凸轮计算方法

凸轮计算方法

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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

走心机生产率的计算和凸轮设计公式的分析车削球面圆弧零件的凸轮设计计算

CM1107机床调整卡及凸轮设计

CM1107机床调整卡及凸轮设计

自动车床在投入生产之前，必须做好以下几项生产准备工作：

1．

拟订零件的加工工艺过程，选用适当的切削用量标准刀具和辅具，必要时设计特殊的刀辅具；

2．

根据零件的加工工艺，拟订机床调整卡；

3．

根据调整卡的数据，设计并制造凸轮；

4．

按照调整卡调整机床

下面以零件“轮轴”的加工为例（见表2-2）说明拟订工艺过程的注意事项，调整卡的制定方法和凸轮曲线的绘制方法。

（一）零件的加工工艺过程的拟订

加工工艺是指定调整卡和设计凸轮的基础，合理的加工工艺是发挥机床效能和提高产品质量的有力保证。拟订加工工艺时，除了应遵循《机械制造工艺学》和《金属切削原理和刀具》课程中所指出的一般原则外，还应当考虑单轴纵切自动车床的特

点，注意下列几点：

1．尽量采用多刀同时加工，力求工序重合，以缩短加工时间

CM1107型由于结构上的原因，No1和No2两个刀架不能同时参加切削。No 3 与No 4刀架之间和No 4与No 5之间，因距离较近，同时工作可能会出现干涉现象。所以不能安排它们同时参加切削。

2．尽量减少空行程对单件加工时间的影响。

可使空行程与工作行程重合，或让空行程和空行程重合。

在加工实例中，采用No 3刀架退回与No 1刀架快进重合：No 2刀架退回与No 5刀架倒角No 3刀架切断三者重合，以缩短

单间工时。

3．选择适当的刀架参加切削

机床的五个刀架中，No 1刀架是靠弹簧的拉力进给，并用钢性挡快限制其行程终点位置，他能完成较精确的纵向车削，但不宜做切削力较大的径向切入。No 2刀架由凸轮推动进给，刚性较好，宜用于较宽的刀刃做成型切削，或做带径向切入的纵向切削。No 3刀架的杠杆传动比较小，加工精度低，常用它来切断。No 4和No 5号刀架一般用于加工次要的外圆面和切槽倒

角等。

实例中，因￠3外圆要求精确，所以用No1刀架加工；为了减少空行程，￠5外圆也由No1刀架车削。2刀架做带径向切入的纵向切削，加工￠4，￠6外圆。倒角和切断分别有No5和No3刀架来完成。

4、每个工作行程之后，均须安排“停留”工步

在个工作行程之后，让刀架或主轴箱在原处稍事停留，实现短时间的无进给切削，目的是为了得到较准确的尺寸和较好的光洁表面。“停留”工步在凸轮上所占的圆心角通常取2°，其凸轮半径等于工作行程曲线终点的半径。

5、工艺过程的第一步是“切断刀退回”

因为机床采用切断刀作为挡料装置，所以，工艺过程的第一步应当安排切断刀退回。

实例的加工工艺过程可参看表2-2的“工步内容”栏

*（二）机床调整卡的制定

机床调整卡是调整机床和设计凸轮曲线必不可少的工艺文件。在调整卡中通常包括下列主要内容：

1、被加工零件图；

2、加工工艺过程，刀具布置图（或工步简图）和各工步所需刀具，辅具；

3、各工步采用的切削用量及工作行程长度；

4、加工一个零件所要的时间，挂轮的齿数及皮带轮的直径；

5、设计凸轮几调整挡块位置所必须的数据。包括：每个挡块的位置；每个凸轮工作行程和空行程曲线的升程以及它们在凸

轮圆周上的起止度数和起止半径等。

表2-2是“轮轴”的调整卡实例。下面结合实例中的部分内容，说明制定调整卡的主要步骤和方法：

1、确定主轴速及主运动变速带轮的直径

（1）选择切削速度v

根据加工方式和工件及刀具材料，按自动车床切削用量选择切削速度v（机床说明书内通常附有这些资料）。

（2）确定主轴转速n和主运动皮带轮直径A和B

n= r/min

式中d-----加工表面的直径（mm）；

v-----切削速度（m/min）.

实例中，d=7mm，v=40m/min,

所以 n= =1819 r/min

按表2-5，可选主轴转速n=1810r/min,皮带轮直径A=100mm , B=210mm.

2.选取各工步的进给量f

各工步的进给量一般按照自动车床常用切削量选取（机床说明书内通常有该资料，实例的各工步进给量见表2-2）。

3．确定各工步的工作行程长度L

工作行程包括刀具行程和主轴箱行程。刀具行程的大小取决于工件加工表面的半径或长度和刀具的起始位置。在刀具有快速趋近工件转为工作进给时，为了避免刀具快速碰撞到工件表面上，应在刀刃距加工表面一定距离时，就转入工作进给。此距离称为切入留量，通常，纵向车削时切入留量取-1mm，径向车削时取-0.5mm。

实例中各刀具的进给起始位置取在刀刃距棒料外径0.5mm处，所以，各刀尖的进给起始位置布置在￠8的圆周位置上。

主轴箱的行程长度与工件的加工长度及刀具的轴向位置有关。若以中心架支承套前端为基准面，切断刀的切断面到基准面的距离，通常取1-2mm（实例中取2mm）。因为No1刀架不宜作径向切入，故其刀刃到切削表面之间应保留0.5mm的轴向间隙。主轴箱后退进行送料的长度，决定于工件的长度和切断刀的宽度。而切断刀的宽度由棒料直径决定，通常可按表2-3选取

根据以上所述，实例中刀具和主轴箱的部分行程长度计算如下（参看表2-2工步简图）：

工步1 No3刀架的切断刀退回

L1 = + = 4.5mm

式中，8为No3刀刃进给起始位置的直径。是切断刀的刀刃越过主轴中心线的距离，即过切量，其目的是保证切断面光洁平

整，切断刀的行程如图2-30所示

工步2 No1刀架的外圆车刀快进至￠3

L2 = — =2.5mm

工步3 主轴箱进给，由No1刀架车￠3 外圆面

L3 = 7+= 7.5mm

式中，7为工件￠3 外圆的加工长度。是No 1与No 3刀具主切削刃轴向

位置的差值（见表2-2工步简图中工步1与工步2。即=）。

工步10 主轴箱快进（￠7外圆为不加工面）

L10 = 5+1= 6mm

式中，5为工件￠7外圆的长度，1是No2与No1刀具主切削刃轴向位置的差

值（即）。因为工步11为No2刀架径向切入加工￠6外圆，而No2与

No1刀具主切削刃在轴向有1mm差值，所以主轴箱多进给1mm的长度。

工步 19 No5刀架的倒角刀进给至￠1

L19 = — = 3.5mm

式中。8为No5刀尖进给起始位置的直径。1是No5刀尖进给至终点位置时的直径，其值可由图2-31求出。因为被加工零件全部倒角为*45°，若采用90°双边倒角刀加工，设：倒角刀进给至终点位置时，刀尖到轴心的距离为k，￠3外圆倒角后￠2外圆至刀尖的距离为a，￠4外圆倒角后￠3外圆至刀尖的距离为b。

图2-31 倒角

由此即求出b=1，a=，k=，