电脑锣分度凸轮轮廓面的精密磨削

概述弧面分度凸轮机构不仅分度精度高、传动平稳，而且结构紧凑，传递扭矩大，特别适用于高速、高精度分度。因其分度运动曲线，可设计成适于各种工作场合的最优运动曲线，从而在运动平稳性、降噪、延长机构使用寿命等方面都具有良好性能。改变凸轮的分度角以调整动停比，很容易满足停歇运动阶段所需要的时间。 由于弧面分度凸轮轮廓面为一空间不可展开的螺旋面(见图3)，目前国内对该零件的加工，仍旧停留在数控成型铣削+修研装配的工艺水平上。该工艺的主要缺点是精度低、零件修配工作量大，难以形成批量生产，加工质量也难以得到保证。国外解决的办法是采用五坐标磨削加工中心进行加工，但该方案设备投资巨大，加工成本也很高，其价格国内绝大多数用户很难接受。为此，我们设计了QMT型短外伸端高速气动磨头(专利申请号95218369.7)，将其安装在专用电脑锣的主轴上(见图2)，利用聚晶复合材料长寿砂轮成功地对弧面分度凸轮轮廓面进行了磨削加工，其主要原理是利用QMT型短外伸端高速气动磨头来增加机床主轴转速，使之满足高速磨削时的转速要求。若机床参数调整得当，其效果接近数控磨床，有效地扩大了电脑锣的使用范围，把电脑锣变为数控磨床。

弧面分度凸轮轮廓面磨削工艺实验是在西北轻工业学院CAD/CAM工程研究中心的XK5001专用电脑锣上进行的。将自制的QMT型短外伸端高速气动磨头直接装入该机床主轴端部并加以固定，用最新研制的聚晶复合材料PCBN砂轮(代替铣刀)做磨具，按修正正弦运动规律编制NC程序，对弧面分度凸轮轮廓面进行磨削，磨削轨迹为一不可展空间曲面，参见附图3。由于QMT型短外伸端高速气动磨头是以压缩空气为动力驱动主轴作高速旋转，带动砂轮进行磨削的，它以压缩空气作为冷却，磨削中无需加冷却液。在整个磨削区，采用微量油雾笼罩，来控制磨削区温度场，并起到防尘作用。由于聚晶立方氮化硼PCBN砂轮磨削时无脱落，铁屑比重大不易飞扬，整个磨削过程基本无粉尘污染。 主要工艺参数如下： 砂轮材质：聚晶立方氮化硼PCBN; 砂轮粒度：120～140; 砂轮直径：10mm； 工作气压：0.3～0.6MPa; 砂轮速度：25000r/min; 进给速度：(9～60)r/min; 安装方式：莫式3#锥柄； 工件硬度：HRC60～62; 冷却条件：气冷； 环境温度：18℃。试件为分度数10分度的弧面分度凸轮，工件材料为20CrMnTi,粗铣后经碳氮气体共渗后淬硬至HRC60～62。采用在压缩空气中加入少量润滑油，雾化后，直接喷罩在砂轮及磨削区的方法进行冷却与降尘。 4 实验结果凸轮轮廓表面粗糙度(0.6～0.8)μm; (0.006～0.125)mm;(0.002～0.038)mm; 凸轮槽宽尺寸误差凸轮轮廓停留段跳动凸轮机构静态分度精。