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    大中心距弧面凸輪的數控加工

      弧面凸輪由于其空間不可展特性,只能通過兩個旋轉坐標加工而不能轉換成直角坐標加工。無論是在專用數控機床還是在通用多坐標數控機床上加工弧面凸輪,兩個旋轉軸不但應滿足嚙合傳動時的運動要求,同時還應保證其中心距不變對于一臺特定的機床,可加工凸輪的中心距參數范圍一般是有限的,當中心距參數超出機床可調范圍時將無法加工。

      大多數加工弧面凸輪的專用數控機床除具備兩個旋轉坐標外,兩個回轉中心的距離是可調的,以此來滿足不同中心距的凸輪加工要求這種專用機床結構簡單剛性好、成本低,但加工范圍有限,只能采用范成法加工。通用五坐標數控機床受機床運動結構和工裝的限制,加工弧面凸輪時其中心距是靠算法保證的〔1〕;即除弧面凸輪所需的丨旋轉運動外還需兩個直線坐標進行位置補償,以保證刀具軸線始終通過理論回轉中心并和擺動中心重合。因此其加工范圍幾乎不受限制既可以范成法也可以靠刀法加工,但編程計算復雜設備成本較高專用五坐標數控機床,結構設計上綜合了上述兩種機床的優點,所以在功能和使用性能上都有了較大的改進本文將以該機床為對象,討論大中心距弧面凸輪的加工方法和相關問題2機床結構及坐標系是凸輪專用五坐標數控機床的結構和坐標系示意圖。

      該機床采用臥式結構,其中直線軸部分XY和Z軸的運動方式與一般臥式數控銑床相同,行程分別為:850700和700mmB軸為轉臺式結構,位于由XY軸組成的工作臺之上,采用雙導程蝸輪蝸桿驅動和大直徑、高強度滾動軸承及高精度光柵編碼器,運動行程為±65°A軸位于B軸轉臺之上,采用250mm和160mm兩種不同中心高的旋轉分度頭。A軸和B軸之間裝有稱為W軸的調整機構和數顯裝置,用于調整兩軸的距離,可調范圍為:40~ 280mm由于機床結構和工裝設計保證了工件中心和B軸中心都通過主軸軸線,因此Z軸進給只用于控制加工凸輪的槽深而和其他參數無關,),男,四川自貢市人,副教授,西北工業大學博士后;從而使操作和編程較為簡單。這種結構的缺點是當凸輪中心距較大時,主軸懸伸較長,使主軸剛度降低采用臥式結構比采用立式結構的優越性在于機床結構相對簡單、剛性好和運動范圍大,特別是在靠刀法加工時坐標變換簡單這些特點對降低設計、制造成本,提高加工效率和精度,快速換刀等非常有利3坐標變換及編程如所示,以刀具擺動的加工方法來進行研究圖中O為刀具實際擺動中心,O為從動盤理論擺動中心。及為刀具實際加工半徑,R為理論回轉半徑當刀具擺過B角時,對應加工位置為b點,而實際刀具位置為a點。比較ab兩點可知其XZ方向上的距離分別為x和z即當刀具按工和z值進行補償時就可以小中心距加工大中心距的凸輪。

      從圖中幾何關系可以導出:可以看出補償值只與凸輪的中心距參數G機床中心距C和擺角B有關,而與凸輪轉角A無關實際應用中,CC為已知量,刀具擺角B由運動規律B=B(A)確定,在加工過程中也為已知量。因此,通過兩個旋轉坐標和兩個直線坐標的四軸聯動控制,理論上可實現任意中心距凸輪的加工,不但可以小機床中心距加工大中心距凸輪,也可以大機床中心距加工小中心距凸輪將上式算法作為一個專用模塊,放入由作者開發研制的凸輪自動編程軟件kDoctorCAM1.0凸輪自動編程系統中即可自動實現坐標的轉換,該變換不影響該系統中已有的靠刀算法、偏心算法進給速度修正、凸輪曲面修型和計算誤差控制等功能4應用實例現有待加工弧面凸輪型號為:SH350. 8,其參數為:中心距350mm,分度數8,動靜比1351/225°,I型,左旋,槽深48mm滾子直徑90mm,蝸弧半徑197mm,凸輪寬度250mm由于凸輪中心距大于機床*大可調范圍,所以不能直接加工。

      當機床中心距大于200mm時,刀具至王軸端面的長度將大于300mm,王軸懸長將大于500mm,機床主軸剛度將明顯變差,對加工非常不利。

      考慮到主軸剛度要求,在不產生運動干涉的前提下調整機床中心距到200mm這時的C' 350mm,即可根據公式計算出任意時刻的補償值x和z實際切削結果表明:該法可用于擴大機床的原有加工范圍,還可用于調整加工時的機床參數;由于主軸懸伸變短使機床剛度提高,加工精度和加工效率有了明顯提高(下轉第70頁)較準確地保證了發酵工藝的實現,為改進工藝提供依據;節約投資:仿人智能控制方法采用的執行機構為氣動碟閥,價格在2000元左右;而PID控制采用氣動調節閥,價格在6000~10000元左右,按60個大罐三點控制計算,可節約投資12~ 144萬元該系統的應用使工人從繁重的手工勞動中解放出來了。同時,降低了由于手工測溫所帶來的酒損(12萬元年),從而提高了經濟效益。

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