【毕业设计】凸轮工件的数控加工工艺分析 ㊣ 精品文档 值得下载

支承轴颈止推面和凸轮以及斜齿轮加工。

该阶段加工余量和切削量小，加工精度高。

工艺编排首先以和的毛坯面为定位基准，然后以大端外圆的端面作轴向定位，具体每序的定位基准和夹紧位置，见表发动机凸轮轴生产工艺简介。

二工序顺序的安排加工顺序的安排与零件的质量要求有关，工序安排是否合理，对于凸轮轴加工质量生产率和经济性都有很大影响。

对于各支承轴颈是按粗车精车精磨加工的，对于是按凸轮粗磨精磨加工的，对于斜齿轮是按粗车精车精磨滚齿加工的。

商丘科技职业学院毕业论文设计各表面的加工顺序按从粗到精且主要表面与次要表面的加工工序相互交叉进行，从整体上说，符合先粗后精的加工原则。

凸轮形面的加工在凸轮轴的加工中，最重要同时难度最大的是凸轮形面的加工。

该形面的加工方法目前主要有车削和磨削两种。

凸轮形面的粗加工目前在国内主要是凸轮轴车床车削加工，也有采用铣削加工和磨削加工的。

如采用双靠模凸轮轴磨床，机床有两套靠模，当砂轮直径在定范围内时，使用第个靠模来工作。

当砂轮磨损到定程度时，靠模自动转换，使用第二个靠模来工作。

该磨床通过对砂轮直径的控制来提高凸轮外形的精度，不仅提高了凸轮形面的加工精度，也使砂轮的利用更经济合理。

发动机凸轮轴毛坯采用精铸的方法制造，毛坯精度较高，切削量小，故采用磨削的加工工艺，简化了凸轮形面的加工。

凸轮形面的加工采用磨削的方法，在凸轮磨床上完成粗磨及精磨的加工。

工件安装在两顶尖之间并以键槽做轴向定位，在支承轴颈处安装辅助支承保证凸轮形面的加工精度。

发动机凸轮轴形面的加工所采用的凸轮轴磨床是立方氮化硼磨床，该磨床能迅速地变换磨削的凸轮形状，超过般仿珩磨的生产率。

机床具有较大的刚度，能承受大的工作负荷。

由于立方氮化硼砂轮的使用寿命高，因此，砂轮的直径变化所造成的凸轮形状误差显著减小，也大大提高了凸轮形面的磨削精度。

工艺分析表发动机凸轮轴生产工艺简介工序号工序内容定位基准夹紧位置备注铣端面，打中心孔外圆成活尺寸外圆成活尺寸端面外圆外圆专机粗车主轴颈外圆成活尺寸两端中心孔外圆半自动液压仿形车床商丘科技职业学院毕业论文设计车削主轴颈并切槽外圆两端中心孔外圆半自动液压仿形车床两端螺孔钻扩攻丝修中心孔外圆成活尺寸外圆成活尺寸端面外圆外圆专机大端外圆磨削两端中心孔外圆外圆半自动端面外圆磨床前轴颈磨削两端中心孔外圆外圆磨床中间轴颈后轴颈及推力部端面磨削两端中心孔外圆外圆磨床铣键槽外圆外圆端面角向外圆外圆专机粗磨凸轮靠磨两端中心孔键卡盘外圆凸轮磨床精磨凸轮无靠磨端面两端中心孔键外圆凸轮磨床商丘科技职业学院毕业论文设计滚齿端面两端中心孔键外圆清洗与之间非加工面与之间非加工面无夹紧工艺特点发动机凸轮轴工艺特点毛坯硬度高冷激区非冷激区生产节拍分钟轮轴数控车床用于支撑轴颈的粗加工凸轮部分在铸造时冷激，不需加工后淬火凸轮采用粗精磨加工，以磨代车，凸轮轮廓直接磨削凸轮精加工采用全数控无靠磨磨削加工中主要定位基准中心孔采用打孔后修磨，保证加工质量工艺先进性分析磨削密集型工艺外圆轴颈端面及凸轮均采用磨削方法凸轮的外圆轴颈端面及凸轮的粗精加工均采用磨削方法。

凸轮传统的粗加工方法是采用靠模车床及液压仿形凸轮铣床，大量生产的凸轮轴毛坯均采用精锻或精铸成形，其毛坯精度高，加工余量小，采用以磨代车的新工艺，极大的简化了凸轮形面的加工。

同时，高速磨削及金刚石滚轮连续修整工艺，保证了其生产效率及产品的质量。

凸轮采用数控无靠模磨削长期以来，凸轮轴磨床采用靠模，滚轮摆动仿形机构，典型的设备如日平兰迪斯型凸轮磨床。

靠模凸轮机构摆动工作台凸轮轴磨床，在磨削中存在着系列的加工缺陷，而采用数控凸轮磨削的新工艺，取消了靠模，完全靠控制获得精密的凸轮轮廓，同时工件无级变速旋转，并采用砂轮加工凸轮轴，从根本上解决了传统凸轮磨床的缺陷，不仅摆脱了靠模精度对凸轮精度的影响，而且砂轮的磨损不影响加工精度。

同时，由于这种工艺具有较好的柔性，为以后的产品改进更新以及多品种的凸轮轴共线生产提供了保证。

商丘科技职业学院毕业论文设计凸轮轴支撑轴颈的磨削凸轮轴支撑轴颈的加工尺寸与精度如图所示。

采用数控多砂轮磨削，可以高效率地磨削凸轮轴支撑轴颈，加工出的轴颈具有较高的圆柱度和较小的径向跳动。

同时数控磨削可以运用在线检测技术，对零件的加工部位尺寸进行监控，并把对砂轮的自动修整数据反馈给数控系统，来控制砂轮的补偿，确保加工部位的尺寸。

图凸轮轴的支撑轴颈采用立方氮化硼砂轮磨削由于采用了无靠模数控凸轮磨床，所以整个凸轮轮廓包括基圆缓冲段作用段的磨削均由轴即砂轮架和轴即主轴的相对旋转运动完成，其动作为同步动作，所以凸轮磨削过程中砂轮于工件接触表面不同且不均匀，缓冲段及作用段接触面积大于基圆，由此造成加工余量不均匀，缓冲段和作用段加工余量大于基圆，故产生法向切削力的变化。

另特点为砂轮磨削过程中接触点磨削点与工件及砂轮设定凸轮基圆直径，可以用此数据微调凸轮尺寸，因为没有凸轮的长径尺寸。

角度升程值以凸轮顶点转为，只输入有增量的两个角度之间的增量数据，每隔进行设定机内密化系统，最后制成升程表。

表凸轮轴凸轮升程表商丘科技职业学院毕业论文设计由于在升程段廓形圆形滚珠与廓形的切点，都不在滚珠与凸轮的连心线上，而磨床砂轮必须磨出，点来，它的半径又远远大于滚珠半径，所以必须通过计算得出凸轮商丘科技职业学院毕业论文设计廓形，坐标，再换算成砂轮中心的坐标，作为磨床砂轮横向进给的依据。

包络线理论设想凸轮不转，滚柱回绕凸轮旋转，则滚柱外形形成个圆的曲线族，凸轮廓形实际是它的内包络线。

以表示滚柱与凸轮轴心距，则，以为滚柱半径，则圆的般方程为因为也是的函数，此式可写成隐函数形式，这里为参变量，改变值可得不同的方程式，如图。

图凸轮廓形图曲线族中的各点斜率，据微分学，可写成还可以进步写作包络线既与曲线族相切，其上各点应与曲线族上各切点斜率相等，故也应满足公式。

曲线族方程的全微分为商丘科技职业学院毕业论文设计即包络线上各点既是曲线族里的点，其斜率又应满足公式，将式联立，可得即包络线方程，解此式得出以表示得值，即包络线上的各点坐标。

凸轮廓形坐标滚柱曲线族方程的隐函数形式将此式对微分后使解出值为由于求曲线族的内包络线，故式中正负号应取负号。

计算中微分以差分代替，即表列函数中若对应于，则取表为语言编程计算凸轮轴两面的坐标值为商丘科技职业学院毕业论文设计表凸轮轴两面的坐标值商丘科技职业学院毕业论文设计表凸轮的值商丘科技职业学院毕业论文设计砂轮的中心坐标在廓形磨削中砂轮也可想象为绕凸轮旋转，磨削点即为滚轮于廓形的切点，如图，以表示砂轮中心，为砂轮半径，则只要求出砂轮中心的极坐标，既可作为数控磨床的横进给数据。

由图几何关系可导出商丘科技职业学院毕业论文设计表为取，计算得出的凸轮的值。

为了便于数控编程，的数值经过圆整插补使角度为间隔的整数值。

图廓形磨削示意图磨削圆周进给量计算如图图所示，当磨削中凸轮以匀速旋转时，磨削点沿廓形移动的弧长式变化的，以表示弧长，则当不变时，有很大的变化，造成工件转圈中法向磨削力和磨削热都在变化，这必然使工件弹性变量不致而影响廓形误差，并容易在很大处发生烧伤，现代磨床工件主轴采用交流变频传动，完全可以做到使工件在转中转速不均匀，有意在大的部分使工件转速变慢，从而减少磨削力不均匀程度以避免烧伤和廓形误差。

故首先应计算若干工件匀速旋转，沿圆周变化规律。

图中点极坐标为，则有商丘科技职业学院毕业论文设计而若常数，即工件均速转动，根据微分学可得仍如上文，以差分代替微分，即若对应，取即可计算各点，编程后计算得出数据如表。

表凸轮圆周进给量数据表商丘科技职业学院毕业论文设计等周速曲线现代数控机床工件主轴采用交流变频主轴驱动，可使工件每转中块慢不等。

取基圆处转速为转分，进给量为秒，以此为基准，保持凸轮各点进给量相同，可计算出相应各点主轴转速如图，得到理想等周速曲线。

但实际交流变频转动不可能也无必要按图配置主轴转速。

图等周速曲线图砂轮座加速度按公式计算所得列表函数实际上是磨削时砂轮座进给数据，由此不难推算出反映砂轮座进给速度与加速度得数据以及，据此画出曲线，图为其加速度曲线。

图加速度曲线商丘科技职业学院毕业论文设计光顺处理图曲线有多处局部上下抖动，这反映函数的二次微分不连续，对砂轮座的平稳运动不利，为使二次微分连续，可以对它做光顺处理，光顺处理可以对原始数据做小于的修整而使加速度曲线光滑化。

用于光顺处理的公式很多，下式取自文献，经试用，完全符合要求，图为经用公式做两次光顺处理后的加速曲线。

若，则令图光顺处理后的加速度曲线工件主轴转速配置由上述，从要求圆周进给量不致变化悬殊和砂轮座进给平稳都要求主轴每转中转速变化，日本日平富士公司凸轮轴磨床的工件主轴转速配置如图，以精磨为例，圆周进给量在图两个尖峰附近由基圆的，分别降为及，砂轮座加速度若以匀速动最大可以达到，而按图配置，两个尖峰处分别降至及。

商丘科技职业学院毕业论文设计图主轴转速配置图磨削用量数据磨削用量数据可随生长节拍加工余量以及加工精度来调整。

机内准备组数据可供选择使用。

总进给量砂轮的总进给量根据凸轮的加工余量来确定。

阶段进给量在总进给量内，可分为个阶段，根据被加工工件的精度来选定各阶段的进给量，各阶段进给量之和等于总进给量。

如图所示主轴转圈砂轮进给量。

砂轮的进刀速度。

切入角度砂轮开始进刀的角度，用凸轮轮廓数据上的角度来设定，在各个阶段切入角可以不同。

无火花磨削根据实际加工情况，设定无火花磨削圈数，无火花磨削的主轴转速与最终转速相同。

主轴转速组在各个阶段的主轴转速是不相同的，要合理的选择主轴的转速。

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