[发明专利]一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法

说明书

本发明提供一种用于蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法，装置包括工件、夹持工件并能够带动工件绕其回转中心线作旋转运动的夹具、位于工件上方并垂直于其回转中心线的固定导轨、设置于固定导轨上的滑块、与滑块上设置的转动副连接的连接架、固定于连接架上的电主轴和装夹于电主轴上的旋转切削刀具。本发明基于范成运动原理，即用工件替代原蜗杆型分度凸轮机构的蜗杆型凸轮，用刀具替代原蜗杆型分度凸轮机构分度盘上的滚子。该装置具有结构合理，便于操作，无需复杂的数控加工编程，加工精度高等优点，满足当今社会对高速、高精度运动的蜗杆型分度凸轮加工制造需求。

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法。

背景技术

蜗杆型分度凸轮机构广泛应用于机械装备的运动控制，其可以将凸轮的连续转动输入转变为分度盘的间隙转动输出。在传统的蜗杆型分度凸轮加工过程中，通常采用手工描点划线、拟合轮廓、铣床粗铣和手工精修等加工工艺方法。传统加工工艺方法不仅加工周期长、操作难度大，且加工精度低、可靠性差，难以满足机械装备高速、高精度运转的要求。随着现代数控加工技术的迅速发展，采用现代数控编程加工技术对凸轮进行加工制造成为目前凸轮加工较为理想的方法，并得到了广泛的应用。这一方法虽能有效提高一般凸轮的加工效率及精度，但一旦遇到较为复杂的难以通过函数式表示的凸轮轮廓曲面时，数控加工编程变得尤为困难。使得此类蜗杆型分度凸轮的生产成本极大提高，而生产效率则大幅降低。因此，如何找出一种低成本、高效率、无需复杂的数控加工编程、高精度的蜗杆型分度凸轮加工方法及其加工装置成为目前制造业的一大技术难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种蜗杆型分度凸轮的加工装置及方法，具有低成本、高效率、无需复杂的数控加工编程、高精度等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蜗杆型分度凸轮加工装置，包括工件、夹持工件并能够带动工件绕其回转中心线作旋转运动的夹具、位于工件上方并垂直于其回转中心线的固定导轨、设置于固定导轨上的滑块、与滑块上设置的转动副连接的连接架、固定于连接架上的电主轴和装夹于电主轴上的旋转切削刀具。

基于上述加工装置的加工方法，包括如下步骤：

步骤1：调节连接架与固定导轨的夹角，调整滑块位于固定导轨上的高度，使刀具跟随连接架摆动后能接触到工件；

步骤2：启动夹具，使工件绕其回转中心线作旋转运动；同时，启动电主轴，使刀具旋转；

步骤3：改变连接架与固定导轨的角度α，使其以角速度ω₂绕滑块上转动副中心连续自工件一侧端面向另一侧端面摆动，刀具到达工件的另一侧端面时，完成一次凸轮轮廓曲面切削加工；逐步减小滑块与工件中心轴线之间的距离，使切削深度不断增加；

步骤4：重复步骤1、2和3，对工件的凸轮轮廓曲面切削至设计要求深度为止。

本发明的有益效果是：本发明基于范成运动原理，即用工件替代原蜗杆型分度凸轮机构的蜗杆型凸轮，用刀具替代原蜗杆型分度凸轮机构分度盘上的滚子。工件转动和刀具跟随连接架摆动之间的相对运动关系，完全符合原蜗杆型分度凸轮机构中蜗杆型凸轮转动和滚子跟随分度盘摆动之间的相对运动关系，即：ω₇/ω₂＝ω_凸轮/ω_滚子，式中，ω₇为工件转动角速度，ω₂为连接架摆动角速度。该装置具有结构合理，便于操作，无需复杂的数控加工编程，加工精度高等优点，满足当今社会对高速、高精度运动的蜗杆型分度凸轮加工制造需求。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图中标号：1、滑块；2、连接架；3、电主轴；4、刀具；5、夹具；6、固定导轨；7、工件。