正交车铣加工凸轮型面的试验研究
凸轮轴加工毛刺试验分析
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２ 试 验 所 用 的 设 备 和 刀 具
２ １ 设 备 ．
０ ｌ０ Ｏ ２０ ０ ３０ ０ ｊＯ Ｏ
设 备 采 用 Ｍ３ 铣 复 合 加 工 中 心 ，该 车 铣 加 工 中心 有 ｘ、 ｚ、 ５车 Ｙ、 Ｂ 及 Ｃ轴 ， 实 现 五 轴 联 动 加 工 ， 能 车铣 加 工 凸 轮 型 面 时 是 采 用 ｘ、 和 Ｃ Ｙ 轴 三 轴 联 动 来 加 工 。 其 车 削 最 大 回转 直 径 为 ４ ０ ｍ， 车 削 长 度 为 ２ｒ ａ
试 验 的 材 料 用 ＨＸ ５机 车 所 用 的 凸 轮 毛 坯 材 料 此 毛 坯 为模 锻 ｎ 件 ，其 主 要 成 分 为 Ｃ ．５ — ０７０， Ｏ６ Ｏ ． ０ ，ｒ．０ ０８ ０６ ０ ． ０ Ｍｎ ．５ 一０８ ５ Ｃ Ｏ６ — ． Ｏ，
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【 关键词 】 凸轮轴 ； 削； ４ 切 － Ｌ＊
凸轮轴是 汽车 、 内燃 机 车 等 柴 油 机 的关 键 零 部 件 ． 凸 轮 轴 的 加 而 工 工 艺 关 键 在 于 凸 轮 加 工 ， 加 工 过 程 中产 生 的 毛 刺 问题 ， 然 可 以 其 虽
毛 蝴
２ ・ ２
通过去毛刺方法 加以去除 ， 但这 不仅导致精度 下降 ， 还会 浪费大量 的 时 间 和 工 作 量 。 此 本 文 对 凸 轮 轴 切 削加 工 过 程 中切 削 参 数 对 毛 刺 的 因 影 响 进 行 研 究 ， 合 工 厂 实 际 工艺 难 题 ， 结 具有 重 要 的现 实 意 义 。 １ 试 验 内容 和 目的
凸轮加工方法的优化
凸轮加工方法的优化凸轮加工是机械制造中常见的加工方法之一，它广泛应用于发动机、机床以及其他需要传动力的设备中。
凸轮加工的优化可以有效提高加工效率和质量，减少成本和资源浪费。
本文将从凸轮加工的常见方法、优化策略以及实施步骤等方面进行详细介绍。
一、凸轮加工的常见方法凸轮加工的常见方法包括铣削、磨削、冷挤压等。
1. 铣削方法：铣削是一种通过切去工件表面的金属，使工件形成所需形状的方法。
铣削凸轮时，一般采用立铣或卧铣等方式，通过铣刀的旋转切削，以达到所需形状和尺寸的目的。
2. 磨削方法：磨削是利用磨料粒子的高速旋转和相对于工件表面的相对运动，使工件表面被磨削掉一定厚度，从而达到提高工件表面质量和形状精度的目的。
磨削凸轮时，常用的磨削方法有平面磨削、圆周磨削和外圆磨削等。
3. 冷挤压方法：冷挤压是指在常温下将金属材料塑性变形为所需形状的方法。
冷挤压凸轮时，一般采用专用的凸轮冷挤压机械设备，通过压力和模具的作用，将金属材料挤压成凸轮形状。
二、凸轮加工的优化策略凸轮加工的优化策略主要包括工艺优化、刀具选择与优化和加工参数优化等。
1. 工艺优化：在凸轮加工过程中，通过对工艺流程、工艺设备和工艺参数的优化，提高加工效率和质量。
合理选择加工工艺流程和设备，合理设置加工工步和切削速度，以及合理选择刀具和夹具等。
2. 刀具选择与优化：刀具是凸轮加工中至关重要的工具，刀具的选择和优化直接影响到加工效果和质量。
优化刀具选择的方法有两种：一种是选择适合具体凸轮加工的专用刀具，比如铣刀、磨削砂轮等；另一种是通过改进刀具形状和材质来提高切削效率和寿命。
3. 加工参数优化：加工参数是凸轮加工中影响加工效果和质量的重要因素。
通过调整和优化加工参数，使得加工过程更加稳定和高效。
加工参数优化的方法有试验法、模拟法和优化算法等。
三、凸轮加工方法的优化实施步骤凸轮加工方法的优化实施步骤主要包括以下几个方面：1. 分析凸轮加工对象的特点和要求，确定加工工艺流程和设备。
数控车(铣)床编程与操作课题2 凸圆弧面零件加工
车铣凸轮轴型线设计与曲线优化
车铣 凸轮轴 型线设 计与 曲线优 化
谷 丰
（ 中国一重大连加氢反应器 制造有 限公 司 。辽宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０）
【 摘 要】 本 文根 据凸轮升程表数据 ，利用三次样条 函数方 法
对 凸轮列表 曲线拟合插值 ，实现 了连接 曲线的平滑过渡 ，有利 于保 证 凸轮轴建模轮廓精度 ，并进行轮廓 曲线误 差分析 ，为车铣模式下 刀具 中心轨迹数控加工模型的建立和车铣组合编程奠定 了基础 。
合 编 程 提 供 了理 论 基 础 。 Fra bibliotek等 ＋
＋
（ １ ． ５）
令 ＝Ｘ ／ ， 得到左导数 ：
一
）
（ １ ． ６）
由式 （ １ ． ５ ） 、（ １ ． ６ ）得：
＊ ＋ ） ＝ 一 一 ＋ （ １ ＿ ７ ）
由于 Ｓ （ ｘ ） 的一阶导数连续 ，ａ Ｐ Ｓ ｔ 一 ＋ ） ｓ 一 ・ ， ，得
数求 出。可以利用 （ 在节点处 的连续 性来确定这些参数所满足 的 关系式。对式 （ ２ ． ３ ）求 导 得 ：
） ＝ 一 － 垒
一
＋
＋
【 关键词 】 车铣 ；凸轮轴 ；三 次样条 ；插值拟合
引 言
一 ： 一
一
（ １ ４）
．
令 ＝Ｘ ｉ 一 １ ，得 到 右 导 数 ：
一
。
６
ｈ ｉ ＋ｌ ￣
３
１凸轮 轮廓 曲线三次样条 函数拟 合插值 本文主要考虑 的是关于离散 点升程 表表示的 凸轮数控加工 的研 究，对于列表 曲线加 工其 最大特 点就是：在保证一定加工精度 的前 提下 ，要求 曲线 能平滑地通 过各个 坐标 点。对于列表 曲线的数学处 理 ，通常采用二次拟合法 。首先选 择多个插值方程来分段描述它 ，
凸轮轴磨削棱面数字化测量方法的研究与探索实践
凸轮轴磨削棱面数字化测量方法的研究与探索实践凸轮表面磨削棱面是凸轮磨削加工中最常见又最难排除的质量缺陷之一，它来源于磨削系统的振动，砂轮与凸轮产生时重时轻或断续的磨削与接触，在凸轮表面留下的一道道不均匀的磨削或接触痕迹，俗称磨削棱面，专业名称叫震纹，是零件表面的一种质量缺陷。
若磨削系统内存在振动，磨削深度越小，零件表面的震纹越明显，振源不同，震纹的特征也不同；通常有两种震纹对凸轮轴的功能影响最大，一种是在凸轮表面形成的轴向多边形棱面，深而宽，手感很明显，如图1所示，肉眼很容易识别，这种震纹叫“小棱面”；另一种是在凸轮表面呈现轴向白线条，浅而窄，手感不明显，如图2所示，肉眼很难识别，给人的感觉是时隐时现，很不明显，这种震纹叫“颤痕”；这两种凸轮表面缺陷都会给功能带来影响，增加了发动机的噪音，严重时，会使发动机在高速运转过程中产生“哨声”和“啸叫”，影响汽车驾驶的舒适性，造成整车的质量缺陷。
因此，国际上各大汽车企业对凸轮表面的“小棱面”和“颤痕”的质量控制都非常严格，大多数企业为了避免用户退返，采取100%的目视检查来防止有“棱面”的和有“颤痕”的凸轮轴流入到装配。
这不仅增加了质量控制成本，而且漏检的风险仍然存在；企业应采取一些积极预防性措施来防止凸轮轴磨削过程中产生“棱面”和“颤痕”，要从源头消除磨削震纹的产生，这才是提升产品质量的关键。
图1 棱面比较明显的凸轮表面图2 棱面不明显的凸轮凸轮表面“棱面”和“颤痕”检查目前存在的问题凸轮表面“棱面”和“颤痕”实质就是凸轮回转表面因磨削不当而在其表面形成的一种微观结构。
就频率而言，它们介于高频的粗糙度和低频的形状误差之间，属于“圆周波纹度”范畴，经验表明，此时的频率约在45~350UPR之间，具体说，“棱面”发生的频率在45~75UPR，“颤痕” 发生的频率在75~350UPR。
凸轮表面磨削震纹检查不同于常规的几何参数，如尺寸公差、角度公差、形状和位置公差、表面波纹度及表面粗糙度等几何量参数检查，这些几何量参数都有国际标准或国家标准来定义，有一定的公差等级和具体的界限值，全球都执行这个标准，同时有全球认可的检测标准或检测规范，有大量的通用检测设备或专用检测设备来测量，按标准执行，很容易控制；凸轮表面震纹也不同于常规的功能参数，如泄漏量、容积及功率等，这些功能参数都有行业标准或企业标准来规范，大多数企业都积累了大量的经验值和具体的判定标准，有一系列的检测规范和专用检测设备，汽车行业都执行类似的规范，或者借鉴这个规范再根据自身企业实际制定本企业规范，也容易控制；无论是几何参数还是功能参数都有量化的标准，但凸轮表面震纹控制，目前还没有量化标准，更没有行业标准和国际标准，仅有的是一句定性描述――“凸轮表面不允许有棱面存在”，目前没有一家产品图纸或工艺图纸能够给出一个定量标准，更没有专用检测设备来检测，大多数企业都是依靠人的感官来定性判断，这就给凸轮表面棱面的符合性判定或控制带来了一定的不确定性，而且很容易引起争议，造成制造成本的增加，同时给产品质量控制带来了风险。
零件加工中的凸轮加工技术
零件加工中的凸轮加工技术凸轮是机械加工中常用的零件，减速器、燃油泵、车辆发动机以及其他机械的运动部分都会使用凸轮。
与常规的机械加工不同，凸轮具有对称的、非圆形的外形。
为了满足对凸轮形状的需求，制造凸轮需要特别的加工技术，下文将介绍凸轮加工方面的重点内容。
一、凸轮加工凸轮的外形特殊，不同于圆形或长方形这种常规形状。
传统的加工方式难以加工出精确的凸轮，需要精密的加工设备和加工方式。
凸轮加工的基本方法包括切削加工和非切削加工。
切削加工的方式包括铣削、车削等方法，而非切削加工包括电火花加工和激光加工等方法。
二、凸轮铣削凸轮铣削是常用的凸轮加工方式。
通过旋转刀具和床架，将工件放在床上进行旋转，从而进行凸轮的铣削加工。
凸轮铣削需要使用具有一定刚性和转速的铣削设备。
工具可以是不同形状的铣刀，同时需要精确的设备调整和加工操作。
铣削的机床需要有一定的高精度导轨以及刚性支持，以确保刀具对凸轮的铣削牢固有效。
三、凸轮车削凸轮车削是另一种常见的凸轮加工方式。
车削是通过转动工件在车床上，使车刀前进对工件进行车削。
凸轮车削的原理是不断向工件进给车刀，使其完成对工件的凸轮的加工。
然而，由于工件的非对称形状，凸轮加工需要不断调整车刀的位置，需要具有一定的经验和技能。
四、数控技术在凸轮加工中的应用随着数控技术的发展，数字化和自动化生产模式正在逐步普及，凸轮制造的数控加工也越来越受到广泛的关注。
数控加工，尤其是三轴、四轴和五轴数控加工可以精确地控制刀具的移动和位置，从而生产出具有精确外形的零件和复杂形状的凸轮。
在凸轮加工中，数控机床和包括CAD/CAM软件在内的各种技术可完全自动化地完成凸轮数字化设计和加工、刀具管理和审核、刀路生成和模拟。
与传统工艺相比，数控汽车凸轮加工具有加工效率高、加工精度高和加工重复性好等优点。
在未来，随着数控加工的技术发展和应用，凸轮加工的效率和质量将更加提高。
五、结论凸轮制造是一项十分重要的机械加工工作。
凸轮轴凸轮型面车铣加工工艺的研究
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作者简介 ： 夏焕 金 （ ９ ５一） 男 ， 程 师 ， 程 硕 士 。 １７ ， 工 工
研 究 开 发
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机 车车辆工艺 第 ５期 ２ １ ０ ０年 １ Ｏ月
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根据 凸 轮理 论 轮 廓 曲线 ， 转 法原 理 及 实 际凸 反 轮 轮廓 曲线 与滚 轮 的几 何 关 系 ， 推 导 出 实 际轮 廓 可
曲线直 角坐标 方 程为 ：
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收 稿 日期 ：０ ０— ５—１ ２１ ０ ６
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图 １ 轮 廓 曲 线
１ 刀 具 路径 数 学模 型 的 建 立
实 际 生 产 中 ， 产 品 图 纸 中 得 到 的 升 程 表 仅 是 从
从 动件 运动 规 律 Ｓ＝Ｓ ） 即 凸轮 理 论 轮廓 曲线 ， （ ，
如 图 １中曲线 ａ 而 加工 编 程则 需 要 凸 轮 实 际 轮 廓 ， 曲线 或 刀 具 运 动 曲 线 ， 图 １中 曲线 ｂ和 曲 线 Ｃ 如 。 因此 如何从 产 品数据 得到 凸轮 实际 轮廓 曲线 或刀具 运动 曲线 是采用 数控 加工 的第 一步 。
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图 中 、 为 凸 轮 实 际 轮廓 升 程 表 中的 极 角 ， ｓ
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研 究 开 发
机械毕业设计(论文)-平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【全套图纸】
本科毕业设计（论文）题目：平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导老师：2013年5月摘要平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程摘要此设计主要是对典型零件进行图形绘制、工艺设计和程序的编制及加工，通过对平面槽型凸轮的外形尺寸分析，应用CAD以及Pro/E软件绘制出二维和三维的图形并进行标注说明，注明图纸的公差要求、技术要求等。
接着对平面槽型凸轮的零件图进行工艺分析，确定加工方法、路线等，并设计好各切削参数自动编出加工刀路轨迹。
然后跟据图纸的工艺分析，选择合理的工艺路线及加工方法，根据零件形状、余量等选择适用形状大小的各种铣刀，最后将Pro/E软件绘制的三维图利用数控加工仿真软加工件Mastercam9.0进行仿真模拟加工，生产刀具轨迹；使用后置处理程序选取相应的配置文件，将刀具轨迹转换为数控机床可以识别的NC程序，为更加高速，快捷的造型，生产提供了一种切实可行的办法。
生成的NC程序可以利用DNC方式传输给数控机床进行三维加工。
关键词：平面槽型凸轮；加工工艺；数控加工毕业设计（论文）Planar slotted CAM parts processing design and NCprogrammingAbstractThis design is mainly focuses on the preparation, the process of graphics rendering, design and the typical parts, through the analysis of shape and size of plane cam groove by using CAD and Pro/E software to draw graphics, 2D and 3D to label instructions and annotate the drawings tolerance requirements and technical requirements.Then it comes to the analysis of plane groove cam parts , the determination of the method of producing,and routes for process as well as the design the cutting parameters, which will create tool’s path automatically.After the previous process, choosing suitable allowance cutter shape and size is determined by the analysis of pictures. According to the shape of parts, the NC machining simulation using Pro/E software rendering 3D map of the soft parts of Mastercam9.0 for simulation of processing and production tool path. Selecting the configuration file accordingly is determined by the use of post processing program, the tool path for CNC machine tool transformation can be identified by the NC program, for more rapid, efficient design,which provide a feasible solution.The generated NC program can be transmitted to the CNC machine tools for machining by using the DNC.Key words:Planar slot type cam；machining process；NC machining目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 平面凸轮机构CAD/CAM的发展方向 (1)1.3课题内容及实施步骤 (3)2 零件的分析及工艺规程设计 (4)2.1零件的作用 (4)2.2工艺分析 (4)2.3毛坯的确定 (5)2.4基准的选择 (6)2.4.1粗基准的选择 (6)2.4.2 精基准的选用 (7)2.5制定加工工艺路线 (7)3 刀具的选择和切削用量的确定 (9)3.1 铣削用刀具及其选择 (9)3.2 刀具材料应该满足零件的加工要求 (9)4 加工参数的选择及时间定额计算 (11)5 夹具的设计 (19)5.1 机床夹具有三大功用 (19)5.2 机床夹具设计要求 (19)5.3 工件的装夹方法和装夹方式 (19)5.4 确定夹具的类型 (20)5.5 夹紧装置 (20)6 仿真加工 (24)6.1 图形处理 (24)6.2 走刀路线的确定及刀具选择 (24)6.3 后置处理（生成NC 程序） (30)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录1 Master CAM仿真程序代码 (34)毕业设计（论文）知识产权声明 ................................................错误!未定义书签。
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与工件 旋 转轴 线相 对 位 置 不 同 ， 铣 可分 为正 交 车 铣 车
刀具的切削运动轨迹为复杂 的空间曲线 ， 因此为准确 对刀 具运 动轨迹 编程 需对 凸轮 的空 间 曲线 进行 数学建 模 。在切 削加工 时 ， 由于 刀具 轨 迹 与 切 削参 数 有 密切
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凸轮 轴 是发 动机 配 气 机 构 的 重 要部 分 ， 表 面质 其 量直 接决 定 内燃 机 的排放 质量 。传 统 凸轮轴 的 凸轮 型 面粗 加工 是仿 形 车削 ， 此工 艺需 要专 用 的靠模 ， 工效 加
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主题 ：复台觎库及相关技术 ＿
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正 交 车 铣 加 工 凸 轮型 面 的 试验 研究
陈尔涛① 朱立达② 史家顺② 谷 丰②
（ 沈 阳理Ｚ 大 学 ， 宁 沈 阳 １０ ５ ； （ － 辽 １ １ ９
适合于弱刚度回转体工件的高速切削和复杂型面的复 合切削 ， 是机械加工领域 的重要发展方向。 鉴 于 凸轮轴 加 工 工 艺 的特 殊 性 和 复 杂 性 ， 用 正 采
（ 东北 大学机械 工程 与 自动化学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ０ ） 辽 １０ ４
摘
要： 针对 凸轮 型面 加 工精 度难 以保证 、 工效 率低 等 问题 。 加 采用 正交 车铣技 术对 凸轮 型面进 行切 削加 工。 建 立 了正 交 车铣加 工 凸轮 型面 的 运 动模 型 。 通 过试 验对 运 动 模 型 的正 确 性 进 行 了验 证 。 结果 表 并
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｏｒｈｏ ｏ ｌｔ ｒ ｔａ ｔ ｔ ｇ ｎａ ｕ ｎ－ｍｉｌ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｓａ ｏ ｔ ｄ ｔ ｃ ｉ ｅ ｃ ｍ ｒ ｆ ｅ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｃ ｉ ｉ ｇｐｒ — ｌｉ ｔ ｃ ｏｏ ｙ ｉ ｄ ｐ ｅ ｏ ｍａ ｈ ｎ ａ ｐ ｏ ｉ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｍｐ ｏ ｅｍａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｎｇ ｌ
明。 采用 正 交车铣 加工 凸轮 型面 可 以获得 较小 的表 面 粗糙 度 值 ， 方 法 是 一种 加 工 凸轮 型 面 的高 效 该
方法 。 关键 词 ： 交车铣 凸轮型 面 正 中 图分 类号 ： Ｈ１ １ １ Ｔ ６ ． 表面 粗糙 度 文献标 识 码 ： Ａ
Ｅ ｐ ｒ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｃ ｉｉｇ ｃ ｍ ｒ ｆｅ ｂ ｈ ｒ ｏ ｏ ａ ｕ ｎｎ － ｌｎ ｍｅ ｔ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ ｍａ ｈｎｎ ａ ｐ ｏ ｉ ｙ ｔ ｅ ｏ ｔ ｇ ｎ ｌ ｒ ｉｇ ｍｉ ｇ ｒ ｌ ｈ ｔ ｌ ｉ
１ 正 交车 铣 加 工 凸轮 型 面 的运 动 建 模
正交 车铣加 工 凸 轮 型 面时 需 要 刀具 与 工 件 联 动 ， 但 凸轮 的型面 比较 复 杂且 切 削 时 绕轴 心 线 旋 转 ， 而 因
率十分低下。这种传统 的加工方式已经不适应现代高 精度凸轮型面的需求 。随着车铣 复合技术 的发展 ， 采 用 车铣 技 术实 现 凸轮轴 “ 次 装 夹 ， 全加 工 ” 一 完 已经 成
而复 杂 的关系 ， 因此 ， 建立 正 交车 铣 凸 轮 轴 的运 动 模 型 ，
凸 轮 轮 ＋
和 轴 向车铣 两种 主 要 的加工 方式 。车铣加 工技 术特 别
在此基 础 上对切 削参 数进 行
优 化 ， 得 到 理 想 的 凸轮 加 是 工表 面 的重要前 提 。 首 先对 凸轮 的外 形进 行 数 学建 模 。如 图 １ 所示 为 正
ｃ ｓｏ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ｉｉｎ ａ ｄ ｅ ｉ ｎ ｙ． Ｔｈ ｏ ｅ ｅ ｔｍｏ ｅ ｆｍ ａ ｈ ｎ ｎ ａ ｐ ｏ ｉ ｙ ｏ ｏ ｏ ａ ｕ ｎ－ｍｉｌ ｓ ｅ — ｉ ｅ ｍ ｖ ｍ ｎ ｄ ｌｏ ｃ ｉ ｉ ｇ ｃ ｍ ｒ ｆｌ ｂ ￣ｈ ｇ ｎ ｌｔ ｒ ｅ ｌｉ ｉ ｓ ｎｇ
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