[发明专利]凸轮磨削加工过渡廓形规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，属于磨削加工技术领域。

背景技术

现有凸轮非圆磨削多采用切点法向跟踪磨削技术，成形过程由回转床头架即C轴带动工件旋转，磨床砂轮架即X轴随动跟踪，C-X轴根据指令同步运动实现非圆磨削。

由于瞬时磨除量与凸轮轮廓各点的极径、曲率半径及其变化率、联动轴的跟随误差有关，当各点规划磨除厚度恒定时，无论采用恒角速度控制或恒线速控制方法进行磨削，被磨削工件表面的瞬时磨除量均会发生较大的变化，导致磨削力的波动，使工艺系统产生非线性弹性变形，同时恒线速控制将导致联动轴过大的速度和加速度波动，从而对工件的加工精度和表面质量产生很大的影响。

因此有必要去寻求一种新的磨除量规划控制方法来保证瞬时磨除力相对稳定，在控制磨削力的同时，避免联动轴的冲击，获得更好的加工精度和表面质量。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，根据非圆分层切点逼近磨削原理和凸轮的轮廓特点，详细研究分析了瞬态磨削接触面积与轮廓廓形特征、砂轮参数关联变化关系，提出一种凸轮非圆磨削基于按设定磨削切触面积规划的加工过渡廓形设计方法，本发明提高凸轮非圆磨削的加工精度和表面质量。

一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，包括以下几个步骤：

步骤一：砂轮为圆盘结构，砂轮横截面半径为R_W，凸轮厚度为H，设凸轮横截面的目标廓形极坐标为凸轮目标廓形与砂轮的切触面积为目标廓形上待磨削A点与水平X轴夹角；

步骤二：获取磨削凸轮目标廓形上待磨削A点时，前一层应磨削到位的过渡廓形B点的极坐标

具体步骤如下：

（1）砂轮瞬时参与磨削的切触面积在轴向投影为AB段弧，在砂轮上对应当前包角θ为；

（2）获取目标廓形上待磨削A点法向与矢径方向夹角β，凸轮中心和砂轮中心两中心连线OO₁与切触点A与砂轮中心连线AO₁的夹角为α_A，两中心连线长度：

其中：ρ表示凸轮当前目标廓形极径；

（3）随着在目标廓形上取不同A点，逐一获取满足切触面积的过渡廓形上B点极径ρ₁和极角

步骤三：以步骤二规划的过渡廓形为磨削目标廓形，计算为获得所需的再前一层的过渡廓形依次进行循环，直到达到凸轮毛坯尺寸；

步骤四：根据得到的各层过渡廓形i=1…n，其中n为分层磨削圈数，编写数控加工程序，使回转床头架即C轴和砂轮架即X轴联动分层磨削。

本发明的优点在于：

目前非圆磨削技术基本采用的是各种单纯变角速控制工件各处磨削量的方法。这样就会引起联动轴过大的加速度及其变化率，造成加工过程冲击、工件的加工精度及表面质量不高等现象。而本发明在考虑非圆磨削需分层多次磨削逼近成形的工艺特点基础上，提出可控制瞬态磨削切触面积的分层磨削过渡廓形设计方法，为瞬态磨削量控制提出了新的解决手段，从而避免了单纯调速造成的联动轴激烈变化导致的冲击与颤振，提高凸轮的加工精度和表面质量。

附图说明

图1是本发明所述的凸轮非圆磨削过渡层过程中砂轮与凸轮位置关系图；

图2是本发明所述的凸轮非圆磨削过渡层过程中砂轮与凸轮轴向投影位置关系图。

图3是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，根据非圆分层多次磨削原理，瞬态磨除量由瞬态磨削接触面积和切点处切向速度决定的，仅仅靠调整转速来控制磨除量会带来联动轴速度不必要加减速的影响，所以本发明通过分析凸轮的分层多次磨削加工模式，认为瞬态磨削接触面积由目标廓形和前层磨削形成廓形共同决定，提出由目标廓形为出发点，逐点按磨削接触面积要求依次规划分层多次磨削的中间过渡廓形，从而为实现磨削接触面积和转速双重手段控制瞬态磨除量提供技术基础。

为便于理解本发明的技术方案，先作原理推导如下：