自动车床凸轮设计教程

1.自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。其形成的主要原理是：由A点作等速旋转运动，同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。这就是等速凸轮的曲线。

凸轮的计算有几个专用名称：

1、上升曲线——凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线

2、下降曲线——凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线

3、升角——从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为φ。

4、降角——从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。代号为φ1。

5、升距——凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为h，单位是毫米。

6、降距——凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为h1。

7、导程——即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为360°时凸轮的升距（或降距）。代号为L，单位是毫米。

8、常数——是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。代号为K。

凸轮的升角与降角是给定的数值，根据加工零件尺寸计算得来的。

凸轮的常数等于凸轮的升距除以凸轮的升角，即K=h/φ。由此得h＝Kφ。

凸轮的导程等于360°乘以常数，即L＝360°K。由此得L＝360°h/φ。

举个例子：

一个凸轮曲线的升距为10毫米，升角为180°，求凸轮的曲线导程。(见下图) -

解：L＝360°h/φ=360°×10÷180°＝20毫米

升角(或降角)是360°的凸轮，其升距(或降距)即等于导程。

这只是一般的凸轮基本计算方法，比较简单，而自动车床上的凸轮，有些比较简单，有些则比较复杂。在实际运用中，许多人只是靠经验来设计，用手工制作，不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别是用数控机床加工凸轮，却是需要先计算出凸轮的导程，才能进行电脑程序设计。

要设计凸轮有几点在开始前就要了解的.

在我们拿到产品图纸的时候,看好材料,根据材料大小和材质将这款产品的

主轴转速先计算出来.

计算主轴转速公式是[切削速度乘1000]除以材料直径.

切削速度是根据材质得来的，在购买材料时供应商提供.单位是米/分钟.

材料硬度越大,切削速度就越小,切的太快的话热量太大会导致材料变形,

所以切削速度已知的.

切削速度乘1000就是把米/分钟换算成毫米/分钟,在除以材料直径就是主

轴每分钟的转速了.材料直径是每转的长度,切削速度是刀尖每分钟可以移动

的

距离.

主轴转速求出来了,就要将一个产品需要多少转可以做出来,这个转的圈数

求出来.主轴转速除以每个产品需要的圈数就是生产效率.[单位.个/分钟]

每款不同的产品,我们看到图纸的时候就先要将它的加工工艺给确定下来.

加工工艺其实就是加工方法,走芯机5把刀具怎么安排,怎么加工,哪把刀具

先做,按顺序将它安排,这样就是确定加工工艺.

确定加工工艺的时候有几点应该注意的地方.

一. 2把相邻的刀具最好不安排在一前一后顺序加工,应该错开刀具安排,这样

就容易避免刀具相撞.

二. 确定一条基准线,一般以切断刀的靠近中心架夹头的那个面为基准.其余的

4把刀具在靠近基准面时留有一点距离.后面会有例子.

三. 尽量不要安排2把刀同时加工,以免互相干扰,出现不稳定情况.当然也有些

例外的,比如2把倒角一起加工有时候是可以的.

四. 合理的安排刀具,在刀具够用的时候倒角可以用成型刀最好.

区分好行程和空行程的步骤.

行程就是刀具在加工的时候;空行程则是刀具在未加工的时候.

我们在这开始讲空行程的角度计算方法:

1. 凸轮开关夹,夹头弹开的时候的角度是10度,夹紧角度是15度.

2. 根据算得的生产效率来确定凸轮上升下降的空行程所要乘的比例系数.

当生产效率小于或者等于3的时候,凸轮上升角度比例系数是1比1,也就是

凸轮每上升1毫米,角度为1度.凸轮下降角度比例系数是1比0.7,也就是凸

轮每下降1毫米,角度为0.7度.

当生产效率小于等于8大于3的时候,凸轮上升角度比例系数是1比1.5,也

就是凸轮每上升1毫米,角度为1.5度.凸轮下降角度比例系数是1比1,也就

是凸轮每下降1毫米,角度为1度.

当生产效率小于等于14大于8的时候,凸轮上升角度比例系数是1比2,也就

是凸轮每上升1毫米,角度为2度.凸轮下降角度比例系数是1比1.3,也就是

凸轮每下降1毫米,角度为1.3度.

当生产效率大于14的时候,凸轮上升角度比例系数是1比2.5,也就是凸轮

每上升1毫米,角度为2.5度.凸轮下降角度比例系数是1比1.7,也就是凸轮

每下降1毫米,角度为1.7度.

生产效率实际指的就是凸轮轴每分钟转的圈数,而不是产品每分钟做的个

数,因为产品简单的时候我们设计的时候甚至可以每圈做2,3个产品,可

能

更多.

空行程说清楚了也就是这两个要点.

凸轮空行程的凸轮上升下降角度可以根据第2点全计算出来.

由于纵切自动车床一般都具有五个刀架和附件装置，因此它的加工工艺范围比较广，许多复杂的轴类零件也可以用这种机床一次加工完成。

在纵切单轴自动车床上可以进行下列一些工作：车圆柱面、车倒角、车锥面、沉割加工、切断、车圆弧、打中心孔、钻孔、绞孔、镗孔、功内外螺纹、冲方孔等等其他工作。

前面我们讲完了空行程的计算方法,这里讲行程的计算方法.

凸轮设计里面除了行程剩下的全是空行程.在这也可以反过来用.

行程里面刀具加工的方法很多:

1. 左车外径

2. 右车外径

3. 成型刀倒角,圆弧,插槽等等

4. 切断

(1) 平面切断

(2) 圆弧切断

(3) 斜面切断

(4) 切断面往里面凹进去,也可以是产品后面打中心孔

5. 打中心孔(钩刀钩平底孔)