[发明专利]摆动从动件圆柱凸轮凹槽的加工方法

摘要

本发明涉及一种摆动从动件圆柱凸轮凹槽的加工方法，其特点是，将摆动从动件圆柱凸轮的运动过程分解为从动件随摆杆的圆弧摆动和从动件相对于凸轮的旋转，而圆弧摆动又可分解为该摆动平面内的二个相互垂直的直线运动，即3D运动，并将从动件相对于圆柱凸轮的旋转运动展开成圆柱面，将摆杆的摆角与圆柱凸轮转角的运动关系曲线即摆角曲线，粘贴到展开的圆柱面上，或将摆动从动件的位移与圆柱凸轮转角的运动关系曲线即位移曲线，投影到展开的圆柱面上，得到3D展开线，再根据3D展开线生成加工的3D刀路，并进行数控加工。本发明克服了常用平面展开法即2D展开法在加工中存在的误差，是一套切实可行的加工摆动从动件圆柱凸轮凹槽的技术解决方案。

主权项

1、一种摆动从动件圆柱凸轮凹槽的加工方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)生成圆柱凸轮机构运动关系的3D展开线①分解摆动从动件圆柱凸轮机构的运动过程圆柱凸轮转动，带动摆动从动件沿圆柱凸轮凹槽运动，而从动件在摆杆摆动的平面内作的圆弧运动，可分解为该平面二个相互垂直的直线运动，故摆动从动件圆柱凸轮机构的运动是：圆柱凸轮的转动和从动件的二个直线移动的合成，也即是一个3D运动；②展开摆动从动件相对圆柱凸轮的转动运动用反转法将摆动从动件圆柱凸轮机构中的圆柱凸轮转动运动进行展开，设圆柱凸轮不动，从动件及摆杆机架绕圆柱凸轮轴以反方向转动一周，将该圆周展开成直线，而从动件作的圆弧运动不变，则摆动从动件圆柱凸轮机构的运动被展开在以摆杆长l为半径的圆柱面上，该圆柱面即为机构运动的3D展开面；并建立以圆柱凸轮轴线为Z轴，运动展开方向为Y轴，X轴根据右手法则来决定的笛卡儿直角坐标系；③生成运动关系的3D展开线根据摆动从动件圆柱凸轮机构所实现的控制目标不同，用摆杆摆角曲线或摆动从动件位移曲线来生成3D展开线：a.生成摆杆摆角曲线的3D展开线摆杆摆角与圆柱凸轮转角之间的关系曲线，可用一般的函数关系式表示为：ψ＝f(φ) ①式中：ψ为摆杆的摆角，单位为度；φ为圆柱凸轮转角，单位为度；先绘制摆杆摆角曲线平面图，以圆柱凸轮转角φ为横坐标，摆杆的摆角ψ为纵坐标；φ的范围为[0，360]，单位为毫米；摆角ψ按比例2π*l/360放大，l为摆杆长，单位为毫米；再用通用CAD软件的曲线粘贴功能，将绘制的摆角曲线，粘贴到半径为l的圆柱面上，其φ轴沿圆柱母线方向，得到的3D曲线即为摆杆摆角曲线的3D展开线，圆柱凸轮转角φ值，均能在该展开线上找到其对应的摆杆摆角ψ；从而确定了从动件的位置，该3D展开线上任意一点的坐标值可表示为：$\left\{\begin{array}{c}X=a-l\times \cos \psi \\ Y=\phi \\ Z=l\times \sin \psi \end{array}\right.$ ②式中：ψ为摆杆的摆角；l为摆杆长度；φ为圆柱凸轮转角；α为摆杆摆动轴到圆柱凸轮旋转轴的距离；或b.生成摆动从动件位移曲线的3D展开线摆动从动件位移与圆柱凸轮转角之间的关系曲线，可用一般的函数关系式表示为：S＝f(φ) ③式中：S为摆杆从动件的位移，单位为毫米；φ为圆柱凸轮转角，单位为度；先绘制摆动从动件位移曲线平面图，以圆柱凸轮转角φ为横坐标，摆杆从动件的位移S为纵坐标；φ的范围为[0，360]，单位为毫米；位移S按所给长度绘制，单位为毫米。再用通用CAD软件的曲线投影功能，将绘制的摆动从动件位移曲线，投影到半径为l的圆柱面上，其φ轴沿圆柱母线方向，得到的3D曲线即为摆动从动件位移曲线的3D展开线，该3D展开线上任意一点的坐标值可表示为：$\left\{\begin{array}{c}X=a-\sqrt{l^2-S^2}\\ Y=\phi \\ Z=S\end{array}\right.$ ④式中：S为从动件的位移；l为摆杆长度；φ为圆柱凸轮转角；α为摆杆摆动轴到圆柱凸轮旋转轴的距离；(2)生成3D展开线的数控刀路用通用CAM软件，对摆动从动件运动轨迹的3D展开线进行数控编程，首先必须对所得到的3D展开线进行旋转，将3D展开线及展开面绕展开方向旋转90°，至展开面中间凸起向上，用三轴铣刀路的轮廓铣加工方式，选用直径为零的铣刀生成加工刀路；(3)编辑数控程序对生成的加工刀路进行后置处理，得到三轴数控程序，并对其进行编辑，用A替换该程序中的Y，用Y替换该程序中的Z，X不变；并手工加入Z向的进、退刀，即可得到用于圆柱凸轮凹槽加工的四轴数控程序；(4)加工圆柱凸轮工件选用四轴数控铣床或四轴加工中心，其第四轴必须为A轴，进行圆柱凸轮工件的数控加工，即可加工出符合摆动从动件运动规律要求的圆柱凸轮凹槽。