自動化機械中圓柱分度凸輪機構的曲線設計和數控加工

吳茜

摘要：近些年來，隨著時代經濟的飛速發展以及科技的進步，我國自動化機械行業發展進程不斷加快。自動化機械中，空間分度凸輪機構的應用過程中，如何做好曲線設計和數控加工始終是自動化機械行業領域研究的熱點之一。本文基于這一課題，首先分析了自動化機械中圓柱分度凸輪機構的曲線設計，其次分析了自動化機械中圓柱分度凸輪機構的數控加工技術。

關鍵詞：自動化機械；圓度分度凸輪；曲線設計；數控加工

自動化機械中凸輪機構有著越來越廣泛的應用，這種凸輪機構不僅僅有著傳動導向的基本功能，同時也有著對機構控制的重要功能，在當前的凸輪機構發展中，不僅僅將相對復雜的運動規律產生，同時也有著相對較大的變速范圍，對于執行機構的自動工作循環有著一定的控制作用。現如今，伴隨著計算機輔助技術以及計算機技術的日益成熟，圓度分度凸輪機構的應用，為自動化機械帶來了極大的便利，并降低了制造的成本。

1.自動化機械中圓柱分度凸輪機構的曲線設計

圓度分度凸輪主要是自動化機械一種常見的轉位凸輪，同時也是一種圓盤轉位凸輪，有著不封閉的曲線凹槽。工作的過程中，主動軸是凸輪，并借助于動軸進行旋轉，形成一種分度盤的間歇運動，將圓盤分度的目的實現。

自動化機械圓度分度凸機構曲線設計的過程中，由于曲線運動往往有著一定的復合性，在將滾子運動軌跡滿足的同時，也要將曲線運動規律以及曲線的升程滿足。首先就要對余弦加速度運動規律下的凸輪理論曲線進行計算，并對修正后的曲線以及引導圓弧線進行計算。

余弦加速度運動規律下的一種凸輪理論曲線計算的過程中，就要對間隔直線逼近法加以采用，將凸輪理論下曲線中的各個點的坐標計算出。

修正曲線計算的過程中，就要結合滾子的運動軌跡，自動化機械中的銑刀控制過程中，就要將Y向的補充運動及時的增加，將修正曲線逐步形成。對于曲線各個點的修正值用 表示，如下所示：

分度圓的半徑用 表示，同時曲線總升程用 表示，分度角用 表示。圓弧線計算的過程中，在對引導圓弧半徑確定和相關的圓心坐標值確定的過程中，就要保證合理的選擇圓弧線的半徑，避免凸輪中滾子進入時出現相關的碰撞。

設計過程中，更要做好誤差的校驗工作，并保證動自化機械中圓柱分度凸輪機構曲線有著合理化的設計。

2.自動化機械中圓柱分度凸輪機構的數控加工

自動化機械中圓柱分度凸輪機構數控加工的過程中，由于圓柱分度凸輪有著一定的特殊性，在實際的數控加工過程中，就要結合自動化機械的實際情況，做好科學化的合理加工。

首先就要對編程坐標系進行合理的設置，如圖3所示，對于X軸上的坐標值而言，坐標值的正負將銑刀對工件的是否切入直接表明，在數控程序檢驗的過程中有著一定的便利性。對于Y坐標和轉角A的換算而言，就要對旋轉加工的方式加以采用，借助于銑刀進行直線移動，進而將Y坐標值逐漸的替換為一種轉角A的相關指令，對于換算的公式如下所示：

其中圓柱的直徑用D表示，對于某一節點Y坐標值則借助于Y表示。切入切出量在實際的控制過程中，就要依據于銑削工藝，入口的控制中，保證下刀后在工件中進入，并在入口處的圓弧逐漸的在凸輪體外將一個切入量伸出，使得軸向的切入量在某種程度上不小于銑刀的半徑。

機床間隙加工的過程中，往往對于凸輪的加工精度有著相對較高的要求，而機床和數控分度頭在實際的控制過程中，就要提高加工的質量，進入工件之前，逆時針進行角度旋轉，并借助于工作的方向，在原位轉回，將反向間隙及時的消除。對于刀具的半徑補償而言，就要做好圓柱形凸輪的加工，通過借助于刀具的半徑補償，對凸輪凹槽加工的過程中，提高凹槽兩側的加工精度，采取順銑的加工方式，保證表明有著一定的光滑度。實際的加工過程中，就要使得銑刀演這部凹槽的位置，實現正向的加工，并保證銑刀沿著凹槽的另外一側實現一種反向加工的特點。銑刀直徑控制過程中，不應大于凹槽的寬度，并在實際的加工過程中，對刀具的半徑補償功能加以使用，將補償銑刀的磨損誤差有效減少。

總而言之，自動化機械中圓柱分度凸輪機構的數控加工過程中，就要做好曲線的合理設計，并依據于曲線的設計，做好銑刀的合理切入和切除控制，提高加工的精度。

3.結語

隨著我國機械自動化程度的不斷提高，我國自動化機械加工過程中，圓柱分度凸輪機構的應用，不僅僅有著較高的定位精度，同時也有著相對較好的高速運行特性。而自動化機中圓柱分度凸輪機構的參數設計過程中，就要將滾子運動軌跡滿足的同時，也要將曲線運動規律以及曲線的升程滿足，對余弦加速度運動規律下的凸輪理論曲線進行計算，并對修正后的曲線以及引導圓弧線進行計算。加工的過程中，提高凹槽兩側的加工精度，采取順銑的加工方式，保證表明有著一定的光滑度，將加工的精度全面提高。

參考文獻：

[1]辛勤，郭烈恩，顏穎.基于VC和UG的圓柱分度凸輪參數化設計 [J].煤礦機械，2013，04：271-273.

[2]崔靜，侯延升.圓柱分度凸輪機構參數化設計與仿真[J].機械制造與自動化，2013，04：123-126.

[3]梁京燕. 弧面分度凸輪機構的CAD建模[J].滁州職業技術學院學報，2014，02：72-75.

[4]王曉輝，廉哲滿.基于Pro/E和ADAMS的圓柱分度凸輪機構建模及仿真[J].機械傳動，2012，08：77-80.