弧面凸輪由于其空間不可展特性，只能通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)加工而不能轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)加工。無(wú)論是在專用數(shù)控機(jī)床還是在通用多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床上加工弧面凸輪，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸不但應(yīng)滿足嚙合傳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求，同時(shí)還應(yīng)保證其中心距不變對(duì)于一臺(tái)特定的機(jī)床，可加工凸輪的中心距參數(shù)范圍一般是有限的，當(dāng)中心距參數(shù)超出機(jī)床可調(diào)范圍時(shí)將無(wú)法加工。

　　大多數(shù)加工弧面凸輪的專用數(shù)控機(jī)床除具備兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)外，兩個(gè)回轉(zhuǎn)中心的距離是可調(diào)的，以此來(lái)滿足不同中心距的凸輪加工要求這種專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛性好、成本低，但加工范圍有限，只能采用范成法加工。通用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床受機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和工裝的限制，加工弧面凸輪時(shí)其中心距是靠算法保證的〔1〕；即除弧面凸輪所需的丨旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外還需兩個(gè)直線坐標(biāo)進(jìn)行位置補(bǔ)償，以保證刀具軸線始終通過理論回轉(zhuǎn)中心并和擺動(dòng)中心重合。因此其加工范圍幾乎不受限制既可以范成法也可以靠刀法加工，但編程計(jì)算復(fù)雜設(shè)備成本較高專用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上綜合了上述兩種機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，所以在功能和使用性能上都有了較大的改進(jìn)本文將以該機(jī)床為對(duì)象，討論大中心距弧面凸輪的加工方法和相關(guān)問題2機(jī)床結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)系是凸輪專用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和坐標(biāo)系示意圖。

　　該機(jī)床采用臥式結(jié)構(gòu)，其中直線軸部分XY和Z軸的運(yùn)動(dòng)方式與一般臥式數(shù)控銑床相同，行程分別為：850700和700mmB軸為轉(zhuǎn)臺(tái)式結(jié)構(gòu)，位于由XY軸組成的工作臺(tái)之上，采用雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)和大直徑、高強(qiáng)度滾動(dòng)軸承及高精度光柵編碼器，運(yùn)動(dòng)行程為±65°A軸位于B軸轉(zhuǎn)臺(tái)之上，采用250mm和160mm兩種不同中心高的旋轉(zhuǎn)分度頭。A軸和B軸之間裝有稱為W軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)和數(shù)顯裝置，用于調(diào)整兩軸的距離，可調(diào)范圍為：40~ 280mm由于機(jī)床結(jié)構(gòu)和工裝設(shè)計(jì)保證了工件中心和B軸中心都通過主軸軸線，因此Z軸進(jìn)給只用于控制加工凸輪的槽深而和其他參數(shù)無(wú)關(guān)，），男，四川自貢市人，副教授，西北工業(yè)大學(xué)博士后；從而使操作和編程較為簡(jiǎn)單。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是當(dāng)凸輪中心距較大時(shí)，主軸懸伸較長(zhǎng)，使主軸剛度降低采用臥式結(jié)構(gòu)比采用立式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于機(jī)床結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、剛性好和運(yùn)動(dòng)范圍大，特別是在靠刀法加工時(shí)坐標(biāo)變換簡(jiǎn)單這些特點(diǎn)對(duì)降低設(shè)計(jì)、制造成本，提高加工效率和精度，快速換刀等非常有利3坐標(biāo)變換及編程如所示，以刀具擺動(dòng)的加工方法來(lái)進(jìn)行研究圖中O為刀具實(shí)際擺動(dòng)中心，O為從動(dòng)盤理論擺動(dòng)中心。及為刀具實(shí)際加工半徑，R為理論回轉(zhuǎn)半徑當(dāng)?shù)毒邤[過B角時(shí)，對(duì)應(yīng)加工位置為b點(diǎn)，而實(shí)際刀具位置為a點(diǎn)。比較ab兩點(diǎn)可知其XZ方向上的距離分別為x和z即當(dāng)?shù)毒甙垂ず蛕值進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)就可以小中心距加工大中心距的凸輪。

　　從圖中幾何關(guān)系可以導(dǎo)出：可以看出補(bǔ)償值只與凸輪的中心距參數(shù)G機(jī)床中心距C和擺角B有關(guān)，而與凸輪轉(zhuǎn)角A無(wú)關(guān)實(shí)際應(yīng)用中，CC為已知量，刀具擺角B由運(yùn)動(dòng)規(guī)律B=B（A）確定，在加工過程中也為已知量。因此，通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)和兩個(gè)直線坐標(biāo)的四軸聯(lián)動(dòng)控制，理論上可實(shí)現(xiàn)任意中心距凸輪的加工，不但可以小機(jī)床中心距加工大中心距凸輪，也可以大機(jī)床中心距加工小中心距凸輪將上式算法作為一個(gè)專用模塊，放入由作者開發(fā)研制的凸輪自動(dòng)編程軟件kDoctorCAM1.0凸輪自動(dòng)編程系統(tǒng)中即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，該變換不影響該系統(tǒng)中已有的靠刀算法、偏心算法進(jìn)給速度修正、凸輪曲面修型和計(jì)算誤差控制等功能4應(yīng)用實(shí)例現(xiàn)有待加工弧面凸輪型號(hào)為：SH350. 8，其參數(shù)為：中心距350mm，分度數(shù)8，動(dòng)靜比1351/225°，I型，左旋，槽深48mm滾子直徑90mm，蝸弧半徑197mm，凸輪寬度250mm由于凸輪中心距大于機(jī)床*大可調(diào)范圍，所以不能直接加工。

　　當(dāng)機(jī)床中心距大于200mm時(shí)，刀具至王軸端面的長(zhǎng)度將大于300mm，王軸懸長(zhǎng)將大于500mm，機(jī)床主軸剛度將明顯變差，對(duì)加工非常不利。

　　考慮到主軸剛度要求，在不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的前提下調(diào)整機(jī)床中心距到200mm這時(shí)的C' 350mm，即可根據(jù)公式計(jì)算出任意時(shí)刻的補(bǔ)償值x和z實(shí)際切削結(jié)果表明：該法可用于擴(kuò)大機(jī)床的原有加工范圍，還可用于調(diào)整加工時(shí)的機(jī)床參數(shù)；由于主軸懸伸變短使機(jī)床剛度提高，加工精度和加工效率有了明顯提高（下轉(zhuǎn)第70頁(yè)）較準(zhǔn)確地保證了發(fā)酵工藝的實(shí)現(xiàn)，為改進(jìn)工藝提供依據(jù)；節(jié)約投資：仿人智能控制方法采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)碟閥，價(jià)格在2000元左右；而PID控制采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，價(jià)格在6000~10000元左右，按60個(gè)大罐三點(diǎn)控制計(jì)算，可節(jié)約投資12~ 144萬(wàn)元該系統(tǒng)的應(yīng)用使工人從繁重的手工勞動(dòng)中解放出來(lái)了。同時(shí)，降低了由于手工測(cè)溫所帶來(lái)的酒損（12萬(wàn)元年），從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。