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凸轮轴仿形加工的恒速磨削

更新日期:2007-07-12  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

摘要:文章给出了凸轮轴仿形加工恒速磨削的计算方法,为设计制造恒速磨削的仿形凸轮轴磨床提供了理论依据。

在凸轮轴仿形加工中,如果凸轮轴匀速转动,则切削点的磨削速度和加速度变化非常大,最大磨削速度与最小磨削速度相差达16倍[1]。磨削速度的变化是引起凸轮轮廓误差的主要原因之一。凸轮轮廓最大误差的位置,在最大磨削速度的附近。目前采用了分段变速的方法降低最大磨削速度,从而降低了凸轮轮廓的最大误差。为了进一步提高凸轮的加工精度,本文给出了凸轮轴仿形加工时,恒速磨削的计算方法。为设计恒速磨削的仿形凸轮轴磨床和改造现有机床,提供了一项关键性技术理论

一、凸轮轴仿形加工的基本原理

在凸轮仿形加工中,如果不考虑凸轮模板的制造误差,凸轮模板的运动对被加工凸轮的磨削速度就没有影响。在此前提下,本文对凸轮轴仿形加工的恒速磨削进行运动分析。

凸轮轴的仿形加工如图1所示。凸轮轴2和凸轮模板(图1中省略了)刚性地联接在电动机轴上。它们绕O2点相对长度为a1的摆架1转动。摆架1绕O1点相对机架5摆动。半径为Rs的砂轮,绕O3点相对机架5转动。O1点到O3点的距离为a3。当凸轮轴以角速度ω相对摆架1转动时,凸轮模板和与其接触的滚轮(图1中省略了)之间的相互作用,使摆架1绕O1点摆动。这时凸轮2与砂轮3在K点接触。


图1凸轮仿形磨削的运动分析

如果不考虑磨削余量对加工的影响,可由下面的运动分析,得出恒速磨削的加工控制方法。

二、凸轮轴仿形加工的恒速磨削

设凸轮在K点的绝对速度为Uk,要实现凸轮轴的恒速磨削,只要使Uk的模|Uk|为常量即可。由机械原理[3]知,凸轮K点的绝对速度为Uk,等于摆架上K点的速度Uk1与凸轮上k点对摆架的相对速度Uk21的矢量和。即 [page_break]

Uk=Uk1+Uk21(1)

由图1知,K点与O3点的连线n-n是凸轮与砂轮接触点的公法线。所以与K点接触的凸轮从动件的滚子4(是假想加上的),其回转中心O4点,也在法线n-n上。O4点到O2点的距离R是凸轮理论轮廓的向径值,它与法线n-n的夹角为αn。αn可以从凸轮机构中求出。例如,当被加工凸轮是直动从动件凸轮,如图2所示。设从动件的运动规律为s=s(φ),偏心距e、行程H、基圆半径Rb、s0=R2b-e2,那么αn可以由下面的公式求出:
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