數控銑（xǐ）床在凸輪加工中的運用

近年來，凸輪結構（gòu）已廣泛應用於自動化機械、儀器儀（yí）表和控製裝置等領域（yù）。它具有結構簡單緊湊的特（tè）點，能根（gēn）據工件的運動規律靈活調整輪（lún）廓曲線。隻需根據（jù）載體（tǐ）的運動規律就可以將凸輪（lún）的輪廓（kuò）曲線控製在（zài）標準範圍內，提（tí）高了生產（chǎn）加工的便利性。然而，要精確（què）控製複雜從動件運動規律下的凸輪，就必須在精（jīng）確設計的基（jī）礎上提高加工精度。基於此，本文對數控（kòng）銑床在凸輪加工中的應用進行了（le）研究，並提出了一些建（jiàn）議，主要是結合凸（tū）輪加工的特（tè）點，以盤（pán）形凸輪為研（yán）究對象，提出了數控（kòng）銑床（chuáng）的改進措施，旨在為提高（gāo）凸輪加工的精度和準確度（dù）提供指導。

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

1.凸輪故障的原因

要想用數控銑床完成（chéng）高質量的凸輪加（jiā）工，首先要研（yán）究故障（zhàng）問題產生的原因，並根據故障（zhàng）問題的（de）具體因素對生產進行改進和優化，從而提高凸輪生產的質量。主要失敗（bài）原因如下。

1.1變（biàn）形因素

通常，變（biàn）形現（xiàn）象會導致凸輪運動（dòng）畸變，主要涉及兩種變形問（wèn）題:彈性變形和塑性（xìng）變形。隻（zhī）有合理控製彈性變形，管理（lǐ）極限運動狀態下的彈性變形，才能保證整體運動的準確性。對於塑性變形（xíng），可以采用科學的材料選擇和加工工（gōng）藝控製來防止（zhǐ），可（kě）以起到調節（jiē）凸輪精確運動的作用。

1.2磨損因素

一般來說，磨損問題主要發生在相對運動的位置（zhì）。各個位（wèi）置出現磨損現象後，不同結構（gòu）之間的間隙會加大，甚至會降低運動控製的精（jīng）度。因此，在數控銑床加工過程中（zhōng）應考慮磨損的影響因素。

1.3穩定性（xìng）因素

穩（wěn）定性（xìng）是衡量凸輪等機器應用質量的核心指標。如果凸輪傳（chuán）動係統（tǒng）在運行過程中缺乏穩定性，就不能保證載荷（hé）和運動之間的平衡，從而（ér）導（dǎo）致傳動係統的（de）精度缺陷。因此，在用數控銑床加工時，要考慮（lǜ）到凸輪穩定性的影響因素，結合載荷變化的特點和（hé）極（jí）限載荷的情況，合理設計其（qí）中的潤滑結（jié）構和防磨結構，使穩定性（xìng）符合標準，係統運行和使用不（bú）會出現問題。

除上述因素外，疲勞點蝕（shí）還會對（duì）凸輪係統（tǒng）的正常（cháng）運行造成非常（cháng）不利的危害，這是高副接觸中常見的失效原因（yīn），影響係統的正常穩定運（yùn）行。因此，有必要考慮數控銑床加工凸輪（lún）過程中疲勞點蝕（shí）的（de）影（yǐng）響因素，改進生產方式（shì）和機製，從根本上（shàng）提升凸輪生產的效果。

2.數控銑床（chuáng）在凸輪加工中的應用措施

2.1各種加（jiā）工指（zhǐ）標（biāo）的控製

(1)嚴格控製平整度。據調查，用數控銑床生產凸輪，如果出現表麵粗糙的問題，會導致係統早期磨損和失效的嚴重後果。因此，在加工（gōng）過（guò）程中必須嚴（yán）格管理和控製（zhì）粗（cū）糙度。一般凸（tū）輪按Ra≤ 1.6μm的標準生產，高速凸（tū）輪按Ra≤ 0.4μm m的（de）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（xū）要適當降低表麵粗糙度的指標要求（qiú），避（bì）免加工難度過（guò）高帶來的問題。

(2)嚴格控製輪廓（kuò）曲（qǔ）線。一般情（qíng）況（kuàng）下，一旦輪廓曲線與其對（duì）應的（de）旋轉中心（xīn）存在（zài）位置偏差，就（jiù）會導致磨削過程中出現嚴重偏差。因此，應結合問（wèn）題的發生特點，積極應用國（guó）內（nèi）外先進的多弧麵分度凸輪專業精密（mì）磨床設（shè）備和係統（tǒng）。這種設備在應用過程中可以將磨（mó）削精度控製在0.002mm以下，值得推廣。

(3)嚴格控製幾（jǐ）何尺寸。凸輪（lún）的（de）表麵輪廓指（zhǐ）數包含了表麵形狀（zhuàng）的加工標準，可以控製實際表麵加工過程中（zhōng）理（lǐ）想表麵的變（biàn）化次數。如果（guǒ）屬於常（cháng）規的低速輕載型外力（lì）鎖緊凸（tū）輪係統，隻需要在數控銑削過程中將輪廓控製到（dào）光滑連續的狀（zhuàng）態，即使存在徑向誤差，也能保證凸輪係統的正常應用。如果是幾何鎖緊凸輪係統，比如共軛凸輪係統，對（duì）誤差有一定的敏感性（xìng），在數控銑床加工過程（chéng）中就要把誤（wù）差（chà）控製在0.02mm以下，以免影響凸輪係統的正常應用。如果是單滾子槽式凸輪係統（tǒng），在數控銑（xǐ）床的加工階段（duàn）應嚴格控（kòng）製滾子（zǐ）部分（fèn）與槽部分的間隙，誤（wù）差應保持在0.015 ~ 0.025mm，以保證生產精度。如（rú）果（guǒ）是（shì）高（gāo）速凸（tū）輪係統，輪廓的幾何尺寸和形狀誤差應保持在0.02mm以下，以保證凸輪（lún）係（xì）統後續應用的精度（dù）和穩定性。

(4)嚴格控製基準孔的公差。如果凸輪加工過程中基準孔的公（gōng）差精度很低，可以（yǐ）選用H8和H9型。如果（guǒ）精度要求一般，可以選（xuǎn）擇H8、H7型；如果對精（jīng）度要求高（gāo），可以選擇H7型；如果對精度要求太高，可以選擇H6型，這樣可以使基（jī）準孔的公差保持在標準範圍內，滿足數控銑（xǐ）床（chuáng）的生產標準。

2.2合理選擇加工材料

目前，我國（guó）數控銑（xǐ）床加工凸輪的工（gōng）藝（yì）主要采用（yòng）低碳（tàn）鋼、中碳（tàn）鋼、珠光體可鍛鑄鐵（tiě）、珠光體球（qiú）墨鑄鐵等。采用熔（róng）鑄技術和熱處理技術強化凸輪與軸之間的摩擦部位。在各種（zhǒng）材料的應用過程中，例如用碳鋼（gāng）表麵淬火工藝生產凸輪，很（hěn）容易被（bèi）劃傷。低碳鋼滲碳淬火技術的生產雖然可以提高抗劃傷性，但是在滲碳技術的應用過程中生產周期很長，容易產生變形。

因此，建議在實際加（jiā）工過程中積極使用新（xīn）型鋼鉬錫蠕墨鑄（zhù）鐵材料（liào）。在應用過程中，這種（zhǒng）材料可以通過數控銑床的高頻淬火生產cam係統，與15Cr鋼的滲碳（tàn）淬火工藝相匹配，提高抗劃傷性。使用效果遠優於45鋼高頻淬火生產工藝，耐磨性高，在與負載（zǎi）相互接（jiē）觸（chù）的（de）情況下（xià），耐久性能達到標準。因此，在生產過程中，應重點使用鋼鉬錫蠕墨鑄鐵，延長凸輪的使用壽命，降低數控銑床的生產加工成本，保證良（liáng）好的效益。

2.3合理選擇切割工藝

目前，在數控銑床（chuáng）加工凸輪的過程（chéng）中，主要采用電火花切割方（fāng）法和仿形切割方法。如果大批量生產凸輪，可（kě）以通過仿數控銑床采（cǎi）取切削措施，對精度要求高的工件可以通過磨削加工。目前，計算機信息技術已經在我國（guó）數控銑床生產（chǎn）領域得到（dào）應用。為了保證凸（tū）輪加工過程中的切削質量和精度，計算（suàn）機係（xì）統和數控銑床（chuáng）應相互集成，以保證凸輪的生產質（zhì）量和切削精（jīng）度。

2.4加（jiā）強普通（tōng）銑床的改造（zào）。

目前，在（zài）數控銑床加工凸輪的過程中，運動軌跡主要由直角坐標逐點比較插補形（xíng）成。原理是通過設定加工軌跡（jì），不（bú）斷逐點比較刀具和零件的輪廓軌跡（jì）位置，根（gēn）據（jù）比（bǐ）較結果確定（dìng）下一步的坐標方（fāng）向，最大限度地防（fáng）止（zhǐ）誤差。在采用逐點（diǎn）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（zuò）標和零件規定輪廓軌跡之間的相互距（jù）離，並在此基礎上確定下一（yī）步生產工序的趨勢指標。當加工點的位置進入輪（lún）廓軌跡的外側區域（yù）時，下（xià）一步操（cāo）作需要控製（zhì）內側輪廓軌跡。同樣，加工點的位置進入輪廓軌跡的內側區域，下一步操作會控製外側輪廓軌跡，這樣偏差就可以控製在一定（dìng）範圍內。

預（yù）先定義相同的輪廓軌跡。為了（le）增強數控銑床（chuáng）的加工精度和軌跡控製效果，在改（gǎi）造過程（chéng）中，可以通（tōng）過將步（bù）進電（diàn）機連接到圓盤工作台來設定輸入蝸杆，使（shǐ）坐標在加工過程中控製（zhì）旋轉運動。在使用對角（jiǎo）線命（mìng）令執行加工工作（zuò）的過程中，兩個線性運動之間的聯動可（kě）以轉換成一個（gè）線性運動和另一個（gè）線性（xìng）旋轉運動的聯動形式。插補采集的曲線（xiàn）成為圓弧和直線之間的部分，插補運算（suàn）更加準確（què）合理。這種改造方法的優點是可以提高凸輪生（shēng）產加工的精度和精密度，防止（zhǐ）表麵過於粗糙，將粗糙度控製在標（biāo）準（zhǔn）範圍內，提高精加工和高質量生產（chǎn）的有效性，符合凸輪加工的要（yào）求和（hé）生產係統的標（biāo）準。

3.結束語

綜上（shàng）所述，在凸輪應（yīng）用過程中，由於變形問題、磨損問題、穩定性問題（tí），經常出現故障，嚴（yán）重影響使用的精度和性能（néng）。因此，在使用數控銑（xǐ）床進行加工生產的過程中，應結合故障原因（yīn），合理控製各項指標和數值（zhí），科學（xué）選擇原材料，加大普通銑床的改造（zào）力度，增（zēng）強切削技術的應（yīng）用效果，確保在合理使用各種技術的情況下，能夠提升生產加工質量。