一种凸轮的加工方法与流程

本发明涉及一种凸轮的加工方法。

背景技术：

平面凸轮的成型加工主要是铣削、磨削等方法，铣削加工凸轮外轮廓后需要热处理以提高凸轮表面硬度，热处理必然会使凸轮产生形变，一般再通过磨削的方法进行修正，然而对于外轮廓复杂的凸轮，磨削难度非常大，很多情况下无法达到图纸规定的尺寸精度要求。

现有技术中，可采用线切割的方法加工凸轮外周面，以提高凸轮外周面轮廓尺寸的高精度要求，满足航天部件对凸轮加工精度的要求。在采用线切割对凸轮外周面轮廓加工的过程中，当切割至凸轮外周面的轮廓线闭合时，凸轮会从毛坯件上掉落，凸轮掉落后，凸轮外周面上会留下断痕，该断痕会导致凸轮外周面尺寸误差，降低凸轮外周面的平整度，影响凸轮外周面上尺寸精度的连续性和一致性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种凸轮的加工方法，以解决现有技术中采用线切割加工凸轮外周面的过程中降低凸轮外周面平整度，影响凸轮外周面尺寸精度的连续性和一致性的技术问题。

本发明的凸轮的加工方法采用如下技术方案：凸轮的加工方法采用线切割对坯料切割出凸轮的外轮廓，具体包括：1）装夹坯料；2）先切割出凸轮外轮廓的一部分，然后将凸轮上已经切割出凸轮外轮廓的部分与坯料上凸轮外围的边料部分通过夹具固定；3）通过线切割切割出凸轮外轮廓的剩余部分。

本发明的有益效果是：采用本发明的凸轮的加工方法，可避免凸轮一次加工到位而导致凸轮从坯料上掉落，避免在凸轮最后切割处留下断痕，可提高加工后凸轮外周面的尺寸精度，提高凸轮外周面的平整度，确保凸轮外周面尺寸精度的连续性和一致性；而且凸轮加工过程中仅对坯料采用一次装夹，可减小多次装夹的找正误差，保证凸轮加工的尺寸公差精度和形位公差精度。

进一步地，所述坯料上预加工有工艺装夹孔，通过工艺装夹孔安装步骤2）中的夹具，实现对已经切割出凸轮外轮廓的部分与所述边料部分的夹装固定。利用夹具穿过工艺装夹孔，对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的夹装固定的方法便于夹具位置的固定，可避免夹具松动而影响对凸轮外轮廓的剩余部分的切割。

进一步地，所述夹具包括两个压板和用于穿过所述工艺装夹孔的紧固螺栓，压板上设置有供紧固螺栓穿过的通孔。上述夹具结构简单，便于操作。

进一步地，所述压板为条形板，压板的一端延伸至凸轮上已经切割出凸轮外轮廓的部分的轴向端面夹装凸轮，另一端通过紧固螺栓固定在边料部分上。这种夹装方式便于操作。

进一步地，所述通孔为长腰孔。压板上长腰孔的设置，便于穿有紧固螺栓的压板在坯料端面上的移动，使夹具可适应设置在不同位置处的工艺装夹孔。

进一步地，在步骤1）中，采用虎钳夹持坯料外周面以实现对坯料的装夹。采用虎钳便于对坯料外周面的夹持，而且这种夹持方法可减少对坯料多次装夹的找正误差，提高装夹精度。

进一步地，在装夹坯料前，粗车坯料外周面。粗车坯料外周面，以便于坯料夹装后找正圆心。

进一步地，所述凸轮的外轮廓包括第一部分和第二部分，第一部分与凸轮转动轴线距离的最小值不小于第二部分与凸轮转动轴线距离的最大值，在步骤2）中，切割出所述第一部分，在步骤3）中切割出所述第二部分。这种切割方式便于通过夹具对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的固定。

进一步地，所述坯料上预加工有线切割穿丝孔。穿丝孔便于电极丝的穿入，而且设置穿丝孔便于对凸轮起始位置外轮廓面的加工。

附图说明

图1是本发明凸轮的加工方法的实施例1中所加工出的凸轮的结构示意图；

图2是本发明凸轮的加工方法的实施例1中加工有线切割穿丝孔和工艺装夹孔的坯料结构示意图；

图3是本发明凸轮的加工方法的实施例1中先切割一部分凸轮外轮廓后的坯料结构示意图；

图4是本发明凸轮的加工方法的实施例1中夹具将坯料夹持固定状态的结构示意图；

图5是本发明凸轮的加工方法的实施例1中虎钳夹持坯料的结构示意图；

图6是本发明凸轮的加工方法的实施例1中虎钳夹持坯料的另一个视角的结构示意图；

图中：1-坯料，2-线切割穿丝孔，3-工艺装夹孔，4-压板，5-长腰孔，6-紧固螺栓，7-第一部分，8-第二部分，9-虎钳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例1：

凸轮的加工方法包括以下工艺路线：下料-热处理-粗车-数控铣-清洗-热处理-冷处理-热处理-清洗-线切割。

具体的，如图1至图4所示，下料时，选用坯料1的外周面的径向上的最小尺寸需大于凸轮径向上的最大尺寸，以满足后续坯料1的装夹要求和线切割工艺要求，对坯料1进行热处理以去除坯料1的内应力，便于后续加工，粗车热处理后的坯料外周面，以便于后续对坯料1进行数控铣和线切割时的装夹和圆心找正。

将外周面处理后的坯料1放置在数控铣床上，根据凸轮图纸要求，在坯料1上加工线切割穿丝孔2和工艺装夹孔3，如图2所示，清洗坯料表面毛刺，对坯料1进行热处理-冷处理-热处理后以使坯料1硬度达到凸轮图纸的设计要求。

对坯料1清洗后，装夹坯料1，最后采用慢走丝的加工方式切割坯料。

具体的，在慢走丝切割机床上，如图5和图6所示，采用虎钳9夹持坯料外周面，并找正坯料外圆和上端面，将钼丝穿过线切割穿丝孔2，根据导入慢走丝切割机床中的凸轮外轮廓加工程序加工凸轮外形，凸轮外轮廓加工程序中设置有中断程序，以在对凸轮外轮廓加工的过程中，先切割一部分凸轮外轮廓，如图3所示，然后中断对凸轮外轮廓的加工。

在凸轮外轮廓加工中断的后，采用夹具将已经切割出凸轮外轮廓的部分与坯料上凸轮外围的边料部分夹持固定。具体的，如图4所示，夹具包括两个压板4和用于穿过坯料1上工艺装夹孔3的紧固螺栓6，两个压板4上均设置有用于穿过紧固螺栓6的通孔，且两个压板4均为条形板，夹持固定时，将两个压板4分别贴装在坯料1的两个轴向端面上，并使压板4的一端与已经切割处凸轮外轮廓的部分的轴向端面接触，另一端与边料部分的轴向端面接触，具体地，在保证各压板4两端位置的情况下，使紧固螺栓6穿过两个压板4上的通孔和坯料1上的工艺装夹孔3并锁紧，从而实现已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的相对固定。

本实施例中，如图4所示，压板4上的通孔为长腰孔5，且长腰孔5的腰长沿压板4的长度方向延伸，以便于穿有紧固螺栓6的压板4在坯料端面上的移动，并确保各压板4的两端能够分别与已经切割出凸轮外轮廓的部分的端面和边料部分的端面接触，使夹具可适应设置在不同位置处的工艺装夹孔3。

夹具将已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分固定后，启动凸轮外轮廓加工程序，通过线切割切割凸轮外轮廓的剩余部分，直至完成整个凸轮外轮廓的加工。

本实施例中，凸轮的外轮廓包括第一部分7和第二部分8，如图1所示，第一部分7与凸轮转动轴线距离的最小值不小于第二部分8与凸轮转轴轴线距离的最大值，在上述线切割过程中，程序中断前，先切割出第一部分7，然后在已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分相对固定后，再切割出第二部分8，这种切割位置的先后顺序和切割方式，便于增加压板4与已经切割出凸轮外轮廓的部分之间的接触面积，从而方便压板4对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的夹持固定。

通过上述凸轮的加工方法，将凸轮外轮廓面的加工分两次进行，在两次加工过程中，使用夹具对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分夹持固定，可避免凸轮一次加工到位后凸轮从坯料1上掉落，而且还可避免在凸轮外轮廓最后切割位置处留下断痕，可提高加工后凸轮外周面的尺寸精度，提高凸轮外周面的平整度，确保凸轮外周面尺寸精度的连续性和一致性；而且凸轮的加工过程中，通过虎钳9对坯料1进行一次装夹，可减少多次装夹的找正误差，保证凸轮加工的尺寸公差精度和形位公差精度。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例2：

其与实施例1的区别在于：在对坯料进行数控铣的过程中，还可不加工工艺装夹孔，在使用夹具对已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分的夹装固定的过程中，将两个压板分别贴装在坯料的两个轴向端面上，并使各压板均与已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分接触，紧固螺栓位于坯料外侧且穿过两个压板上的通孔并锁紧，在两个压板之间的远离配料侧夹装有与坯料厚度相等的等厚体，以避免压板上压装已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分的端部翘起，从而实现已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的相对固定。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例3：

其与实施例2的区别在于：为了避免线切割凸轮外轮廓的剩余部分的过程中，凸轮与边料部分发生相对移动，夹持固定已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的夹具还可以设置多个。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例4：

其与实施例2的区别在于：夹具包括两个压板和两个紧固螺栓，压板为条形板，且压板上设有沿压板长度方向延伸的长腰孔，在使用夹具对已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分夹装固定的过程中，将两个压板分别贴装在坯料的两个轴向端面上，并使各压板均与已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分接触，两个紧固螺栓位于坯料外侧且穿过两个压板上的通孔并锁紧，两个紧固螺栓分别位于压板上长腰孔的两端，以通过两个压板的中间部分将已经切割出凸轮外轮廓的部分和边料部分夹持固定。这种夹持方式操作方便，简单，而且还可避免在坯料上加工工艺装夹孔。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例5：

其与实施例1的区别在于：压板上的通孔为圆形孔，压板呈长方形，且压板的长度满足穿有紧固螺栓的压板与已经切割出凸轮外轮廓的部分的端面接触的同时，还与边料部分的端面接触，确保夹具对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的夹装固定，而且这种设有圆形孔结构的压板便于加工。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例6：

其与实施例1的区别在于：夹具还可以包括一个压板、一个焊接有平板的螺杆以及一个与螺杆配合的螺母，压板上设有通孔，通孔为圆形孔或为长腰孔，在使用时螺杆穿过工艺装夹孔和压板上的通孔并与螺母锁紧配合，并使压板和螺栓上的平板均与已经切割出凸轮外轮廓的部分的端面接触的同时，还与边料部分的端面接触，以实现对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的相对固定。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例7：

其与实施例1的区别在于：采用两端支撑夹具在坯料的径向上对坯料的上下端面进行装夹固定，然后找正坯料圆心，这种坯料的装夹方式也可在凸轮加工过程中实现对坯料的一次装夹，可减小多次装夹的找正误差，确保凸轮加工的尺寸公差精度和形位公差精度。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例8：

其与实施例1的区别在于：当所选用坯料的外周面尺寸精度满足虎钳的装夹要求时，在装夹坯料前，还可不对坯料的外周面加工处理。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例9：

其与实施例1的区别在于：坯料上可以不加工穿丝孔，在对坯料进行线切割加工时，可直接从坯料外周面向坯料中心方向进刀，当切割到对应凸轮外轮廓的第一部分时，开始沿周向切割凸轮外轮廓。

本发明凸轮的加工方法的具体实施例10：

其与实施例1的区别在于：在对凸轮外轮廓线切割的过程中，程序中断前，可先切割出第二部分，然后在已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分相对固定后，再切割出第一部分，这种切割位置的先后顺序和切割方式，也可在程序中断过程中，通过夹具实现对已经切割出凸轮外轮廓的部分与边料部分的夹持固定。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。