一种分度凸轮的加工方法与流程

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种分度凸轮的加工方法。

背景技术：

分度凸轮机构主要用作间歇分度，凸轮每转一周，带滚子的从动件转动一个角度并停歇一段时间,转动角度的大小随滚子的数目而不同,停歇时间与转动时间的比例也可以根据需要而定。

分度凸轮机构已被广泛应用于包装,印刷,制药,化工,烟草,电子电器,玻璃陶瓷,汽车制造等自动化生产线及各种通用机械设备,它们作为自动化机器的核心传动装置,发挥着至关重要的作用.具有分度精度高、高速性能好、运转平稳、传递扭距大,由于结构紧凑,传递扭矩大，特别适用于高速、高精度分度,因其分度运动曲线，可设计成适于各种工作场合的最优运动曲线，从而在运动平稳性、降噪、延长机构使用寿命等方面都具有良好性能。

分度凸轮由于其以上特点，分度凹槽因曲线的部规则性，其加工一直是个难点，需要保证所有分度凹槽的平滑性和连贯性，以保证实际运转过程中的顺畅。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是在于提供一种可提升加工精度的一种分度凸轮的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种分度凸轮的加工方法包括第一步：据分度凸轮形状确定圆柱弧面并进行圆柱弧面的加工；

第二步：凸轮槽侧面下拐弯面的精加工，所述下拐弯面为圆柱弧面的组成侧面且与圆柱弧面的法矢量垂直，采用T型刀进行加工，所述T型刀的刀头厚度等于所述下拐弯面的最小高度，然后进行下拐弯面其他凸轮槽侧面的精加工；

第三步：分度凸轮端面曲面的精密加工，所述端面曲面为分度凸轮与端面相邻的曲面，刀尖沿着曲面与曲面相邻的端面的交线，刀轴与端面一侧成型后的曲面平行设置；

第四步：凸轮槽上、下段侧面第一曲面、第二曲面、第三曲面和第四曲线的精加工，所述第一曲面和所述第三曲面为一组组成上段侧面，所述第二曲面与所述第四曲面为一组组成下段侧面，所述第三曲面的一端与所述第一曲面的一端相接，另一端与端面曲面相接设置或与所述圆柱弧面垂直设置，刀具采用立铣刀，刀尖沿着曲面与对应相邻的下段曲面的交线，刀轴与加工成型后的曲面平行设置；

第五步：侧面曲面第一侧曲面、第二侧曲面、第三侧曲面、第四侧曲面和第五侧曲面的精加工，所述第一侧曲面、第二侧曲面、第三侧曲面为连接两个凸轮槽相邻侧面的曲面，所述第四侧曲面和第五侧曲面为与所述端面曲面相对的侧面曲面。

2、根据权利要求1所述的一种分度凸轮的加工方法，其特征在于：在所述第一步中，步骤如下：第一步：粗加工，根据分度凸轮形状确定圆柱弧面，采用硬质合金立铣刀五轴3+2定向铣削，按照背吃刀量逐层由外向内加工，每一层的最内环以一个假想平面截工件所得的横向截面作为轮廓，刀具沿所述轮廓进行切削完成单层切削，粗加工完成后预留加工余量1～2mm；

第二步：半精加工，具体步骤同所述第一步，半精密加工完成后预留加工余量0.3～0.6mm；

第三步：精加工：确定圆柱弧面的等参数曲线，加工过程中，加工刀具以所述等参数曲线为驱动曲线进行从外向里或从向到下的顺序加工。

进一步的，在所述第一步中，背吃刀量为3mm,侧吃刀量为1mm。

进一步的，在所述第七步中，针对转角变化较大的第一侧曲面、第二侧曲面和第三侧曲面采用分段加工，先加工曲面法矢量方向相差不大的曲面段，刀具采用立铣刀，刀轴平行于曲面及带加工法矢量变化相差不大的曲面段，刀尖沿着被选择曲面与其相邻的曲面的交线。

本发明具有的优点和积极效果是：与现有技术相比，1、本发明根据分度凸轮的特点，设定特定的程度进行进行加工，加工精度高，加工完成的曲面精度高，而且过渡性佳，在实际运转过程中无噪音，可保证运转的顺畅性；2、在加工凸轮槽侧面时，采用T型刀，可确保在清根的情况下T型刀不与其他拐弯侧面发生干涉，工作效率高，精度高，可达到加工精度六级；3、此加工方法成品的合格率高，预计可达99％以上。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施案例一圆弧弧面的结构示意图；

图2是本发明实施案例一加工圆柱弧面过程中等参数曲线的结构示意图；

图3是本发明实施案例第一圆柱弧面和第二圆柱弧面的加工路径示意图；

图4是本发明实施案例第三圆柱弧面和第四圆柱弧面的加工路径示意图；

图5是本发明实施案例一上拐弯面和下拐弯面的结构示意图；

图6是本发明实施案例一T型刀的结构示意图；

图7是本发明实施案例一端面曲面的结构示意图；

图8是本发明实施案例一上、下段曲面的结构示意图；

图9是本发明实施案例一侧面曲面的结构示意图。

附图标记：

1-第一圆柱弧面；2-第二圆柱弧面；3-第三圆柱弧面；4-第四圆柱弧面；5-下拐弯面；6-上拐弯面；7-端面曲面；8-第一曲面；9-第二曲面；10-第三曲面；11-第四曲面；33-第一侧曲面；34-第二侧曲面；35-第三侧曲面；36-第四侧曲面；37-第五侧曲面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明为一种分度凸轮的加工方法，包括第一步：据分度凸轮形状确定圆柱弧面并进行圆柱弧面的加工；

第二步：凸轮槽侧面下拐弯面5的精加工，下拐弯面5为圆柱弧面的组成侧面且与圆柱弧面的法矢量垂直，采用T型刀进行加工，T型刀的刀头厚度等于下拐弯面5的最小高度，然后进行下拐弯面5其他凸轮槽侧面的精加工；

第三步：分度凸轮端面曲面7的精密加工，端面曲面7为分度凸轮与端面相邻的曲面，刀尖沿着曲面与曲面相邻的端面的交线，刀轴与端面一侧成型后的曲面平行设置；

第四步：凸轮槽上、下段侧面第一曲面8、第二曲面9、第三曲面10和第四曲线11的精加工，第一曲面8和第三曲面10为一组组成上段侧面，第二曲面9与第四曲面11为一组组成下段侧面，第三曲面10的一端与第一曲面8的一端相接，另一端与端面曲面7相接设置或与圆柱弧面垂直设置，刀具采用立铣刀，刀尖沿着曲面与对应相邻的下段曲面的交线，刀轴与加工成型后的曲面平行设置；

第五步：侧面曲面第一侧曲面33、第二侧曲面34、第三侧曲面35、第四侧曲面36和第五侧曲面37的精加工，第一侧曲面33、第二侧曲面34、第三侧曲面35为连接两个凸轮槽相邻侧面的曲面，第四侧曲面36和第五侧曲面37为与端面曲面7相对的侧面曲面。

优选地，在第一步中，步骤如下：第一步：粗加工，根据分度凸轮形状确定圆柱弧面，采用硬质合金立铣刀五轴3+2定向铣削，按照背吃刀量逐层由外向内加工，每一层的最内环以一个假想平面截工件所得的横向截面作为轮廓，刀具沿轮廓进行切削完成单层切削，粗加工完成后预留加工余量1～2mm；

第二步：半精加工，具体步骤同第一步，半精密加工完成后预留加工余量0.3～0.6mm；

第三步：精加工：确定圆柱弧面的等参数曲线，加工过程中，加工刀具以等参数曲线为驱动曲线进行从外向里或从向到下的顺序加工。

优选地，在第一步中，背吃刀量为3mm,侧吃刀量为1mm。

优选地，在第七步中，针对转角变化较大的第一侧曲面33、第二侧曲面34和第三侧曲面35采用分段加工，先加工曲面法矢量方向相差不大的曲面段，刀具采用立铣刀，刀轴平行于曲面及带加工法矢量变化相差不大的曲面段，刀尖沿着被选择曲面与其相邻的曲面的交线。

实施案例1：下面以五槽分度凸轮为例进行详细的说明，五槽分度凸轮的材质为40Cr,第一步，粗加工：粗加工采用五轴3+2定向铣削，采用φ10的硬质合金立铣刀，一层一层切削，每层深度即背吃刀量取3mm，每一层的最内环都是一个假想平面截工件所得的截面轮廓，刀具沿该轮廓，一圈一圈向外加工，圈间距即侧吃刀量取1mm，直到该层所有多余材料都被切除，刀具进入下一层，直到所有层切削完毕，在该工序中，大部分多余的材料被切除，距离理论尺寸加工余量为1mm。

第二步：半精加工：半精加工采用五轴3+2定向铣削，采用硬质合金立铣刀，一层一层切削，每层深度即背吃刀量:0.3～0.8mm，每一层都是一个假想平面截工件所得的截面轮廓，刀具沿该轮廓外侧，距离理论尺寸加工余量为0.3mm，直到该层所有多余材料都被切除，刀具进入下一层，直到所有层切削完毕。

第三步：圆柱面的精加工，凸轮基柱外廓上共有六条凸脊，六条凸脊形成五个凸轮槽，五个凸轮槽把底面圆柱面分割成五个圆柱弧面，凸轮槽有四种不同的形状，对应的底面圆柱弧面有第一圆柱弧面1、第二圆柱弧面2、第三圆柱弧面3、第四圆柱弧面4四种，如图1所示，其中第三圆柱弧面3有相同的两个。由于凸轮槽形状比较复杂，方向变化较多，角度变化较大，不适合选用一般的流线型刀路轨迹。

用平行于端面的等距平行面(平行面间距为3mm)截第一圆柱弧面1、第二圆柱弧面2、第三圆柱弧面3和第四圆柱弧面4，得到各弧面的等参数曲线，如图2所示。

以这些等参数曲线作为各个圆柱弧面加工时刀具的驱动曲线，使刀尖沿着驱动曲线移动。为了使刀路更加规范合理，对于第一圆柱弧面1和第二圆柱弧面2，各曲线的驱动顺序按图3箭头所示进行，对于第三圆柱弧面3和第四圆柱弧面4，各曲线的驱动顺序按图4所示进行。

第四步：凸轮槽下拐弯侧面精加工，分度凸轮包括五个圆柱弧面，分别夹在五对凸轮槽侧面上，每个凸轮槽侧面由若干面组成，每个凸轮槽侧面由平面和曲面组成，其中所有曲面由上拐弯面和下拐弯面组成，其中下拐弯面与圆柱弧面的法矢量垂直，下拐弯面5和上拐弯面6为一对，一共有十对，如图5所示，由于下拐弯面5和上拐弯面6之间的夹角为177.64°，因此下拐弯面5不能使用立铣刀加工，无法清根，采用T型刀加工下拐弯面5，T型刀如图6所示，T型刀上尺寸t即刀头尺寸等于下拐弯面5的最小高度h，以确保在清根的情况下T型刀不与上拐弯面6发生干涉，T型刀路径沿着圆柱弧面与十对下拐弯面的交线，刀轴方向与对应的下拐弯面平行设置。

然后进行凸轮槽其他下拐弯面的精加工，刀具采用立铣刀，刀尖沿着圆柱弧面与侧面交线运动，刀轴方向与下拐弯面5之外的所有下拐弯面平行设置。

第五步：端面曲面7的精加工，如图7所示，分度凸轮与端面相邻的曲面有六个，每个端面为三个，端面曲面的加工，刀具采用立铣刀，刀尖沿着曲面与曲面相邻的端面的交线，刀轴与端面一侧的三个曲面平行，另外一侧，翻转坐标系的Z方向，使用同样的方法进行刀路轨迹设计和加工。

第六步:凸轮槽除侧面曲面其他上段侧面精加工,凸轮槽除侧面曲面的上段曲面一共二十个，如图8所示，二十个上端曲面包括第一曲面8、第二曲面9、第三曲面10和第四曲线11，其中第一曲面8和第三曲面10为一组且首尾相接，位于凸轮零件一端，第二曲面9和第四曲线11为一组且首尾相接，位于凸轮零件远离第一曲面8的另一端，针对第一圆柱弧面1和第四圆柱弧面4，第一曲面8的一端与上拐弯面6相接，另一端与第三曲面10的一端相接，第三曲面10的另一端与端面曲面7相接设置，针对第二圆柱弧面2，第一曲面8的一端与上拐弯面6相接，另一端与第三曲面10的一端相接，第三曲面10的另一端与第三圆柱弧面3垂直设置，针对第三圆柱面3，第一曲面8包括两个小的曲面，一端与第三曲面10相接设置，另一端与第三圆柱弧面3垂直设置，所述第一曲面8第三曲面10和第四曲线11转角变化舒缓，第一曲面8和第二曲面9转角变化大且急，先加工第一曲面8，刀具采用立铣刀，刀尖沿着第一曲面8与对应相邻的下段曲面的交线，刀轴与第一曲面8平行，加工第三曲面10，刀具采用立铣刀，刀尖沿着第三曲面10与对应相邻的下段曲面的交线，刀轴与第三曲面10曲面平行，翻转坐标系的Z方向，对曲面第二曲面9和第四曲线11使用相同的方法进行刀路轨迹设计和加工，实际加工过程中，也可以先加工第二曲面9和第四曲线11，后加工第一曲面8和第三曲面10。

第七步：侧面曲面的精加工，如图9所示，侧面曲面包括连接两个凸轮槽相邻侧面的曲面，共有三段，分别是第一侧曲面33、第二侧曲面34和第三侧曲面35，每一段侧曲面都由若干个曲面组成，各个侧曲面都是相切关系，侧面曲面还包括第四侧曲面36和第五侧曲面37，第一侧曲面33、第二侧曲面34和第三侧曲面35转角变化很大，采用分段加工的方式，先加工曲面法矢量方向相差不大的曲面段，刀具采用立铣刀，刀轴平行于第五侧曲面37及第一侧曲面33、第二侧曲面34和第三侧曲面35中与第五侧曲面37法矢量变化相差不大的曲面段，刀尖沿着被选择曲面与其相邻的曲面的交线，使用相同的方法加工其他曲面段，最终完成整个分度凸轮的加工。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。