空间凸轮在刀库和自动换刀装置中的设计和加工工艺

空间凸轮在 刀库和 自动换刀装置 中的设计和加工工艺
卞 泽 宇
（ 潞安职业技术学院 ， 山西
摘
长治
０ ４ ６ ２ ０ ４ ）
要： 主要针对空 间凸轮在 刀库 和 自动换 刀装置 中的设计原理进行 分析 ， 并对其加工 工艺设计和参数计 算进
刀 库 自动 换 刀 装 置 加 工 工 艺 文章编号 ： １ ０ ０ ３ － ７ ７ ３ Ｘ （ ２ ０ １ ７） ０ ５ — ０ ０ ０ ４ － ０ ２
目前 空 间凸轮 主要 采 用与 滚子 在 动件 曲面 几何 特 征参 数 一致 的工 具 ，采 用 范成 法来 进行 弧 面 凸 轮
廓面的加工 ， 也就是说 ， 刀具主轴的运动轨迹 和滚子 的运 动轨 迹一 样 。铣 削 和磨 削是 弧 面凸 轮加 工 的两
个 步骤 。 在铣 削加 工完成 之 后 ， 还 要 对 凸轮零 件来 进
的凸轮轮廓精度可达到 ０ ． ０ ０ ２ ｍ ｍ。但是 ， 该装置在 进行范成法磨削的过程 中，由于砂轮与滚子的半径 相 同，在磨砂过程中容易出现相互干涉的现象。其 次， 机床主轴的震动幅度相对较大 ， 在加工表面的热 效 应性 能 差 ［ 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ３ — １ ５
削过 程 中的许 多不 足 ， 再也不 需要 多次更 换 砂轮 。 此外 ， 弧面 凸轮机 也值 得被 我们 注 意和研 究 。 在 这 一方 面 ， 我 国起 步较 晚 ， 在加 工 制造方 面 主要 采用
的还是 范成 法 。 ２ 空间 凸轮在 刀库 和 自动换 刀装 置 中的工 艺设 计
１ ． ２ 空间凸轮在刀库 自 动转换设计体系的优化 凸轮廓面在磨削加工时利用范成法 ， 选用的砂轮 和滚 子半 径 相 同 ， 因为 凸轮 廓 面 的凹槽式 结 构 ， 砂 轮
在加工过程 中非常容易被挤碎 ； 还会烧伤表面 ； 如果 两边 的余量不均匀 ， 则易使砂轮进行偏移 ； 砂轮半径 得不到有效的补偿 ， 其磨损将会对加工精度造成很大 的影 响 。所 以 ， 行 星式 的磨削方 法成 为 比较先进 的磨 削方式 。为 了对生 产方式 进行 升级 ， 国外新 型 的五 坐 标数控磨床 ， 采用了行星式磨削工艺 ， 弥补 了普通磨
行 了详细的描 述 ， 此次研 究不仅能够让换刀装置的加工效率得 到提 升， 而且还能让加 工工艺体 系得到优化。
关键 词 ： 空 间 凸轮 中图分类号 ： Ｔ Ｇ６ ５ ９ 文 献标 识 码 ： Ａ
引 言
近年 来 ， 随着 我 国机械 化水 平 的不 断发 展 ， 性 能 优越 的传 动机 构 出现 在 国内市 场 。其 中最 为突 出 的
总第 １ ６ ９期 ２ ０ １ ７年 第 ５期
机 械 管 Hale Waihona Puke Baidu 开 发
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Ｔ ０ ｔ ａ ｌ １ ６ ９
Ｎｏ５． ２ ０ １ ７
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Ｄ ｏＩ ： １ ０ ． １ ６ ５ ２ ５ ０ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ １ ４ － １ １ ３ ４ ／ ｔ ｈ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ２
法求解 ， 并对计算结果进行对 比分析 ， 最终确定加工 不 同型号 的弧 面 凸轮 的专用 数 控机 床 的工作 台的转
角大 小 。
１ 空 间凸轮 在 刀库 和 自动换 刀装 置 中的设 计基 础
１ ． １ 空间凸轮在刀库和 自动换刀装置的设计方式 目前 ， 弧 面 凸轮 的 主要 的加工 方式 有三 种 ： 二轴
由此可以看出 ，采用范成法对凸轮廓进行磨 削操作 时， 如果 砂 轮与滚 字 的半 径 相 同 ， 如 果是 凹槽 式 的凸
轮廓面的话会造成砂轮在磨削过程 中被挤碎的概率 变得特别大 ， 加工表面的热效应降低 ， 机床的主轴 的 震动 大 。
便是弧面凸轮机构 。我国的弧面凸轮机构经过一定 程度 的改 进 ， 在加 工制 造方 面 主要采 用 范成 法技 术 。 通过对加工不 同型号的弧面凸刀具进行精确 的数值
行磨削加工。这两个步骤的走刀轨迹一致但是 凸轮 加工尺寸有变化 ，所以这两个步骤需要各 自进行不
同 的胎 具装 卡 Ｅ ２ ３ 。
２ ． １ 弧面凸轮廓面工艺模型设计 ２ ． １ － １ 坐标系的选取方法
弧面 凸 轮机 构上 建立 四组 指 教 坐标 系 。一 般 情
作者简 介： 卞泽 宇（ １ ９ ８ ８ 一） ， 男， 山西长治人 ， 毕业 于内蒙古农 业大学机 电工程 学院 ， 研 究 生， 助理讲 师 ， 现任职 于潞安职 业
况下 ， 其可以利用平面体系结构进行确定。 其弧面凸
轮廓 运动轨 迹 坐标 如下 页 图 １ 所示。
技术 学院， 从 事机 电工程 系机械 专业教 学工作。
２ ０ １ ７年第 ５ 期
卞泽宇 ： 空 间凸轮在刀库和 自动换刀装置中的设计 和加工工艺
期 的运动 过程 中 ， 动 件 的位 移位 置 是 一 ９ ０ 。方 向 ， 啮
在磨 削加工 方 面 ，我 国摒弃 了外 国 的五坐 标 磨 削 的加 工方 式 ， 经过 国内专业 人 士 的 自主研 究 ， 最 终 陕 西 科 技大 学 研 制 了 Ｑ Ｍ Ｔ型短 外 伸端 高 速 气 动 磨 头 ，这 种精 密装 置 对孤 眠 凸轮 的磨削 在磨 具 的选 择 上， 主要 采 用聚 晶立 方氮 化硼 磨 砂 。 其 优 势在 于磨 削
联 动加工 、 四轴联 动 加工 、 以及 五轴 联 动加 工 。我 国 对 弧面 凸轮 的加 工机 床是 专 门进过 改 造 的针对 弧 面
凸轮的专用加工机床 。其 中的代表机床是山东轻工 业 学院研 发 的五 坐标 数控 机 床 。这 种 机床 主要 针 对 空间弧面凸轮的加工 ， 其优势在于机床可采用小 中 心距 对 大 中心距 的弧面 凸轮 进行加 工 。