Atc装置的新型组合凸轮机构设计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种数控机械运动系统，特别是通过凸轮式自动换刀机械手装置实现其高速、高精度的运动特性和动力特性，且同时，具有丰富灵活的凸轮曲线可供选择，以满足各种复杂运动控制要求，属于数控机械领域。
【背景技术】
[0002]在我国现有的ATC机构中为了提高该机构的啮合刚度和动态特性，保证高精度的机构输出要求采用双侧强约束，即分度盘滚子轮齿与分度凸轮齿廓面在机构运动过程中实现无侧隙啮合。因无侧隙啮合，滚子同凸轮槽的左、右两侧廓面同时接触时，滚子无法回转，处于一种近似“纯滑动”的状态；在定位段与分度段转换瞬间，滚子同凸轮廓面间还将产生“柔性冲击”，对滚子使用寿命
十分不利，必将在共轭曲面间产生严重的磨损，影响机构的使用寿命。双侧约束所带来的另一个重要问题是必须提高弧面凸轮分度机构的制造精度，因而显著增加了制造成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:基于数控技术和机械运动技术，设计一种新型的组合凸轮机构。该凸轮机构不但具有一般的凸轮机构功能，而且集高速、高精度、低噪音、高刚性和高效率功能于一体，能够最大限度的满足数控中心的要求。
[0004]本发明中提出一种满足快速、高精度、间歇运动要求的新型组合凸轮机构驱动式ATC装置的基本构想，即改变观察和研究弧面凸轮分度机构的角度，从高副机构共轭曲面原理的层面上，应用高副传动机构的原理和相关成熟技术来研究弧面凸轮分度机构。首先将此种机构分度盘滚子齿式轮齿的工作廓面，由现在的圆柱面、圆锥面改变为球形曲面；将滚子齿的回转轴线由分度盘的径向改变为切向，使分度盘轮齿的实际工作廓面改变为左、右对称的两个半球冠，
它们可以分别绕同一切向轴线回转，用双半球形滚子齿替代圆柱或圆锥滚子齿，以解决在无侧隙条件下滚子齿的回转与廓面的磨损问题。并利用点啮合化技术对分度盘球形齿廓面修形，以解决因中心距的调整而带来的共轭失配，降低结构的误差敏度，提高机构装置对误差的适应性和系统的动态性能，实现ATC装置中组合机构在结构设计上的探索和创新。
【附图说明】
[0005]图1是本发明组合凸轮机构示意图；
图2是ATC实体模型。
【具体实施方式】
[0006]本发明主要用于解决ATC装置中弧面凸轮分度机构因采用双侧约束与机构制造误差之间的矛盾，实现分度盘滚子齿与分度凸轮共轭廓面之间在机构动、静工作全程上最大限度地实现工程意义下的“纯滚动”，减少共轭齿廓面的磨损，提高装置的使用寿命，改善ATC装置的动力学性能。
[0007]本发明根据研究问题的特点，主要的工作如下:
(I)自动换刀机械手运动循环图的设计和凸轮从动件运动规律的选择根据自动换刀机械手的工作原理和要求，设计凸轮组合机构的工作循环图，选择合适的凸轮从动件运动规律。
[0008](2)双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的原理及啮合特性分析
将工程上成熟的蜗轮蜗杆传动原理与技术，引入到双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的研究中，建立新型双半球形滚子齿式弧面分度凸轮与分度盘共轭廓面的曲面方程，讨论几何参数的选择原则，分析其接触线的分布规律，共轭的界限与干涉条件、诱导曲率等。
[0009](3)双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的媒介共轭点啮合技术
利用媒介共轭点啮合理论，确定双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的点啮合化方法，建立点啮合双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的数学模型，以及接触迹、啮合线方程、点啮合的接触域和误差敏度分析等。
【主权项】
1.一种ATC装置的新型组合凸轮机构设计，通过凸轮式自动换刀机械手装置实现其高速、高精度的运动特性和动力特性，且同时，具有丰富灵活的凸轮曲线可供选择，以满足各种复杂运动控制要求，属于数控机械领域。
2.根据权利要求1所述ATC装置的新型组合凸轮机构设计，其特征在于，所述组合凸轮机构设计系统要有一个凸轮式自动换刀机械手装置实现其高速、高精度的运动特性和动力特性，且同时，具有丰富灵活的凸轮曲线可供选择，以满足各种复杂运动控制要求。
【专利摘要】本发明公开了一种基于数控技术和机械运动技术的ATC装置的新型组合凸轮机构设计系统，其特征在于：该凸轮机构是一种高速、高精度空间垂直轴传动分度机构，这种机构具有良好的运动特性和动力特性，具有丰富灵活的凸轮曲线可供选择，以满足各种复杂运动控制要求，同时，操作简便，可以实现大规模铺开应用。
【IPC分类】F16H53-00
【公开号】CN104696479
【申请号】CN201310657112
【发明人】白茂东
【申请人】白茂东
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日