各類平面凸輪以及列表曲線平面凸輪類型如所示魏颠，是傳動(dòng)設(shè)備上的重要零件馒毙，要求凸輪型面必須具有較高的型面精度。對(duì)于各類平面凸輪尤其是列表曲線平面凸輪的結(jié)構(gòu)彩梅，在普通銑床上進(jìn)行加工科请，凸輪的型面精度難得到控制，在普通銑床上采用靠模加工巩恼，受靠模制造精度以及靠模磨損的制約切油，必將影響平面凸輪的型面精度，另外由于靠模規(guī)格系列繁多所增加的成本名惩，所以澎胡，高精度平面凸輪與列表曲線凸輪的加工效果也不十分理想。

　　現(xiàn)行實(shí)際應(yīng)用中娩鹉，數(shù)控銑床上加工平面類曲線凸輪攻谁，也有著不同的加工方式⊥溆瑁可以采用直角坐標(biāo)的方式控制（兩直線坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行曲線合成的）加工戚宦，也可以采用極坐標(biāo)的方式控制（一直線坐標(biāo)、一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行曲線合成的）加工锈嫩。下面以數(shù)控銑床加工列表曲線平面凸輪為例受楼，闡述其具體應(yīng)用。

　　凸輪加工的工藝分析

　　1）零件結(jié)構(gòu)精度在凸輪坯的車削加工中呼寸，零件重要的徑向加工部位是基準(zhǔn)孔以及零件軸向兩端面與基準(zhǔn)孔垂直度誤差的保證艳汽。在數(shù)控銑削加工中，凸輪零件銑削加工的難點(diǎn)是凸輪的型面精度对雪。

　　2）加工刀具選擇在數(shù)控銑削加工中河狐，使用的普通圓柱立銑刀半徑小于凸輪最小半徑，就可以滿足保證凸輪型面的加工要求树颖。從零件的粗精加工考慮若战，在數(shù)控銑削加工分別使用兩把相同規(guī)格尺寸的銑刀，更有利于曲線軌跡尺寸和表面粗糙度的保證效聂，同時(shí)可以簡(jiǎn)化程序編制的節(jié)點(diǎn)參數(shù)計(jì)算瞪澈。

　　3）零件裝夾與定位基準(zhǔn)在凸輪零件的數(shù)控粗精車削加工中，采用三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)裝夾零件的外圓柱段枷澜，在一次裝夾定位中完成凸輪零件內(nèi)孔和一端面的加工脓额；零件軸向的定位基準(zhǔn)選擇在零件的另一端面。在凸輪的數(shù)控銑削加工中：使用三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)和定心芯軸裝夾凸輪零件進(jìn)行零件的定位拓嗽，同時(shí)利用零件的3個(gè)工藝孔輔助進(jìn)行夾緊熏疾，再將三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)用壓板螺栓直接固定在銑床工作臺(tái)面上；使用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)利用定心芯軸367進(jìn)行零件的裝夾定位，來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪零件中心與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心的重合葵昂，同時(shí)利用零件的3個(gè)工藝孔輔助進(jìn)行夾緊桶淡，再將數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直接固定在銑床工作臺(tái)面上，如圖2所示寥掐。上述兩種裝夾方式都能夠在保證車靴寂、銑削加工裝夾定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的前提下，均敞開(kāi)了數(shù)控加工中銑刀的運(yùn)行空間召耘。

　　4）銑削加工方式可以采用下列方式來(lái)進(jìn)行凸輪零件型面曲線的數(shù)控銑削加工：

　　1）加工方式一：使用銑削裝夾方式百炬，應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)（直線和圓弧軌跡）的加工功能，采用直角坐標(biāo)系的控制方式污它，控制X剖踊、Y軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，用多段曲線連接來(lái)完成零件型面的數(shù)控加工衫贬，并分別進(jìn)行凸輪型面的粗德澈、精銑加工。這是一般情況下采用的常規(guī)加工方式固惯。

　　2）加工方式二：使用銑削裝夾方式梆造，應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行直線圓弧軌跡的加工功能，采用極坐標(biāo)系的控制方式葬毫，控制直線軸和旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行367镇辉，用多段曲線連接來(lái)完成零件型面的數(shù)控加工，并分別進(jìn)行凸輪型面的粗讥捧、精銑加工娶恕。

　　同為數(shù)控加工，顯而易見(jiàn)搭肠，加工方式二優(yōu)于加工方式一玫惧。在加工方式二中，利用X向眯华、Y向直線軸的單動(dòng)或聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中進(jìn)刀筋擒、退刀拇掺、型面軌跡加工的運(yùn)動(dòng)；利用旋轉(zhuǎn)軸控制數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)破卜，來(lái)實(shí)現(xiàn)繞工件軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)199赚毫，用來(lái)進(jìn)行凸輪零件圓周向的定位、找正的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行廷前。

　　數(shù)控極坐標(biāo)系控制方式的加工原理數(shù)控極坐標(biāo)系控制方式的加工原理是：采用銑削裝夾方式筹柠，控制圓盤(pán)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和銑床X向直線運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪工件所需曲線軌跡的運(yùn)動(dòng)要求，當(dāng)使零件坯沿其軸線的旋轉(zhuǎn)位移和沿其軸線的直線位移适袜，符合凸輪零件的曲線軌跡與尺寸精度要求柄错，就可以以極坐標(biāo)的控制方式滿足非圓曲線類凸輪的加工要求。

　　在數(shù)控加工中苦酱，當(dāng)加工零件底部圓弧軌跡時(shí)售貌，讓X、Y向兩伺服電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)疫萤，應(yīng)用圓弧指令（運(yùn)用直角坐標(biāo)系控制方式）颂跨，則可滿足加工，讓Z向伺服電動(dòng)機(jī)（控制圓盤(pán)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)）單動(dòng)扯饶，應(yīng)用直線指令（為極坐標(biāo)系控制方式R= 0恒削， = x），也可滿足加工尾序；當(dāng)加工零件左半部軌跡蔓同，若設(shè)定銑刀處于凸輪最低點(diǎn)，如所示位置蹲诀，讓Y斑粱、Z向伺服電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，運(yùn)用極坐標(biāo)系控制方式R= A管员， = x控制兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)： Y向（銑床縱向工作臺(tái)帶動(dòng)工件）運(yùn)行凸輪兩段曲線半徑差的位移長(zhǎng)度褂省， Z向（圓盤(pán)工作臺(tái)帶動(dòng)工件）運(yùn)行凸輪每段曲線旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)角度；當(dāng)加工右半部時(shí)亦是如此溅逃，只是半徑差減小而已葵稚。同理，若使凸輪零件最低點(diǎn)位置置于中心線的左端或右端（即將所示位置旋轉(zhuǎn)90）少锭，則可應(yīng)用X洁席、Z向兩伺服電動(dòng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪曲線軌跡的數(shù)控銑削加工谎躁。此在加工中也以極坐標(biāo)系的方式控制運(yùn)行值唉。

　　當(dāng)采用X、Z向聯(lián)動(dòng)運(yùn)行時(shí)疮肿，在實(shí)際加工中可將工件坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定在圓盤(pán)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心上港赂，由于銑床縱向（X向）行程較大，并且此向絲杠間隙較小容易調(diào)節(jié)控制家么，所以可用于較大尺寸凸輪零件的數(shù)控加工涉功。

　　另外，在機(jī)床數(shù)控改造時(shí)：使Y向（銑床橫向）的脈沖當(dāng)量為0. 005mm略吨， X向（銑床縱向）的脈沖當(dāng)量為0. 01mm集币，當(dāng)采用不同單位位移控制精度的坐標(biāo)向控制凸輪半徑的運(yùn)行時(shí)考阱，可以得到不同精度的加工效果，這對(duì)進(jìn)行凸輪曲線軌跡的粗鞠苟、精加工時(shí)尤為重要乞榨。

　　數(shù)控銑削加工凸輪型面曲線精度的工藝和加工精度對(duì)比（1）加工方式一三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)裝夾凸輪零件進(jìn)行零件的定位，采用直角坐標(biāo)系的控制方式偶妖，應(yīng)用多段曲線連接來(lái)完成凸輪型面曲線的數(shù)控加工姜凄。此加工方式的優(yōu)點(diǎn)是：加工簡(jiǎn)便易行，并且可以利用自動(dòng)編程來(lái)生成加工程序趾访，凸輪型面曲線的加工精度較為理想态秧；此加工方式的不足是：凸輪型面曲線的計(jì)算異常復(fù)雜繁瑣，即使是應(yīng)用自動(dòng)編程扼鞋，也難以保證凸輪型面曲線的加工精度申鱼。

　　2）加工方式二使用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行零件的裝夾定位，采用極坐標(biāo)系的控制方式云头，來(lái)完成凸輪型面曲線的數(shù)控加工捐友。此加工方式的優(yōu)點(diǎn)是：加工易行，計(jì)算簡(jiǎn)單锁澡，調(diào)試方便埋吊，零件輪廓的加工精度相比加工方式一更為提高，由于編程均以內(nèi)孔圓心為基準(zhǔn)來(lái)給定零件半徑神翁，所以加工基準(zhǔn)統(tǒng)一愈苛，加工誤差小，有效地保證了凸輪型面曲線精度的一致性誓贝；同理伶门，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的使用，有效地保證和降低了了凸輪型面曲線的誤差剑瞻；并且此加工方式的裝夾保證了零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)棵擂、裝夾定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)的重合。此加工方式的不足是舅兑，數(shù)控銑床必須有旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)功能拙达。

　　顯而易見(jiàn)，加工方式二優(yōu)于加工方式一甜杰。在凸輪零件的實(shí)際加工中柑爸，證實(shí)了上述結(jié)論并收到了令人滿意的加工效果。

　　凸輪型面曲線誤差分析及采取的措施極坐標(biāo)系控制方式的數(shù)控加工是按零件的弧長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行編程計(jì)算的盒音。由弧長(zhǎng)編程的轉(zhuǎn)換計(jì)算公式M Z = 2 RM/ ti可知，為無(wú)理數(shù)馅而，所以祥诽，式中分子2 RM值亦為無(wú)理數(shù)譬圣，弧長(zhǎng)的理論值與編程值不等，由此使得弧長(zhǎng)位移長(zhǎng)度存在著傳遞誤差L.

　　傳遞誤差L同于單位位移控制精度（脈沖當(dāng)量）的變化雄坪，也為一變化值厘熟，并與凸輪半徑成正比，且在平面凸輪半徑R max處達(dá)到最大值维哈。所以绳姨，只要計(jì)算出此點(diǎn)處的誤差，使之處于零件精度允許范圍即可滿足要求阔挠。

　　理論弧長(zhǎng)位移長(zhǎng)度L理= 2 RK理/ 360飘庄，實(shí)際弧長(zhǎng)位移長(zhǎng)度L實(shí)= 2 RK實(shí)/ 360，所以购撼，單段弧長(zhǎng)位移誤差L = 2 R（K實(shí)- K理） / 360（1）式中每段弧長(zhǎng)夾角傳遞誤差L是以銑刀中心運(yùn)行軌跡計(jì)算的措暗，因?yàn)椋詫?shí)際軌跡的此段誤差小于L.

　　若凸輪零件單段弧長(zhǎng)的夾角為變化值纯亲，應(yīng)逐步計(jì)算出其累積誤差L 递蚪，并在其累積到與脈沖當(dāng)量等值時(shí)，通過(guò)加減一步旋轉(zhuǎn)位移長(zhǎng)度來(lái)預(yù)以消除或降低羞遭。若為對(duì)稱類凸輪朗玩，則可計(jì)算出對(duì)稱部累積誤差L ，并將其分為n （L /脈沖當(dāng)量）段蔼于，通過(guò)加減一步旋轉(zhuǎn)位移將L均勻地分布在數(shù)段范圍內(nèi)即荞。

　　提高凸輪型面曲線精度的理論根據(jù)分析在現(xiàn)行數(shù)控系統(tǒng)的控制中，運(yùn)動(dòng)軌跡的形成迫讨，普遍采用逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法委丈。逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法的基本原理是，在刀具按要求軌跡運(yùn)動(dòng)加工零件輪廓的過(guò)程中凤阱，進(jìn)行逐點(diǎn)比較刀具與被加工零件輪廓軌跡的相對(duì)位置什偷，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)確定刀具下一步的坐標(biāo)進(jìn)給方向，使刀具向減小偏差的方向運(yùn)行芹枷，且瞬間只有一個(gè)方向的進(jìn)給衅疙，循環(huán)下去，直至進(jìn)行逐點(diǎn)比較插補(bǔ)加工出零件的輪廓軌跡鸳慈。換言之饱溢，用逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法進(jìn)行斜線插補(bǔ)時(shí)，曲線軌跡每運(yùn)行一步走芋，均要比較加工點(diǎn)瞬間時(shí)坐標(biāo)與規(guī)定零件輪廓軌跡（斜線）之間的位置绩郎，依此決定下一步的走向，如果加工點(diǎn)走到輪廓軌跡（斜線）外邊翁逞，則下一步要向輪廓軌跡（斜線）內(nèi)部走肋杖，如果加工點(diǎn)處在輪廓軌跡（斜線）內(nèi)部溉仑，則下一步要向輪廓軌跡（斜線）外部走，以縮小偏差状植，周而復(fù)始浊竟，直至輪廓軌跡全部結(jié)束82，從而獲得一個(gè)非常接近數(shù)控加工程序規(guī)定的輪廓軌跡（斜線）津畸。斜線插補(bǔ)軌跡振定，圓弧插補(bǔ)軌跡類同于此。

　　在極坐標(biāo)系控制方式中魁夫，運(yùn)動(dòng)軌跡的控制城汹，是一直線運(yùn)動(dòng)和一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)，插補(bǔ)軌跡曲線為直線與圓弧的連接合成婆裹，其插補(bǔ)軌跡曲線如所示载甸。此插補(bǔ)軌跡曲線波峰波谷的凸凹程度，遠(yuǎn)較兩直線插補(bǔ)軌跡曲線波峰波谷的凸凹程度為小乱险，曲線拐點(diǎn)也較圓滑齐犀，這就是提高凸輪形面軌跡精度的理論根據(jù)。此優(yōu)點(diǎn)直接影響著凸輪零件的加工精度和表面粗糙度石检，對(duì)于精加工來(lái)說(shuō)滥捣，尤為重要。

　　無(wú)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)控制（數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)）的凸輪型面曲線數(shù)控加工對(duì)于不具備旋轉(zhuǎn)向坐標(biāo)控制的數(shù)控銑床惯斥，在進(jìn)行凸輪型面曲線的數(shù)控銑削加工時(shí)沦昆，也可以在三坐標(biāo)控制的數(shù)控銑床上，采用加裝改造普通的圓盤(pán)工作臺(tái)進(jìn)行病趋。具體做法是愿凶，拆除數(shù)控銑床的Z向伺服電動(dòng)機(jī)，用來(lái)連接控制圓盤(pán)工作臺(tái)的輸入蝸桿存哲，給定Z向滾珠絲杠螺距值的運(yùn)行長(zhǎng)度因宇，可使Z向伺服電動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)。給定圓盤(pán)工作臺(tái)蝸輪副的傳動(dòng)(齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑油知識(shí)介紹)比值與Z向滾珠絲杠螺距乘積的運(yùn)行長(zhǎng)度L = ti祟偷，可使圓盤(pán)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一周察滑。可以據(jù)此進(jìn)行凸輪弧長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行編程長(zhǎng)度的計(jì)算修肠。

　　因?yàn)橥馆喠慵b夾于圓盤(pán)工作臺(tái)上贺辰，所以圓盤(pán)工作臺(tái)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)，隨凸輪工件半徑大小的變化而變嵌施，凸輪旋轉(zhuǎn)單位角度的旋轉(zhuǎn)位移精度也隨凸輪工件半徑大小的變化而變饲化。為保證加工精度，應(yīng)使在加工凸輪最大半徑時(shí)的脈沖當(dāng)量與原數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的許用脈沖當(dāng)量等值吗伤。因?yàn)楦淖冊(cè)S用脈沖當(dāng)量滓侍，勢(shì)必將重新計(jì)算位移長(zhǎng)度蒋川，引起編程時(shí)的繁瑣計(jì)算牲芋；另外在圓弧加工中撩笆，因許用脈沖當(dāng)量與系統(tǒng)內(nèi)控軟件中約定的脈沖當(dāng)量不符，會(huì)使得實(shí)際圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡變形情庐。

　　經(jīng)實(shí)際加工證明筷疹，使用三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)改造普通立式銑床，通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行辙资，采用極坐標(biāo)控制方式加工平面凸輪的型面精度瞳竖，與采用平面直角坐標(biāo)的加工控制方式相比，具有更好的加工精度癌雷，此加工方式對(duì)非圓曲線各類平面凸輪的數(shù)控加工乡捧，有著舉一反三的作用。此數(shù)控加工方式在提高凸輪零件型面加工精度的同時(shí)魄仙，使得零件的坐標(biāo)計(jì)算和編程（與直角坐標(biāo)系控制方式的計(jì)算相比）大為減化牵观。

　　在只有直線軸的數(shù)控銑床上加裝普通圓盤(pán)工作臺(tái)，這種數(shù)控加工與普通設(shè)備相結(jié)合的做法水惑，依然可以得到使用數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的同等加工效果塌自。此加工方法避開(kāi)了一般單位缺少高檔數(shù)控系統(tǒng)的條件限制，拓寬和擴(kuò)展了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍汽足，具有很強(qiáng)的實(shí)用性悟旧。

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