一、我想要一份圆柱凸轮数控加工工艺的论文
谈圆柱凸轮的数控加工
摘要1针对传统铣削方法加工圆柱凸轮所产生的一些问题，提出了一种针对槽宽大于刀具直径的圆柱凸轮槽的数控铣削加工方法。通过分析研究，建立了一
种正确的坐标转换模型，并依此加工出符合要求的宽槽圆柱凸轮。
〔关位词』数控加工坐标转换圆柱凸轮
圆柱凸轮槽一般是按一定规律环绕在圆柱面上的等宽槽。对圆
柱凸轮槽的数控铣削加工必须满足以下要求:(1)圆柱凸轮槽的工
作面即两个侧面的法截面线必须严格平行:(2)圆柱凸轮槽在工作
段必须等宽.这是保证滚子在圆柱凸轮槽中平稳运动的必要条件。
当圆柱凸轮槽宽度不大时，可以找到相应直径的立铣刀沿槽腔中心
线进行加工，比较容易加工出符合上述要求的圆柱凸轮槽.据现有
资料介绍，目前圆柱凸轮的铣削加工都是用这种办法来实现。由于
这种方法有太多的局限性，给实际铣削加工带来许多困难。例如一
旦找不到与槽宽尺寸相等的标准刀具时，就必须对刀具进行改制。
对于槽宽尺寸较大的圆柱凸轮槽，很难找到直径与槽宽相等的
标准刀具.即使有相应的刀具，还要考虑机床主轴输出功率及主轴
和工装夹具刚度的限制，特别是机床主轴结构对刀具的限制。例如
数控机床主轴头为7:24的40号内锥，配用JT40的工具系统，则最大
只能使用中20.的立铣刀(不论直柄还是锥柄)。这对于槽宽为
38Inm的圆柱凸轮(就是本文所叙述的加工凸轮)来说是无法加工
的，必须寻求新的加工方法。
下面根据实践经验和分析研究，介绍一种用直径小于凸轮槽宽
的立铣刀对圆柱凸轮槽进行数控加工的方法，称之为宽槽圆柱凸轮
的数控加工。
一、加工工艺
圆柱凸轮槽是环绕在圆柱面上的等宽槽，其加工时沿圆周表面
铣削的范围往往大于360，适于用带有数控回转台的立式数控铣床进
行加工。根据圆柱凸轮的实际结构，选用带键的心轴作凸轮加工时
径向和周向定位基准，以心轴的台肩作轴向定位基准，并用心轴前
左、右两边按相应的距离等距偏置生成，如图l所示。
二、求门橄组
在圆柱凸轮槽的数控加工中，如何求出每道工序中加工两个侧
表面的刀位轨迹是其中的关键。对于圆柱表面上的凸轮槽，通常是
先将圆柱面展开，在XOS平面内求出该工序加工两个侧表面的刀位轨
迹的展开曲线xS;然后通过坐标转换，将展开曲线XS转换为四坐标
机床上的刀位轨迹。下面讨论任一加工工序中展开曲线Xs的求解方
法，以及生成最后刀位轨迹的坐标转换方法。
(一)展开曲线XS的求解
如图2所示，其中Lo为圆柱凸轮槽的中心线，对于第i道工序，
Lli和Lri分别为该工序将要加工的槽腔的左、右两个侧表面展开曲
线，此槽宽为Bi，加工刀具半径为r(显然2r二Bi)，加工此槽腔
左、右侧面的刀位轨迹展开曲线为CLh和CLri，设P。为槽腔中心线
上的一个点，n。为槽腔中心线在P。点处的法矢，那么左、右刀位轨
迹展开曲线上对应点Pli和Pri的计算方法为:
汽，Po+(找口一r)气
代，代一(.12一r)。.(1)
将P。点沿着槽腔中心线移动，即
可以求出该工序刀位轨迹在Xos平面
内的展开曲线xS:按照加工工序，依
次改变每道工序中的槽宽度Bi，即可
求出加工所需槽腔所有刀位轨迹的展
开曲线。
图1圆柱凸轮槽的二维展开图
端部的螺纹通过娜母压紧圆柱凸轮。
圆柱凸轮的轴向和径向尺寸一般较
大，为了克服由于悬臂加工时切削力
所造成的心轴变形和加工过程中产生
的振颇，使用一个支承于尾座上的、
与数控转台的回转轴线同轴的顶尖顶
住心轴中心孔作辅助支承。
圆柱凸轮槽的底部在每一个截面上通常是等深的，一般选用平
底圆柱立铣刀加工。圆柱凸轮铣削加工前通常是一个实心的圆柱
体，要经过开槽、粗加工、半精加工、精加工等工序;由于槽腔宽
度较大，因此，除开槽工序及粗加工工序的一部分刀位轨迹可以沿
槽腔的中心线生成之外，其余刀位轨迹则必须是沿槽腔中心线向
图2圆柱凸轮槽的二维展开图
(二)沿凸轮抽中心线加工的坐标转换方法
以上计算是在圆柱面的展开平面内进行的，为了求出加工圆柱
凸轮槽腔的刀位轨迹，必须将平面内的展开曲线转换到圆柱面上。
假设转动轴为绕X轴的A轴，Pi为刀位轨迹上的一个刀位点，它
在二维平面展开曲线上的坐标为(x，s)，在四坐标机床上的坐标为
(x，y，z，a).由于圆柱凸轮糟腔通常是等深的，因此，z坐标在设
置为所需要加工的深度值之后，在加工中是不变的;对于其余三个
坐标，构造出以下坐标转换公式:
另二X
y二O
a二出I双
(2)
式中，R为圆柱凸轮轴的半径.上式是目前普遍使用的坐标转换
二、CNC机床的含义
就是 数控加工中心 数控车铣中心 数控车床 数控铣床 等等 可用程序控制的自动化机械加工用机床的统称 CNC 是英文缩写 （Computerized Numerical Control Machine）
三、CNC机床与普通机床有着什么样子的区别
有输入/输出设备：操作面板/键盘、显示器、刀库等 是CNC机床 特有的。
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