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數控銑床在凸輪加工（gōng）中的運用

2022-10-13 來源：- 作者：吳子（zǐ）健杜永雄

摘要：近年來（lái）凸輪結構已經開始大範圍應用在自動化機械領域、儀器領域、操縱控（kòng）製裝置領域，具有結構簡單、緊湊的特征，能夠結合工（gōng）件的運動規（guī）律靈活性地調整輪廓曲線，隻需按照運件的運動（dòng）規律就可以將凸（tū）輪的輪廓曲線控製在標準範圍內，增強生（shēng）產（chǎn）加工工作（zuò）的便利性（xìng），但是在複雜的從動件運動規律下進行凸輪的精（jīng）確控製，需在準（zhǔn）確性設計的基（jī）礎（chǔ）上提高加工的精確（què）度。基於此，文（wén）章研究數控銑床在凸輪加工中的運用，提出幾點應用的建議，主要就是結合凸輪加工的特點，將盤形的凸輪作為（wéi）研究對象，提出數控銑床銑削的改（gǎi）進措施，旨在為增強凸輪加工的精確度、準確性提供指導。

關鍵詞：數控銑床；凸輪加工；凸輪失效

在凸輪加工的（de）過程中運用數控銑床技術時，應樹立準確的意識，遵循科學化的（de）原則要點（diǎn），按照凸輪加工的特征和需求製訂完善的方案（àn），確保在新環境下（xià）能夠不斷（duàn）提升凸輪加工的效果、質量與水平，真正意義上實現現代化、精準加工的目標（biāo）。

1、凸輪失（shī）效問題的成因

要（yào）想更好地通過數控銑床完成高質量的凸輪（lún）加（jiā）工工作，首先應研究失效問題發生的原因，按照（zhào）發生（shēng）失效問（wèn）題的具體因素針對性地（dì）進行生產的改良優化，從而（ér）提高凸輪生產的質量。主要的失效原因（yīn）為以下幾點。

1.1 變形因素

通常情況下在出現變形現象之後會導致凸輪運（yùn）動失真，主要（yào）涉及彈性類型和塑性類型兩種變形問題，隻有合理地控製彈性變形並且對極限運動狀態下的彈性變形狀況進（jìn）行管理，才能保證整體運動的精確度。對於塑性變形問題（tí），則可以利用科（kē）學選擇材料與對（duì）加工（gōng）過程控製的（de）方式加以預防，起到對凸輪精準性運動的調控作用。

1.2 磨損因素

一（yī）般情況下磨損問題主要出現在（zài）相對運動（dòng）的（de）位置，各個位置在發生磨損現象以後會導致（zhì）不同結構之間的間隙增加，甚（shèn）至會使得運動控製的（de）準確性降低，因此在使用數控銑床技（jì）術進行加工的（de）過（guò）程（chéng）中，應考慮（lǜ）磨損的影響因素。

1.3 穩（wěn）定（dìng）性（xìng）因素

穩定性是對凸輪等機器應用質量（liàng）進行衡量的核心指標，如果（guǒ）凸輪傳動係統運行期間缺乏穩定性，不能（néng）保證荷載與運動狀況的平衡性，將會（huì）引發（fā）傳動係統（tǒng）運行的（de）精準性缺陷。因此，在使用數（shù）控銑床進行加工期間，需要考慮到凸輪（lún）的穩（wěn）定性影響因（yīn）素，結合荷載變化的特點與極限荷載的情況，合理在其中設計潤滑結構和防磨損結構，使得穩定性能（néng）夠與標準相符，不會出（chū）現係統運行和使用的問題。

除了上述幾點影響因素，疲勞點蝕也會對凸輪係統的（de）正常運作造成非常（cháng）不利的危害，屬於（yú）高副接觸方麵常見的失效原因，對係（xì）統正常、穩定運作產生影響，因此在應（yīng）用數控銑床進行凸輪加工的過程中也（yě）需要考慮到疲勞點蝕的影響因素，完善生產模式與機製，從根本上增強凸輪生產的效果。

2、數控銑床在凸（tū）輪加工（gōng）中的應（yīng）用措施

2.1 各項加工指標的控製

（1）嚴格控製粗糙度。據調查（chá），使用數控銑床進（jìn）行凸輪的生產如果存在表麵粗糙的問題，將會引發係統應用早期磨損失效的嚴重後果。因（yīn）此，在加（jiā）工的過程（chéng）中（zhōng）必須嚴格進行粗糙（cāo）度的管理和控製，一般（bān）凸輪應（yīng）結合 Ra≤ 1.6μm的標準生（shēng）產，高（gāo）速性的凸輪（lún）則（zé）需要按照 Ra≤ 0.4μm 的標準（zhǔn）進行生（shēng）產。如果存在溝槽的部分，考慮（lǜ）到輪廓（kuò）加工的難度高於平麵區域的加工難度（dù），則（zé）需要適當地降低表麵粗（cū）糙度方麵的指標（biāo）要（yào）求，以（yǐ）免因為加（jiā）工難度過高而出現問題。

（2）嚴格控（kòng）製輪廓曲線。通常情況下，一旦輪廓曲線與其對（duì）應（yīng）的回轉中心存（cún）在位置偏差，將會導致在（zài）磨削的過程中出現嚴重偏差問題，故（gù）應結合問（wèn）題的發生特點（diǎn）積極應用國內外（wài）先進的多弧麵（miàn）分度凸輪（lún）專業性的精密磨床設（shè）備和係統，此類設備在應用（yòng）的過（guò）程中可以將磨削加工的精度控製在 0.002mm 之（zhī）下（xià），值得推廣與普及。

（3）嚴格（gé）控製幾何形狀。凸輪的表（biǎo）麵輪廓指標包含曲（qǔ）麵形狀方麵的加工標準，可以在實（shí）際曲麵加工過程中對（duì）理想曲麵進行變動的（de）數量控製。如果屬於常規低速輕載類型（xíng）的外力鎖合（hé）凸輪係統，在數控銑床加工的過程中隻需將輪廓控製為光滑、連續的狀態即可，就算存在徑向（xiàng）類（lèi）型的誤差也可以保證凸輪係統的正（zhèng）常應用；如果是幾何鎖合類（lèi）型的凸輪係統，如共軛凸輪係統在誤（wù）差方麵具有一定的敏感性，則需要在數控銑床加（jiā）工的環節中將誤差控製在 0.02mm之下，以免影響凸輪係統的正常應（yīng）用；如果是（shì）單滾子（zǐ）溝槽類型的凸輪係統，就應在（zài）數控銑床（chuáng）加工（gōng）的階段嚴格對滾子部分、溝槽部分相互之（zhī）間的間隙數量進行控（kòng）製，將誤差維持在 0.015 ～ 0.025mm，保證生產的精確度；如（rú）果是高速運行的凸輪係統，那麽應將輪（lún）廓（kuò）的幾何尺寸、外形誤差維持在（zài） 0.02mm 之下，保（bǎo）證（zhèng）凸輪（lún）係統後續應用的精確度、穩定性。

（4）嚴格控製基準孔公差（chà）。如果凸輪加（jiā）工過程中的（de）基準孔公差精確度要求很低，可以選擇（zé） H8、H9 類型；如果精確度要求一般，可以選擇 H8、H7 類型；如果對（duì）精確度的要求較高，可以（yǐ）選擇 H7 類（lèi）型（xíng）；如果對精確度的要求超高，可以選擇 H6 類型，從而使基準孔（kǒng）的公差維持（chí）在標準範圍之內（nèi），滿足數（shù）控銑床生產的標準。

2.2 加工材料的合理選用

目前我國在數控銑床加工凸輪的（de）過程中主要使（shǐ）用低碳鋼材料、中碳鋼材料、珠光體可鍛（duàn）鑄鐵材料、珠光體球墨鑄（zhù）鐵材料等，利用熔鑄工藝（yì）技術方式、熱處理技術方（fāng）式等起到凸輪與軸各個受（shòu）摩擦位置的強化作用（yòng）。各種材料（liào）在應用的過程中，如使用碳鋼材料表（biǎo）麵淬火工（gōng）藝（yì）技術生產凸輪，很容易出現擦傷的問題。低碳鋼材料滲碳淬火工藝技術生產雖然能夠改善抗擦傷的性能，但是滲碳技術應用期間生產（chǎn）周期很長，容易（yì）發生變形的問題。

因此，建（jiàn）議在實際加工期間積極使用新型的鋼（gāng）鉬錫蠕墨鑄（zhù）鐵材料，此類（lèi）材料在（zài）應用（yòng）的過（guò）程中，通過數控（kòng）銑床的高頻淬火生產凸輪係統，能夠和 15Cr 鋼滲碳淬火技術之（zhī）間（jiān）相互（hù）匹配，改（gǎi）善抗擦傷的性能，應用的效果比 45 鋼高頻淬火生產技術好很多，耐磨性能高，在與荷載相互接觸的情況下可以保證（zhèng）持久性能符合標準，因此在生產的過程中應（yīng）重點使用鋼（gāng）鉬錫蠕墨鑄鐵材料，延長凸輪的應用壽命，降（jiàng）低數控銑床生產加工成本，確保取得良好的效益。

2.3 合理選擇使用切削技術

目前在（zài）數（shù）控銑床加（jiā）工凸輪的過（guò）程中主要使用數控銑（xǐ）床的電火花切削措施、仿形切削措施（shī）等（děng），如果屬於大批（pī）量的凸輪生產則（zé）可以通過仿形數（shù）控銑（xǐ）床（chuáng）切削措（cuò）施，對於精確度要（yào）求較高的工件（jiàn）則配合使用磨削方（fāng）式加（jiā）工處理。目前計（jì）算機信息（xī）技術已經（jīng）開始在我國數控銑床生產（chǎn）領域得（dé）到應用，為（wéi）保證凸（tū）輪加工過程中切削的質量和精確度，應將計（jì）算機係統（tǒng）與數控銑床相互整合，保證凸輪的生產質量（liàng）、切削精度。

2.4 強化普通（tōng）銑床的改（gǎi）造

目前在數（shù）控銑床加工（gōng）凸輪的過程中主要使用直角坐標逐點對比插補的方式形（xíng）成運動軌跡，原理就是刀具結合零部件的具體軌跡運行（háng）要求，通過設（shè）置加工的軌跡來逐點連續性地對比刀具和部件的輪廓軌（guǐ）跡位置情況（kuàng），按照對比的（de）結果明確下一步（bù）坐（zuò）標方向，最大程度上預防出（chū）現誤差問題。應用逐點比較插補的措（cuò）施（shī）執行斜線插補操作期間，各個步（bù）驟都需要進（jìn）行加工點瞬（shùn）間坐標、規定性的零部件輪廓軌跡（jì）相互（hù）距離的比較分析，以此為基（jī）礎明確（què）下一個（gè）生產工（gōng）序的走向指標，當加（jiā）工點的位置進入輪廓軌跡的外側區域，下（xià）一（yī）步操作就需（xū）控製內部輪廓軌跡，相同的，加工點的位（wèi）置進入輪廓軌跡內側（cè）區域，下一步操作（zuò）就會對外部輪廓軌跡進行控製，這樣可以將偏差控製在一定範圍之內，獲得與

預先規定相同的輪廓軌跡。為增強數控銑床的加工精確度、軌跡控製效果（guǒ），在改造期間可以通過向步進電機連接圓盤工作台的形式設置輸入蝸杆，使得坐標能夠（gòu）在加工期間的控製旋轉運動，在使用斜線的指令執行加工工作期間，還可以使得兩條直線運動之間相互聯動轉變成為一條直（zhí）線運動、另外一條（tiáo）直線旋轉運動的聯動形式（shì），插補（bǔ）歸集方麵的曲線成為圓弧（hú）與（yǔ）直線之間相互連接的部（bù）分，插補操作更加精準、更加合理（lǐ）。此類改造方式的優勢在於能夠提升凸輪生產加（jiā）工的準確性、精確性，預防出現表麵過於粗糙的問題，將粗糙度控製（zhì）在標準（zhǔn）範圍之內，提升精加工、高（gāo）質量生產的有效性，與凸輪加工要（yào）求、生產係統（tǒng）的標準規定相符。

3、結束語

綜上所述，凸輪應用的過程中經常會由於變（biàn）形問題、磨損問題和穩定性問題出現失效的現象，嚴（yán）重影響（xiǎng）使（shǐ）用的（de）準確度和性能。因此，在使用數控銑床進行加工生（shēng）產的過程中應結合失效發生原因，合理控製各類指標（biāo）、數值，科學選擇使（shǐ）用原材料，加大普通銑床的改造（zào）力度，增強切削技術應（yīng）用效果，確保在合理使用各類技術的情況（kuàng）下增強生產加工質量。

來源：

1. 佛山市南海區第一職業技術學校吳子健

2. 佛山市（shì）南海華達高木模具有（yǒu）限公司杜永雄

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