞬時(shí)接觸線(因?yàn)闈L子表面與小刀具的回轉(zhuǎn)包絡(luò)面相同)。
(3)凸輪毛坯工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，再按上述方式加工出相鄰的上下兩條瞬時(shí)接觸線。
(4)如此往復(fù)，直至加工完成整個(gè)凸輪廓面。
本發(fā)明的實(shí)施例在數(shù)控機(jī)床上很容易實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的等價(jià)加工方法相比，唯一不同的是數(shù)控代碼的刀位軌跡計(jì)算方法不同，根據(jù)兩重包絡(luò)法的刀具補(bǔ)償方法，編寫程序計(jì)算出一系列的有效刀具位置，再生成數(shù)控代碼，輸入數(shù)控機(jī).床就可以實(shí)現(xiàn)空間凸輪的兩重包絡(luò)加工，也可以根據(jù)兩重包絡(luò)法構(gòu)造專用機(jī)床。
瞬時(shí)接觸線走刀加工方法的實(shí)施例如下(1)對(duì)數(shù)控機(jī)床的選擇要求與普通的等價(jià)加工方法一致；(2)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同；(3)刀具的走刀與普通的等價(jià)加工方法相同；(4)先按理論廓線軌跡走刀加工出凸輪毛坯，所用刀具尺寸略小于滾子尺寸大于等于1.5mm；(5)精加工時(shí)刀具軌跡按下述方法給出凸輪毛坯工作臺(tái)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，沿滾子軸線方向按理論廓面上一系列點(diǎn)處的法矢補(bǔ)償一定距離(等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差)得到一系列刀具位置，構(gòu)成刀位軌跡文件；(6)數(shù)控機(jī)床按給定的刀位軌跡文件進(jìn)行凸輪廓面加工；(7)加工完成整個(gè)凸輪廓面。
環(huán)線走刀加工方法的實(shí)施例如下(1)對(duì)數(shù)控機(jī)床的選擇要求與普通的等價(jià)加工方法一致；(2)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同；(3)刀具的走刀與普通的等價(jià)加工方法相同；(4)先按理論廓線軌跡走刀加工出凸輪毛坯，所用刀具尺寸略小于滾子尺寸大于等于1.5mm；(5)精加工時(shí)刀具軌跡按下述方法給出刀具沿滾子軸線方向步進(jìn)進(jìn)給，凸輪毛坯工作臺(tái)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，沿滾子軸線方向按理論廓面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的法矢補(bǔ)償一定距離(等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差)得到一系列刀具位置，構(gòu)成刀位軌跡文件；(6)數(shù)控機(jī)床按給定的刀位軌跡文件進(jìn)行凸輪廓面加工；(7)加工完成整個(gè)凸輪廓面。
權(quán)利要求
1.一種圓柱滾子空間凸輪廓面精加工的兩重包絡(luò)法，其特征在于可用瞬時(shí)接觸線走刀加工方法或環(huán)線走刀加工方法，瞬時(shí)接觸線走刀加工方法如下(1)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同，(2)小刀具回轉(zhuǎn)軸線與滾子回轉(zhuǎn)軸線保持平行，兩根軸線之間的距離等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差，(3)令小刀具繞滾子軸線回轉(zhuǎn)一定角度，小刀具加工出凸輪廓面上的瞬時(shí)接觸線，當(dāng)回轉(zhuǎn)一周時(shí)，上下兩廓面同時(shí)被加工出來，當(dāng)回轉(zhuǎn)任一接觸線對(duì)應(yīng)的角度時(shí)，加工出與其對(duì)應(yīng)的接觸線，即上下兩廓面分開加工，(4)凸輪毛坯工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)一定步長(zhǎng)角，按步驟(3)加工出該轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)接觸線，(5)如此往復(fù)，直至加工完成整個(gè)凸輪廓面；環(huán)線走刀加工方法如下(1)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整和裝夾方式與普通的等價(jià)加工方法相同，(2)小刀具回轉(zhuǎn)軸線與滾子回轉(zhuǎn)軸線保持平行，(3)刀具沿滾子回轉(zhuǎn)軸線方向進(jìn)給一定步長(zhǎng)，(4)凸輪毛坯工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，小刀具沿滾子法矢方向補(bǔ)償?shù)木嚯x等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差，小刀具就加工出凸輪上/下廓面上的一條封閉環(huán)線，(5)刀具沿滾子軸線方向進(jìn)給一定步長(zhǎng)，按步驟(4)加工出相鄰的一條封閉環(huán)線，如此往復(fù)，直至加工完成整個(gè)上/下凸輪廓面。
全文摘要
圓柱滾子空間凸輪廓面精加工的兩重包絡(luò)法可用瞬時(shí)接觸線走刀加工方法:調(diào)整和裝夾與普通的相同,小刀具與軸線的距離等于或略小于小刀具與滾子的半徑之差,加工出與其對(duì)應(yīng)的接觸線,按步驟(3)加工瞬時(shí)接觸線,如此往復(fù),直至完成?；蛴铆h(huán)線走刀加工方法:調(diào)整和裝夾與普通的相同,小刀具與軸線保持平行,軸線進(jìn)給一定步長(zhǎng),加工出凸輪上/下廓面上的一條封閉環(huán)線,按步驟(4)加工出相鄰的一條封閉環(huán)線,如此往復(fù),直至加工完成整個(gè)上/下凸輪廓面。
文檔編號(hào)B23C3/08GK1299721SQ0110523
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月17日
發(fā)明者鄒慧君, 郭為忠, 何有鈞 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)