數控銑床在凸輪（lún）加工（gōng）中的運用

近年來（lái），凸輪結構已廣泛（fàn）應用於自動化機械、儀（yí）器（qì）儀表和控製裝置等領域。它具有結構簡單緊湊的（de）特點，能根據工件的運動規律靈活調整輪廓曲線。隻需（xū）根（gēn）據（jù）載體的運動規律就可（kě）以將凸輪的輪廓曲線控製在標準範圍內，提高了生產加工的便利性。然而，要精確控製複雜（zá）從動件運動（dòng）規律下的凸輪，就必須在精確設計的（de）基礎上提高加工精度。基於此，本文對數控（kòng）銑床在（zài）凸輪加工中的應用進行了研究，並提（tí）出了一些建議，主要是結合凸輪加工的特點，以盤形凸輪為研究對象（xiàng），提出了數控銑床的改進措施，旨在為（wéi）提高凸輪加工的精度和準確度提供指導。

在凸輪加工過程中應用數控銑床技術時，應樹立準確（què）的（de）意識，遵循科學的原則和要點，根據凸輪加（jiā）工的特點和要求製定完善的方案，確保凸輪加工（gōng）的效果、質量和水（shuǐ）平在新環境下不斷提高，真（zhēn）正實現現代化、精密化加工（gōng）的目標。

01

凸輪故障的（de）原因

要（yào）想用數控銑床完成高質量的凸輪加（jiā）工，首先要研究故障問題（tí）產生的原因，並根據故障問題的具體因素對生產進（jìn）行改進和優化，從而提高凸輪生產的（de）質量。主要失敗原因如下。

1.1

變形因子

通常，變形現象會導致凸輪運（yùn）動畸變，主（zhǔ）要涉及兩種變形問題:彈性變形和塑性變（biàn）形。隻有合理控製彈性變形，管理極限運動狀態下的彈性變（biàn）形，才能（néng）保證整體運動的準確性。對於塑性變形，可以采用科學的材料選擇和加工（gōng）工藝控製來防止，可以起到調節凸輪精確運動的作用。

1.2

磨損因素

一般來（lái）說，磨損問題主要發生在相對運動的位置。各個位置出現磨損現象（xiàng）後，不（bú）同結構之（zhī）間的間隙會加大，甚至會降低運動控（kòng）製的精度。因此，在數控銑（xǐ）床加工過程中應考慮磨損的影響因素。

1.3

剛性係（xì）數

穩定性（xìng）是（shì）衡量凸輪等機（jī）器應用質量的核心指標。如果凸輪傳動係統在運行（háng）過（guò）程中缺乏穩定性，就不能保證（zhèng）載荷和運動之（zhī）間的平衡，從而導致傳動係統的精（jīng）度缺陷（xiàn）。因此（cǐ），在用數控銑床加工時，要考慮到凸輪穩定性的影響因素，結合載荷變化的特點和極限載荷（hé）的情況（kuàng），合理設計其中的（de）潤滑結構和防磨結構，使穩定（dìng）性符合標（biāo）準（zhǔn），係統運行和使用不會出現（xiàn）問題。

除上述因素外，疲勞點蝕還會對凸輪係統（tǒng）的正常運行造成非常不（bú）利的危害，這（zhè）是高副（fù）接觸中常見的失效原因，影響（xiǎng）係統的正常穩定運行。因此，有必要考慮數控銑床加工凸（tū）輪過程（chéng）中疲勞點蝕的影響因素，改進生產方式和機製，從根本上提升凸輪生產的效果。

02

數控銑床在凸輪加工中的（de）應用措施

2.1

各種加（jiā）工指標的（de）控製

(1)嚴格控製平整度。據調查，用數控銑床生產凸輪，如果（guǒ）出現表麵粗糙的問題，會導致係統早期磨損和（hé）失效的嚴重後果。因此，在（zài）加工（gōng）過程中必須嚴格管理和控製粗糙度。一般凸輪按Ra≤ 1.6μm的標準生（shēng）產，高速凸輪按Ra≤ 0.4μm m的標準生產，如果有溝槽，考慮到輪廓的加工（gōng）難度高於平麵區域，需要適當降低表麵（miàn）粗（cū）糙度的指標要求，避免加工（gōng）難度過高帶來的問題。

(2)嚴格控製輪廓曲線。一般情（qíng）況下，一旦輪（lún）廓曲線與其對應（yīng）的旋轉（zhuǎn）中（zhōng）心存在位置偏差，就會導致磨削過（guò）程中出現嚴重偏差。因此，應結合問題的發生（shēng）特點，積極應用國內外先（xiān）進（jìn）的多弧麵分度凸輪專業（yè）精密磨床設備和係統。這種設（shè）備在應用過程中可（kě）以將磨削精度控製在0.002mm以下，值得（dé）推廣（guǎng）。

(3)嚴（yán）格控（kòng）製幾（jǐ）何尺寸。凸輪的表麵輪（lún）廓指數包含了表麵形（xíng）狀的加工標準，可以（yǐ）控製實際表麵加工過程中理想表麵的變化次數。如果屬於常規的（de）低速輕載型外力鎖（suǒ）緊凸輪係（xì）統，隻需要（yào）在數控（kòng）銑（xǐ）削過程中將輪廓控製到（dào）光滑（huá）連續（xù）的狀態，即使存在徑向誤差（chà），也（yě）能保證凸輪係統的正（zhèng）常應用。如果是幾何鎖緊凸輪係統，比如共軛凸（tū）輪係統，對誤（wù）差有一定的敏感（gǎn）性，在數控銑床加工過（guò）程中就要把誤差控製在0.02mm以下，以免影響（xiǎng）凸輪係統的正常應用。如果（guǒ）是單滾子（zǐ）槽式凸（tū）輪係統，在數控銑床的加工階段應嚴格控製滾（gǔn）子部分與槽部分的間隙，誤差應保持（chí）在0.015 ~ 0.025mm，以保（bǎo）證生（shēng）產精度。如果是（shì）高（gāo）速（sù）凸輪係（xì）統（tǒng），輪廓的幾何（hé）尺寸和形狀誤差應（yīng）保持在0.02mm以下，以保證凸輪（lún）係統（tǒng）後續應（yīng）用的精度和穩定性。

(4)嚴格控製基準（zhǔn）孔的公差。如果凸輪加工過（guò）程中基準孔的公差精度很低，可以選用H8和H9型。如果精度要求一般，可以選擇H8、H7型（xíng）；如果對精度要求高，可以選擇H7型；如果（guǒ）對精度要求太高，可以選擇（zé）H6型，這樣可以（yǐ）使基準孔的（de）公差保持在（zài）標準範圍內，滿足數控銑床的生產標準。

2.2

加工材料的（de）合理選擇

目前，我國數控銑床（chuáng）加工凸（tū）輪的（de）工藝主要采用低碳鋼、中碳鋼、珠光體可（kě）鍛鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵等。采用熔鑄技術和熱處理技術強化凸輪（lún）與軸之間的摩擦部位。在各種材料的應用過程中，例如用碳鋼表麵（miàn）淬火工藝生產凸輪，很容（róng）易被（bèi）劃傷。低碳鋼滲碳（tàn）淬火技術（shù）的生產雖（suī）然可以提高抗劃傷性，但是（shì）在滲碳技（jì）術的應用（yòng）過程中生產周期很長，容易產（chǎn）生變（biàn）形。

因此，建議在實際加工過程中積極使用新型鋼鉬錫蠕墨鑄鐵材料。在應用過（guò）程中，這種材料可以通過（guò）數控銑床的高頻淬火生產cam係統，與15Cr鋼的滲碳淬火工藝相匹配（pèi），提高抗劃傷（shāng）性。使用效果比45鋼（gāng）高頻淬火生產工藝好很（hěn）多（duō），耐磨性高（gāo），能保（bǎo）證在與載荷相互接觸的情況下耐（nài）久性達標。因此，在生產過程中，應重點使用鋼鉬錫蠕墨鑄鐵（tiě），延長凸輪的（de）使用壽（shòu）命，降（jiàng）低數控（kòng）銑床的生產加（jiā）工（gōng）成本，保（bǎo）證良好的效益（yì）。

2.3

合理選擇和使用切割技術。

目前，在數控銑床（chuáng）加工凸輪的過程中，主要采（cǎi）用電火花切割方法和（hé）仿形切割（gē）方法。如果大批量生產凸輪，可以通（tōng）過仿數控銑床采（cǎi）取切削措施，對精度要求高的工件可以通過（guò）磨削加（jiā）工。目前，計算機信息（xī）技術已經在我國數控銑床（chuáng）生（shēng）產領（lǐng）域得到應用。為了保（bǎo）證凸輪加工過（guò）程中的切削質量和精度（dù），計算（suàn）機係統和數控銑（xǐ）床應相（xiàng）互集成，以保證凸輪的生產質量和切削精度（dù）。

2.4

加強普通銑床的改造

目前，在數控銑床加工凸（tū）輪的過程中，運動軌跡主要由直角坐標逐點比較插補形成。原理是（shì）通過設（shè）定加工軌跡，不斷逐點比（bǐ）較（jiào）刀具和零件的（de）輪（lún）廓軌跡位置，根據比較結果確定下一步的坐標方向，最大（dà）限（xiàn）度地防止（zhǐ）誤差。在采用逐點比較插補的對角插補運算過程中，每一步（bù）都需要比較分析加工點的瞬時坐標和零件規定輪廓（kuò）軌跡之間（jiān）的相互距離，並在此基礎（chǔ）上確定下一步生產工（gōng）序的趨勢指標。當加工點的位置（zhì）進入（rù）輪廓軌跡的外側區域時，下一步操作需要控製內（nèi）側輪廓軌跡（jì）。同樣，加工點的位置進入輪廓軌（guǐ）跡的（de）內側區域，下一步操作（zuò）會控製（zhì）外側輪廓軌跡，這樣偏差就可（kě）以控製在（zài）一定範圍內。

預（yù）先（xiān）定義相（xiàng）同的輪廓軌跡。為了增強（qiáng）數控銑床的加工（gōng）精度和軌跡控製效果，在（zài）改（gǎi）造過程中，可以通過將步進電機連接到圓盤工作（zuò）台來設定輸入蝸杆，使坐標在加工過（guò）程（chéng）中控製旋轉運動。在使用對角線命令執行加工工作的過程中，兩個線性運（yùn）動之間的聯動可以轉換（huàn）成一個線性運動（dòng）和另一個線性旋轉運動的聯動形式。插值集（jí）合的曲（qǔ）線成為（wéi）圓（yuán）弧和直線連（lián）接（jiē）的部分，插值運算更加準確合理。這種改造（zào）方法的優點是（shì）可以提高凸輪生產加工的精度和精密度，防止（zhǐ）表麵過於粗糙，將粗糙度控（kòng）製在標準範圍內，提高精加工和高質量生產的（de）有效性，符合凸輪加工的要求和生產係（xì）統的標準。

03

結束語

綜上所（suǒ）述，在凸輪（lún）應用過（guò）程中，由於變形（xíng）問題、磨損問題、穩定性問題（tí），經常出現故障，嚴重影響使用的精度和性能。因此，在使用數控銑床進行（háng）加工生產的過程中，應結合故障（zhàng）原因，合理控製各項指標和數（shù）值（zhí），科學選擇原材（cái）料，加大（dà）普通銑床的（de）改造力度，增強切削技術的應用效果，確保在合理使用各種技術的情況下，能夠提升生（shēng）產加工質量。