試述進(jìn)刀凸輪的加工方法

一、凸輪概述

在機(jī)械行業(yè)中，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，行業(yè)自動化程度進(jìn)一步提高，凸輪在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用更為廣泛。近年來，在鉗工高級、技師考核中凸輪的加工命題也經(jīng)常出現(xiàn)。凸輪機(jī)構(gòu)一般由凸輪、從動件、支撐凸輪和從動件的機(jī)架等組成。通過不同的凸輪，可以使從動件進(jìn)行周期性的運(yùn)動，使整臺機(jī)器按照人們所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行工作。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械自動控制的重要元件之一，廣泛地應(yīng)用在紡織機(jī)、鐘表以及各式各樣的自動機(jī)械和自動機(jī)床上。

凸輪大致可分為盤形凸輪、圓柱形凸輪和塊狀凸輪三類。盤形凸輪形狀為盤形，其從動件沿凸輪輪廓曲線作徑向直線往復(fù)運(yùn)動或擺動，它是凸輪機(jī)構(gòu)中最基本的形式。凸輪的輪廓曲線是根據(jù)從動件的動作要求來設(shè)計(jì)的，經(jīng)常用的有等速運(yùn)動曲線、等加速和等減速運(yùn)動曲線、余弦加速運(yùn)動曲線以及正弦加速運(yùn)動曲線等。其中等速運(yùn)動曲線最簡單，其凸輪輪廓曲線即“阿基米德螺旋線”，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過相等的角度時(shí)，從動件則沿徑向移動相等的距離。這種運(yùn)動曲線常用于各種進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，而該凸輪則被稱為進(jìn)刀凸輪。

凸輪可以進(jìn)行鉗工加工、線切割加工、數(shù)控銑床加工和數(shù)控中心加工等。鉗工加工效率低，但可以培養(yǎng)和考核鉗工的技術(shù)。

二、進(jìn)刀凸輪的鉗工加工

下面介紹鉗工加工進(jìn)刀凸輪的一種方法，其中凸輪的劃線方法約占三分之一工作量。

1.劃線前的準(zhǔn)備

在已經(jīng)備好的材料上劃線，鉆、鉸、銷孔，用直徑19.7的鉆頭鉆孔，用直徑20H7絞刀鉸孔，配車直徑ф20×40銷子（0.02的過盈量），配好相應(yīng)的銷子，裝到工件上。待劃線的工件表面需要涂上顯示劑。

2.用分度頭劃中心十字線（圖1）

中小型凸輪在分度頭上劃線較方便，首先劃中心十字線，接著劃射線或等距線，中心十字線的劃法如下：

用高度尺量取分度頭的中心高，在胚件端面上劃一條水平線，然后用分度頭旋轉(zhuǎn)180°；仍用高度尺同樣高度沿該處劃線，如發(fā)現(xiàn)不重合，調(diào)動高度尺的尺寸，直至兩線重合，即為該分度頭的實(shí)際中心高；劃出第一條中心線接著再將分度頭旋轉(zhuǎn)90°（手柄搖過10轉(zhuǎn)），劃出相互垂直的第二條中心線，這樣中心十字線就劃好了。

3.劃凸輪分度射線

當(dāng)在分度頭上劃出工件的中心十字線后，接著便可直接方便地劃出凸輪分度射線（或中心線）。分度頭的傳動比是1：40的蝸輪蝸桿傳動，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過40轉(zhuǎn)時(shí)，工件轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，即手柄每搖過一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過9°。若工件做Z等份，即每次分度主軸應(yīng)轉(zhuǎn)1／Z周，手柄每次分度應(yīng)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)可由以下公式確定：n=40／z。式中n是指工件轉(zhuǎn)動過每一等份時(shí)，分度頭手柄轉(zhuǎn)過的圈數(shù)；z為工件的等分?jǐn)?shù)。

進(jìn)刀凸輪全升程（36mm），每轉(zhuǎn)10°升程量為2±0.02毫米，全升程（18mm），每轉(zhuǎn)10°升程量為1±0.02mm，具體到進(jìn)刀凸輪圓周分為36等分（360／10），每劃一條中心線應(yīng)轉(zhuǎn)動多少呢？

即每劃一條線，手柄應(yīng)在54孔的分度盤圓周上轉(zhuǎn)動一圈加6個(gè)孔即可，依次類推劃出所有等分線。

4.定距離

按圖紙尺寸，從基圓直徑40的基點(diǎn)處開始，順時(shí)針每轉(zhuǎn)10°上升1mm（中心高加基圓半徑、再加升程），高度升程18mm，用高度尺劃線；從基圓基點(diǎn)處開始，逆時(shí)針每轉(zhuǎn)10°上升2mm，至全升程36mm，用高度尺劃線與中心線（或射線）相交，并劃出鍵槽線。

5.劃出輪廓線

把凸輪上的銷子去掉，使用曲線板連接各點(diǎn)，連曲線時(shí)需注意曲線板應(yīng)與工件曲線的曲率變化方向一致，此外，每一段弧至少應(yīng)有三點(diǎn)與曲線板重合，其中兩點(diǎn)落在上一段已連好的曲線上，這樣可以保證曲線連接平滑。

6.沖樣板

用卡尺按圖樣檢查尺寸，準(zhǔn)備無誤后在加工線上沖樣板，確保輕重一致、大小均勻、線條清晰。

7.粗銼

去掉余量，粗銼近線。

8.細(xì)銼

細(xì)銼加工，修銼成型，卡尺檢測尺寸，角尺檢測與端面的垂直度。

9.調(diào)增

將檢測芯軸裝入凸輪孔內(nèi)，裝夾在分度頭上，依運(yùn)動方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行檢測，確定每10°升程量（36mm）誤差在2±0.02mm范圍內(nèi)，每10°升程量（18mm）在1±0.02mm范圍內(nèi)（不合格再檢查、再修銼）。尺寸=分度頭實(shí)際中心高125+凸輪基圓半徑20+凸輪升程(0、2、4…36)=145mm…

以該尺寸用量塊對出尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，對好百分表后逐點(diǎn)打凸輪尺寸。量塊使用方法如下：量塊有很好的研合性，使用時(shí)只要將兩件量塊測量面互相推合，就能牢固地貼合在一起；為減少積累誤差，選用量塊時(shí)，應(yīng)盡量采用少的塊數(shù)，一般不超過5塊。例如145mm量塊的選用方法如右：

即共選用5、40、100三塊量塊。將這些量塊擦干凈，推合在一起，放在平板上對百分表、調(diào)零，就可測量工件。從凸輪基點(diǎn)到行程最高點(diǎn)，兩半圓分別打表，表行程不夠重新對表（方法同上）。

10.粗糙度

用油光銼推修型面，再用油石拋光型面，使粗糙度達(dá)到Ra1.6。

11.去毛全刺，平面度，檢查尺寸

三、進(jìn)刀凸輪的考核圖、技術(shù)要求及評分標(biāo)準(zhǔn)

凸輪的加工用到分度頭劃線、量塊、百分表結(jié)合測量、鉗工銼削技能等等，是對綜合技能要求很高的零件。凸輪的加工是培養(yǎng)高級鉗工的典型零件之一，通過若干個(gè)典型零件的加工才能逐步達(dá)到高級鉗工技能要求。

附：操作技能評分標(biāo)準(zhǔn)

考核要求:

（1）公差等級：銼削IT。

（2）形位公差：銼削0.02～0.03mm。

（3）表面粗糙度：銼削Ra1.6。

（4）考核實(shí)限為300分鐘。

技術(shù)要求：

（1）凸輪部分為阿基米德螺旋形面。

（2）升程誤差：每10°誤差±0.02mm，全升程誤差±0.01mm，型面過渡圓滑、平穩(wěn)、準(zhǔn)確。

（3）鍵槽表面粗糙度為Ra1.6。

（作者單位：洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院）