[发明专利]避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用数控凸轮磨床对凸轮进行加工的过程中，避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法。

背景技术

盘形凸轮或凸轮轴零件在很多领域的机械设备中发挥了重要作用，如在汽车行业和纺织机械行业中，特别是高端纺织机械中的精编机，共扼凸轮作为其中最关键的零件，需要其拥有足够的精度才能保证编织过程中工序的严格和工艺的精细，最终保证编织产品的高质量。盘形凸轮或凸轮轴由于其表面的轮廓线型复杂，因此对磨削精度和生产效率的要求都很高。如何提高磨削效率和加工质量是凸轮磨削加工控制中亟待解决的问题。

近年来，国内外将数控技术和机械加工技术相结合，形成一种全新的高速、高效凸轮磨削加工工艺。但是，在盘形凸轮的磨削加工过程中，凸轮轮廓原始数据的获取往往存在一定的误差，人们往往很难得到精确的凸轮的轮廓线。当这些存在误差的数据被输入数控凸轮磨床加工时，在误差较大的位置会出现比较明显的接刀痕。当这些带接刀痕的盘形凸轮被安置在精编机等机械设备上时，会出现噪音增大、纺织速度降低、磨损速度快等问题。

经文献检索发现，范晋伟等人在《中国机械工程》2004(14)：1223-1226上发表的文章“提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术”，讲述了用圆弧插值法求出凸轮加工的包络线，进而提升凸轮的加工精度，但该文未提及与接刀痕消除有关的内容。龚时华在华中科技大学博士学位论文“凸轮轴高速磨削加工控制系统关键技术”(2008)中，提到了先对离散点进行曲线拟合，进而求出离散点的样条曲线方程；如果能在误差范围内求出整个凸轮的轮廓曲线方程，由于曲线是光滑的，的确可以消除接刀痕；但是，由于盘形凸轮轮廓较复杂，曲线拟合不能拟合整个轮廓，因此必需分段拟合，而段的长度将直接影响拟合出的数据与原始数据的误差；但是段长度的选取往往很困难，没有确定的选取准则，段太长将导致轮廓形状的偏差大，段太短将导致在段与段间的接合点处曲线不光滑。因此，曲线拟合方法的操作性较困难，误差较难控制，造成了该方法的通用性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在通过数控凸轮磨床进行盘形凸轮加工的过程中避免凸轮表面产生接刀痕的方法，应用该方法可以获得轮廓光滑、精确的盘形凸轮。

实现本发明目的的技术方案是提供一种避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法，包括以下步骤：

①通过凸轮精密测量仪测得盘形凸轮的母轮的轮廓的离散点数据，由凸轮精密测量仪的圆光栅编码器获得凸轮旋转的角度信号，由凸轮精密测量仪的测量头和直线光栅获得凸轮升程的位移信号，然后通过数据采集卡将所测凸轮的轮廓的离散点数据输入计算机，并以极坐标形式{ρ_m，θ_m}表示，其中m＝1，2，3，Λ，k。k＝360/(θ₂-θ₁)，ρ_m为第m个凸轮升程数据，θ_m为第m个采样角度数值，由(ρ_m，θ_m)表示任意一个采样点的数据。

②根据步骤①中得到的凸轮轮廓的离散点数据{ρ_m，θ_m}判断是否存在会出现接刀痕的部位，若不存在会出现接刀痕的部位，则将盘形凸轮的离散点数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品。若存在会出现接刀痕的部位，则进行步骤③。

确定是否存在会出现接刀痕的部位的方法是：当每个采样点的数据(ρ_m，θ_m)的间隔角度为X度时，凸轮升程数据的二阶变化量的绝对值大于阈值d的采样点则为加工时会出现接刀痕的部位，其中，X＝1/2ⁱ，i∈N非负整数集，0＜X≤1。阈值d＝[30X+0.5]/1000，其中的符号“[]”为取整运算符号，d的单位与凸轮升程数据的单位相同，一阶变化量f_m为凸轮的相邻升程之差(ρ_m-ρ_m-1)，二阶变化量为相邻一阶变化量之差(ρ_m-2ρ_m-1+ρ_m-2)，间隔角度X即为(θ_m-θ_m-1)。