1、自动车床凸轮设计详解 日志分类：天下杂侃 | 发表于： 自动机床上有一种特别的轴叫凸轮轴,由安装在凸轮轴上的凸轮实现自动化.凸轮的运动决定加工顺序、加工时间、工具的进刀、停止等,是不借助人力进行一系列加工的. 这样,在自动机床上凸轮发挥的作用就非常大了,凸轮设计的精确极大地影响作业效率和产品的品质.尤其工程顺序,主轴旋转数,进刀量三要素成为凸轮设计的根本,给作业效率、产品品质带来直接地很大地影响.为了决定这些,必须充分地研究产品的形状、精度材质等条件. 并且,该公司使用的自动机床一般是被叫作走心型自动机床.此文本凸轮设计需要的机械数据是以 T-7为基准作成的. 目录 1. 一般说明 2. 凸轮
2、的种类 3. 不切削运转 4. 切削运转 5. 尺寸调整 6. 设计书的作成 7. 凸轮设计的实例 (附表) 凸轮设计符号一览表 1. 一 般 说 明 1. 切削原理 走心型万能自动机床,刀具仅在半径方向运转,材料一边旋转一边和主轴台共同向轴方向运转.两个组合在一起运转,可以加工成各种各样的形状.以下是各种加工方式： 1.由刀具的移动切削（主轴台不动）如图 1 2.由主轴台的运转切削（刀具不动）如图 2 3.刀具和主轴台组合运动切削。如图 3 图 1 图 2 图 3 刀具台和主轴台,由各自的凸轮控制运转,通常,凸轮旋转一回就作成一个产品,因此凸轮的设计,计算刀具和主轴的正确运转及其绕主轴 36
3、0旋转的正确分布两个作业要大致地区分开来. 2. 运转的种类 刀具台和主轴台的旋转,包含以下几个意义. (1) 不切削运转 非生产角 刀具一点也不接触工作物的运转.刀具和主轴台从最初的作业位置向其他作业位置移动运转,主轴台为进刀作业前进，后退运转.弹簧的开闭伴随着此运转.这些运转和必要时间由机械的重要项目来决定. 不切削运转为了提高生产率,必须尽可能快速运转提速,把加工时间缩小到最小限度. (2) 切削运转 生产角 是由一个或两个以上的刀具进行加工的运转. 这跟工作物的材质,精加工精度,切削面粗糙度,使用刀具的材质等有直接联系. 3. 主轴台的运转 HS 凸轮 主轴台的前进是从板凸轮主轴推动进
4、行,后退由一根弹簧进行.对于主轴台的运转,凸轮的设计可以从 11到 13 的任意值来设定. 为了减少不切削运转的时间,选择 11 更好,但是短的产品和要求特别高精度的部品则选定 12 或者13.高级精密的设计根据产品选 12 的多.该公司通常使用 12. 4. 刀具台的运转 (1) 刀番号 标准刀具台有 5 个如图 4 称为 1 号刀具台,5 号刀具台. (2) 天平刀架 1 号刀具台和 2 号刀具台安装在摆动杆上.此刀具的运转是凸轮运转高度的 1/3,构造方面也比其他刀具台好,所以主要用于精度较高的重要部分的精加工切削. 并且凸轮的上升有使 2 号刀具台前进切入,同时使 1 号刀具台后退的作
5、用. 凸轮的下降有与其相反的效果.因此除了主轴台以及 1 号刀具台的其他所有的刀具台随凸轮上升而前进,(随凸轮)下降而后退. 但是,只有 1 号刀具台与此相反,1 号刀具台前进凸轮下降,1 号刀具台后退凸轮上升.这是在凸轮设计中必须要注意的事项. (3) VT 刀架刀具台 3,4,5 号刀具台能够由各自的凸轮单独前进、后退运转.这些 VT 刀架刀具台主要用于粗加工,倒角,突切等作业,必要的话也可以用于精加工切削.3 号刀具台的杆比为 11(刀具和凸轮的运转相同),4,5 号刀具台则变成 12(刀具的运转是凸轮运转的 1/2),根据情况调整杆比稍微变更也是可以的. 附件的杆比,除了特别的部品外一
6、般为 11. 主轴台 HS 1：11：3 天平刀架 NO。1 1：3 天平刀架 NO。2 1：3 VT 刀架 NO。3 1：1 VT 刀架 NO。4 1：2 VT 刀架 NO。5 1：2 5. 原材料的选择 为了高效率地使用自动机床,原材料的选定是极为重要的.原材料的好坏支配着产品的精度、加工秒时、用具的寿命.自动机床部品的量产中必须首先研究加工部品的被削性和原材料精度. 为了保持良好的产品精度,原材料精度最好按下表的基准来选定.材料径为 0.0050.02,根据制造商不同而不同.该公司材料径精度为-0.005. 制品类别/材料胫 13 36 610 精密部品 0-0.007 0-0.008
7、0-0.009 一般部品 0-0.014 0-0.018 0-0.022 2. 凸 轮 的 种 类 1. 凸轮的安装位置 (1) 使用 2 个同种凸轮时,从靠近蜗轮开始分 1.2(如 H1,H2). (2) (图 5)的附件凸轮为一例,使用其他附件的情况, 当然由不同的凸轮来变更. (3) 板凸轮的划线以轴承为界,左边的凸轮在左边描,右边的凸轮在右边描. (4) 在靠近中央部凸轮上安装装卸用的槽(打开). (5) 凸轮的材质富有耐磨耗性,使用特殊高级铸铁以及浸硫窒化处理.并且也进行 SUj2 和淬火等试验. 2. 凸轮的形状和尺寸 限定为以下 3 种类,3 轴用(YWBB)的环形凸轮仅一个特别
8、形状.如图 6 KF- 板凸轮- 空白处不打开加工 KR- 环凸轮- 切割使用一部分 KB- 碗凸轮 板凸轮 环凸轮 碗凸轮 3.凸轮的划线 为了刀具按照计算正确地旋转,凸轮的划线必须依照图 7 的表.为此预备凸轮划线装置作为特殊附属品.并且附件的横向运转用凸轮和前进后退用环形凸轮等不需要精确运转的, 不用圆弧直线划线更好.如图 8 设计凸轮时,想刀具台在停止位置为水平的话,以 95mm 为天平刀架凸轮的平均径.并且对于比较短的轴方向精度严格的产品,主轴凸轮的平均径选 100mm 左右更好.(参照 4 的第 5 项). 3. 不 切 削 运 转 1. 凸轮上升 为了提高生产量,不切削凸轮的伸出
9、最好尽可能快速倾斜,缩小角度 .另一方面,为了减少向上压力的损失, 必须缓慢倾斜减小角度 。如图 9 这个思考方法虽然互相矛盾,但在实际的凸轮设计中,最小角度 .在表 5表 12 中。并且,以直接形状表现了所要的凸轮上升的样板在图 11图 13 中显示. 生产量 3 个/分(凸轮轴 3r.p.m) 让主轴台迅速前进 5mm,但杠杆比例为 12, 凸轮以 70 mm 为半径.主轴台前进 5 mm 凸轮要上升 10 mm,所以如表 5 要求角度为 9.并且使用样板(图 10)来描的话,同样要求角度为 9规定这个 9是以等速曲线连接,但实际上依照样板或者以此相近的圆弧更好. 3. 凸轮的下降 凸轮在
10、下降的时候,常用弹簧向凸轮面压.因此为了减少下降所需要的时间,超过界限角度缩小 的话,顶尖就不依照凸轮面落下.这在凸轮旋转速度快,顶尖的下降运动赶不上凸轮的情况下也是一样的. 此限界角度大体以顶尖的角度 决定,但要尽量避免为限界角度,顶尖和凸轮面之间要预先留 58的空余.如图 11 表 5表 12 中显示了 角的数值. 并且,以直接形状表现所要的凸轮下降的模板如图 11图 13 所示 生产量 5 个/分 让 2 号刀具台后退 3mm. 但要从凸轮的最大径开始下降. 天平刀架的杠杆比为 13,因此刀具台后退 3mm,凸轮要下降 9mm.并且由于凸轮的最大径为 120mm,如表 9要求角度为 6.
11、 表的角度以 1为单位不连续地显示数值,因此也有和样板不一致的情况.表中未显示的中间值,从两侧的数值算出,端数尽可能上升.如图 12. 实际的角度分配最低要 2. 4. VT 刀架刀具台凸轮 VT 刀架刀具台中,为不切削运转的凸轮的设计如表 13. 上表充分估计了为安全考虑的余裕. 凸轮样板,大概的数值(表 4)按基准作成. 凸轮设计的计算中必要的上升和下降的最大量基本上不超过 10mm.但是在其他的刀具台切削的时候为了避免撞刀,把刀具台先再后退一些.为此切削中不必要部分的凸轮半径允许最小至 25mm.这样做的话刀具台就由挡板来支撑.如图 13. 因此生产量多的时候, 从凸轮的最大径(120)
12、到最小径(50)的计算值描出来的和使用凸轮样板描出来的会产生很大的差异.生产量为 10 个以下按照样板形状就可以了,超过 10 个的时候以尽量接近计算值的形状比较好.并且根据情况如图 10 两个形状相结合也可以.的. 哪一种情况按计算所得的必要角度都与实际的凸轮形状没有多大关系,是安全 开闭夹爪的角度 开夹 10 闭夹 15 开闭夹爪的时候,需要与生产量无关常用的角度. 夹爪的开闭需要的角度。丈小闭夹可取 20。 5. 刀具的停止 生产数 10 个/分以上 2 生产数 10 个/分以下 3 一个凸轮的行程完成要瞬间让刀停止。表 16. 刀具的停止需要的角度。 设计凸轮时,计算天平刀架的刀具运动
13、,首先必须决定刀具的停止位置也就是刀前端的出发点.这是为了原材料能自由通过,以离原材料 0.5mm 位置为标准的. VT 刀架刀具台也可以考虑同样的方法来计算.如图 6. 刀具的干涉 图中,显示了关于刀停止位置一般的标准尺寸.但我们多次设计凸轮,适合各个产品的诸条件,例如讨论 . 刀形状怎样 . 刀的排列是否在同一垂直面 . 是否避免相邻刀的同时使用 . 是否在相邻刀间防止切粉的产生 等问题,能够更合理地决定停止位置. 如图 16 决定刀尖端的尺寸的时候,要另外预先准备如图 17 的实物10 倍的用具.可以看见各个刀的运转图 17,可以了解,同时靠近刀最小半径为 3mm,用 5 号刀进行突切的
14、时候 1 号刀必须从中心距离 3.5mm 以上. 在原材料中心的刀后退,其他刀前进至原材料中心时,为了安全错开防止碰撞表显示了其所需的角度. 刀具的前进后退所需的角度（参考） 生产数 20 个/分以下 生产数 20 个/分以上 后退的刀具 前进的刀具 后退的刀具 前进的刀具 T1 T2 T3 T4 T5 T1 T2 T3 T4 T5 T1 8 T1 12 T2 12 T2 18 T3 15 18 T3 20 20 T4 12 18 T4 16 26 T5 8 12 T5 12 20 3. 切 削 运 转 1. 切削速度 (1) 旋削速度 周速根据被加工物和刀具的材质差别很大.并且与精加工面和刀
15、的寿命等很多切削条件不一样,下表显示了一般的选择基准. 切削速度 m/min 被削材 刀具 高速钢 超硬合金 黄铜 150-200 200 以上 快削钢 60-80 160 以上 钢（抗张力 50KG/平方 mm 以下） 45-50 120 以上 钢（抗张力 50KG/平方 mm 以上） 40-45 100 以上 如果使用径小,机械的最高速度, 也有周速仍不足的情况.但经常以最高速度使用机械的方法未必是上策,此情况为最高 7500rpm.以下最好. 周速按以下方程式求得,大概的估计按表 24 求得. 切削速度 m/min =原材料径（mm）*3.14*主轴速度(rpm)/1000 切削速度即主
16、轴速度是决定进刀量和产品加工秒时的最大要素.但是,如前所述仅考虑缩短加工秒时胡乱选择最高速度也不是最好的方法. 表 19 显示了主轴速度,表 20 显示了周速度. (2) 钻孔速度 钻孔速度 m/min （高速钢钻头） 被削材 钻头径 黄铜 软钢 硬钢 1-2 20-25 15-20 10-14 2-5 20-25 18-22 14-18 绞刀速度是钻头的 2/33/4. 时钟部品的设计中,d 大多很小.因此,有以下情况.原材料径 d:2mm,材质:钢,使用超硬刀的话得出V=100m/min 以上.以此时的主轴速度 Vrpm 为未知数求的话,变成 N=1000V/d=15,900r.p.m,理
17、论上 N 以15900rpm 运转也可以.但是现在的自动机实际上不可能达到这样的旋转数.即使能达到,连续旋转轴承变高温,并且伴随高速旋转不仅会产生机械振动,还会给刀的寿命带来不利的影响.V 的值必须选择其部品最适合的切削速度. 现在主要部品的切削速度如下（略） (3) 螺丝加工速度 加工螺丝是与工作物即主轴和丝锥(或者板牙)主轴的速度差.表 22 显示了一般使用的加工螺丝的速度. 本机中,主轴和丝锥主轴的速度比如表 23 来定.因此螺丝加工速度决定了的话主轴速度也就限定了,旋削速度也被限定.有些螺丝的部品,由于加工螺丝速度的限制也有难于选择旋转的恰当的切削速度情况.此时必须优先考虑螺丝加工速度
18、. 右螺纹 左螺纹 主轴：攻牙轴 主轴：攻牙轴 1：1.12 1：0.91 1：1.22 1：0.85 1：1.31 1：0.78 1：1.40 速度差即速度比的决定也同时决定了螺丝加工的进刀量,如表 28 必须预先从恰当的 进刀中选择速度比. 材质 切削速度 m/min 硬钢 2.5-2.8 软钢 3-4.5 快削钢 7-12 黄铜 15-23 A5056 12-18 螺纹切削速度 m/min 螺纹切削速度 2. 切削进刀 主轴(即工作物)旋转一回被削出的切粉的厚度与精加工面的良否有关.表 25 显示了一般的选择基准. (表 27)显示了孔深为直径 2 倍时的标准,孔深为直径的 35 倍时为
19、表的 2/3,710 倍的深孔为表的 1/2.深孔的情况下,钻孔中途多次拔出锥,去除切粉,测量切削油的流入,每次进刀都要细些比较好. 并且绞刀的进刀为钻头的 23 倍. (表 28)的速度比决定螺丝切削的进刀.即速度比 1:1.40 的情况下,主轴旋转一回进刀量为 0.4.切削速度有充分的余裕,从螺丝安装速度比不能提高主轴速度(生产量)时,选择最小速度比是明智的. 一般产品加工的进刀量（mm/转） 被削材 加工 黄铜 钢（抗张力 kg/平方 mm） （40-50） （50-70） （70-90） 车削 粗加工 0.20-0.15 0.08-0.06 0.05-0.04 中加工 0.12-0.1
20、0 0.05 0.03 0.03 精加工 0.08-0.06 0.04-0.03 0.025 0.02 极精加工 0.05-0.04 0.025-0.02 0.02-0.015 0.015-0.01 切断 粗加工 0.08-0.07 0.03-0.025 0.03-0.02 中加工 0.06-0.05 0.02 0.015 0.01-0.007 精加工 0.04-0.03 0.015 0.01 0.006-0.005 极精加工 0.02-0.015 0.012-0.01 0.008 0.004-0.003 钻孔（相对百分比） 80 60 60 50 精密产品加工的进刀量（mm/转） 被削材 加
21、工 黄铜 钢 车削 粗加工 0.04-0.02 0.025-0.01 精加工 0.02-0.01 0.01-0.002 切断 粗加工 0.015-0.007 0.008-0.003 精加工 0.007-0.003 0.003-0.0007 钻孔 粗加工 0.02-0.01 0.01-0.005 精加工 0.01-0.004 0.005-0.002 钻孔加工的进刀量（mm/转） 孔径 被削材 1 2 3 4 黄铜 0.02-0.04 0.03-0.05 0.04-0.08 0.05-0.12 钢 0.005-0.01 0.01-0.03 0.02-0.04 0.03-0.06 3. 突切作业 (
22、1) 产品端面为平面或者球面等的切落,让刀物超过原材料中心 0.05mm0.10mm 前进. 突切刀的宽度和原材料径的关系,角度和尺寸等如表 29 所示. 但是黄铜材的情况下稍微小点比较好.(0.9 倍的程度) 表 29 中显示了 t. 的变化的 的尺寸.刀超过中心前进量 a=+（510）左右恰当. t?tan 先端角 . 黄铜材(C3602)等的情况为 20 . 钢材(SUM24TE)等的情况以 16为标准.并且为了更好地精加工突切面, 也有在 ? 上附加 30 分的情况.再研磨减少刀的宽度,因此也要考虑一定程度的经济性. (2) 锥的切落由刀具的前进和主轴台的前进组合进行.首先让刀具前进至
23、锥开始的位置,切入的同时开始横向进主轴,刀具的尖端超过原材料中心的话产品被切落,同时形成原材料侧的圆锥面.因此,原材料侧的刀角度与圆锥面角度相同.但是产品侧的刀角度和圆锥面之间预先错开 5.如果没有充分注意的话产品很快会破损.刀的尖端超过原材料中心的进量为 0.10.2mm 好. 平端面的普通的产品,材料的损失只是突切刀的宽度(磨耗).即为了制作一个产品,主轴台进刀量的合计为产品的长度加上凸切刀的宽度. 但是尖端的产品,必须以从尖端到尖端的总长加上 L 为主轴台的总进刀量.对于正确使用的刀角度,H 和L 的计算式以及其系数(F)在表 16 中显示. H=DF L=4AF a 45 50 60
24、70 75 80 90 100 110 120 130 F 1.207 1.072 0.866 0.714 0.652 0.596 0.500 0.420 0.350 0.289 0.233 5. 尺 寸 调 整 1. 凸轮更换调整 不调整凸轮的尺寸,利用凸轮的更换,使用和杆比调整等,自由地更换一定程度的尺寸来进行尺寸调整比较好,有以下方法.但是使用这些方法仍不能调整时,要修正凸轮.因此,在凸轮设计中注意尽量使调整简易化,并且易得出必要精度，这点是非常重要的. 由凸轮更换来调整是一般多为使用的方法, HS,RL 杆以及 R-16.R-20.RR-20 的 3 号 VT 刀架可以 2 枚或者 3
25、 枚分别由爪的出入调整尺寸. 有关各种机械的凸轮构成枚数,多采用必要以上的构成枚数,不仅是经济性的问题也难于作业.因此虽是 3枚构成的机械.2 枚足够的话就不用 3 枚. 图 30 是 HS 凸轮交换的样子.F1,F2 的凸轮的尖端高度相同的话,落差为 L. 图 31 中想变化 b 尺寸必须使 L 变化,F1 的出去回来可以使 L 变化. . 加大 b 的情况F1 的尖端从 F2 的尖端缩回. . 缩小 b 的情况F1 的尖端往 F2 的尖端前伸出. 在交替点,如前所述为了移动凸轮的位置,也有凸轮的超过切替点的情况.因此必须一定程度地延长时间.延长的角度 1、2 最低为 3但是通常使用 5以上
26、比较理想. 2. 主轴台凸轮的使用方法。 不取换凸轮而改变产品的长度,有以下方法. (1) 调整刀的安装位置 (2) 主轴台的后退中使用挡板 (3) 改变主轴台的比例（如图 20） (4) 主轴台凸轮从最初预先分成 2 枚 按照使用主轴台凸轮分成 2 枚来预先设计的话,移动 2 枚凸轮的安装位置,通过调整的突出量来改变槽的宽和段部的长度,同一把刀切削的段部的长度公差可以从刀的宽度来保持.此例在图 22图 25 显示. 3. 刀架杆的顶尖 以 1 号刀加工是可能的,但理论上凸轮的值可以取必要以上,是利用顶尖(不与凸轮和爪接触的状态)得出所需尺寸. . 顶尖机构不能使用 2 号刀. . D1,D2
27、 的公差严格时,或者 D2 不变 D1 的尺寸在一定范围内变化可能时,用 1 号刀切削的话,如以下用顶尖调整是可能的. (虚线未使用顶尖时) 12 和 4、5 之间的实际的凸轮的高度为(D2-D1/2杆比)好,但使用顶尖时的高度表现为(D2-D1/2+顶尖量) 杆比. 顶尖量通常在 0.05 以下进行.根据需要 D1 的变化范围大的时候,也有加大顶尖量的情况. 顶尖由螺丝调整,中途停止刀向前方(径中心的方向)前进. 4. 主轴台凸轮的修正 主轴台凸轮通常是使用一枚,但图 26 显示的特殊的例子,轴方向尺寸几个地方以严格的公差控制时,如前所述使用 2 枚也不能修正凸轮,很难调整在公差内. 这是由
28、于从机械的进刀机构产生的极其微小的运动误差造成的.为了正确地排除误差,必须按表 31 修正凸轮. 一般的作业中这种特殊的例子基本上不可能有,调整刀和杆比可以充分地达到目的,没有必要考虑修正凸轮. 并且(表 31)不怎么长的产品,凸轮的平均径在 100 mm 左右,误差自然少. (图 27)显示以凸轮最大半径 80 为基准修正的情况,如果以最小半径 24 为基准,凸轮半径则分别变成24-46（0.03） 65-80(0.02). 5. 其他注意事项 (1) HS 凸轮的总后退量必须与前进量合计一致. 这是理所当然的事情,但必须确认凸轮的上升和下降的合计为零.并且天平刀架也是一样的. (2) 切削
29、的进刀是从 0.030.1 跟前开始.并且刀具前进完成向切削进刀移动前,角部锋利的精加工中要给23的停止. (3) 用同一把刀连续倒角和外径加工切削时,外径角上最好不要停止. (4) 比较大的孔快速进刀加工时,避免需要精度部分的旋削和打孔的同时加工. (5) 一般有(+)上升和连续(-)下降以及前进时,中间要有一段时间的停止,这是原则.但也有得出以黄铜进行宽度大的成形加工时,刀后退前不停止更好的说法. (6) 使用 2.3 轴的附件时,使下一主轴向工作物位置前进,开始切入之前所需的凸轮合计角度根据工作物长度要为 4560. (7) 1 号和 2 号刀,一般作为外径的旋削精加工使用. 一般以递增
30、精加工段部的径.(以递减精加工的话很难得出和段径方面的尺寸) 经常使用的例子有 1#(可以使用顶尖) 2#切落 (8) 长的部品,向长的方向连续进行粗加工.精加工时 GB 发挥不了作用,易产生摆动. 关于各项目说明. 切替 . 用主轴台凸轮,刀架杆凸轮等 2 枚或 3 枚凸轮时,要载明切换的地方. NO. . 按 1.2.3.顺序来编工程顺序. 但是根据需要也可以使用 11”带破折号. 工程名 (1) 根据工程顺序列出工程名.此工程名参照附表凸轮设计符号一览表来填写. 刀具的运转量 (2) CO,HR 等的符号写在工程栏的左边,剩下的空白的地方用于计算工程的说明、刀具或主轴的运转量的计算. 在
31、虚线右边填写计算结果,刀或者主轴、主轴的实际运转量以 1/100mm 为单位填写. CO、CC,P 时仅按照这些符号填写. 在番号以及工程名栏里,按以上根据刀关系图按顺序准确无误地填写工程名,计算主轴以及刀具的正确运转. 在坐标纸上正确地描绘刀的关系图,计算(坐标的)刻度可以检测出计算结果. 凸轮计算书的制作 (1) 在工程名栏的右侧的最上部空栏里填写 HS,T1,T2(或者 RL 代替 T1,T2),T3,T4,T5 或者 S1,S2 等,其下的纵列作为各凸轮的比例填写栏. (2) 各工程每个在刀具等的实际的运转量上乘于杆比的倒数求出凸轮高度(凸轮的运转量),记入. 凸轮高度为负(径的减少)
32、时必须标上(-)符号. (+)(-)的区别参照一般说明 1.31.4.整理主要的东西做表. (+)正表示凸轮的上升(径的增加) HA(主轴台前进) T1 R(刀架杆的 NO.1 刀后退) T2 A(NO.2 刀前进) T3(或者 T4,5)A(VT 刀架前进) (YD(NO,1SP)*凸轮后退) (-)负表示凸轮下降(径的减少) HR (主轴台后退) T1 R,T2A (刀架杆) T3 (或者 4,5) R S1 (或者 2.3 等)R (YD 凸轮前进) CO,CC,P 的工程此栏什么也不写 为显示刀具(或者主轴)运转的必要角度,使用与凸轮*同一行空白处来记入,(总角记入之后). 例: T2
33、A 295 885(110118) 检查主轴台凸轮以及刀架杆凸轮的行程的各个合计是否为零,如不为零应该是哪里有错误,再研讨一下. 空角 (1) 记录未切削运转的角度.并且在 CO 和 CC 间 HR 的最低角度要为 8,在 HR 工程即使凸轮的运转少也要注意. (2) 不切削运转的角度全部出来以后求它们的和.由于旋转一回(360)做出一产品,从 360除去空角的合计来求生产生产角的总和. 如求出生产角合计的话,由进刀量的决定可以求出各个切削运转的角度. (3) 一个刀具完成切削后退同时下一刀具前进,其间主轴以必要尺寸移动.为了刀具互相不干涉,这样的工程的必要角度,根据必要角度表格和刀关联图,模
34、型及其他来充分研讨决定. 进刀 根据加工的内容决定适当的进刀量记入 生产角 (1) 旋转 由给的进刀切削时,仅以在这个工程的必要的(刀具的)运转量可求得主轴需要旋转多少回. (运转的长度)(进刀量)=(旋转转数) (2) 角度 根据上述的旋转对 360(空角的合计)进行比例分配.各工程至少按刀具的瞬间停止角度(23)以上来做. 初学者在记录总角之前计算书式最好请示指导者确认. 付：凸轮设计代号一览表 开夹 CO 闭夹 CC 前进 A 后退 R 安全 P 三轴 S1，S2，S3，S4 刀具 T1，T2，T3，T4，T5 主轴 H 附件 ATT 中心刀 LC 自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否
35、设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。 凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。其形成的主要原理是：由 A 点作等速旋转运动，同时又使 A 点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。这就是等速凸轮的曲线。 凸轮的计算有几个专用名称： 1、 上升曲线凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线 2、 下降曲线凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线 3、 升角从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为 。 4、 降角从凸轮的最高点到最低点的角度，即
36、下降曲线的角度。代号为 1。 5、 升距凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为 h，单位是毫米。 6、 降距凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为 h1。 7、 导程即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为 360时凸轮的升距（或降距）。代号为 L，单位是毫米。 8、 常数是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。代号为 K。 凸轮的升角与降角是给定的数值，根据加工零件尺寸计算得来的。 凸轮的常数等于凸轮的升距除以凸轮的升角，即 K=h/。由此得 hK。 凸轮的导程等于 360乘以常数，即 L360K。由此得 L360h/。 举个例子： 一个凸轮曲线的升距为 1
37、0 毫米，升角为 180，求凸轮的曲线导程。(见下图) 解：L360h/=3601018020 毫米 升角(或降角)是 360的凸轮，其升距(或降距)即等于导程。 这只是一般的凸轮基本计算方法，比较简单，而自动车床上的凸轮，有些比较简单，有些则比较复杂。在实际运用中，许多人只是靠经验来设计，用手工制作，不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别是用数控机床加工凸轮，却是需要先计算出凸轮的导程，才能进行电脑程序设计。 要设计凸轮有几点在开始前就要了解的. 在我们拿到产品图纸的时候,看好材料,根据材料大小和材质将这款产品的 主轴转速先计算出来. 计算主轴转速公式是切削速度乘 1000除以材料直径. 切削
38、速度是根据材质得来的，在购买材料时供应商提供.单位是米/分钟. 材料硬度越大,切削速度就越小,切的太快的话热量太大会导致材料变形, 所以切削速度已知的. 切削速度乘 1000 就是把米/分钟换算成毫米/分钟,在除以材料直径就是主 轴每分钟的转速了.材料直径是每转的长度,切削速度是刀尖每分钟可以移动的 距离. 主轴转速求出来了,就要将一个产品需要多少转可以做出来,这个转的圈数 求出来.主轴转速除以每个产品需要的圈数就是生产效率.单位.个/分钟 每款不同的产品,我们看到图纸的时候就先要将它的加工工艺给确定下来. 加工工艺其实就是加工方法,走芯机 5 把刀具怎么安排,怎么加工,哪把刀具 先做,按顺序
39、将它安排,这样就是确定加工工艺. 确定加工工艺的时候有几点应该注意的地方. 一. 2 把相邻的刀具最好不安排在一前一后顺序加工,应该错开刀具安排,这样 就容易避免刀具相撞. 二. 确定一条基准线,一般以切断刀的靠近中心架夹头的那个面为基准.其余的 4 把刀具在靠近基准面时留有一点距离.后面会有例子. 三. 尽量不要安排 2 把刀同时加工,以免互相干扰,出现不稳定情况.当然也有些 例外的,比如 2 把倒角一起加工有时候是可以的. 四. 合理的安排刀具,在刀具够用的时候倒角可以用成型刀最好. 区分好行程和空行程的步骤. 行程就是刀具在加工的时候;空行程则是刀具在未加工的时候. 我们在这开始讲空行程
40、的角度计算方法: 1. 凸轮开关夹,夹头弹开的时候的角度是 10 度,夹紧角度是 15 度. 2. 根据算得的生产效率来确定凸轮上升下降的空行程所要乘的比例系数. 当生产效率小于或者等于 3 的时候,凸轮上升角度比例系数是 1 比 1,也就是 凸轮每上升 1 毫米,角度为 1 度.凸轮下降角度比例系数是 1 比 0.7,也就是凸 轮每下降 1 毫米,角度为 0.7 度. 当生产效率小于等于 8 大于 3 的时候,凸轮上升角度比例系数是 1 比 1.5,也 就是凸轮每上升 1 毫米,角度为 1.5 度.凸轮下降角度比例系数是 1 比 1,也就 是凸轮每下降 1 毫米,角度为 1 度. 当生产效率
41、小于等于 14 大于 8 的时候,凸轮上升角度比例系数是 1 比 2,也就 是凸轮每上升 1 毫米,角度为 2 度.凸轮下降角度比例系数是 1 比 1.3,也就是 凸轮每下降 1 毫米,角度为 1.3 度. 当生产效率大于 14 的时候,凸轮上升角度比例系数是 1 比 2.5,也就是凸轮 每上升 1 毫米,角度为 2.5 度.凸轮下降角度比例系数是 1 比 1.7,也就是凸轮 每下降 1 毫米,角度为 1.7 度. 生产效率实际指的就是凸轮轴每分钟转的圈数,而不是产品每分钟做的个 数,因为产品简单的时候我们设计的时候甚至可以每圈做 2,3 个产品,可能 更多. 空行程说清楚了也就是这两个要点.
42、 凸轮空行程的凸轮上升下降角度可以根据第 2 点全计算出来. 由于纵切自动车床一般都具有五个刀架和附件装置，因此它的加工工艺范围比较广，许多复杂的轴类零件也可以用这种机床一次加工完成。 在纵切单轴自动车床上可以进行下列一些工作：车圆柱面、车倒角、车锥面、沉割加工、切断、车圆弧、打中心孔、钻孔、绞孔、镗孔、功内外螺纹、冲方孔等等其他工作。 前面我们讲完了空行程的计算方法,这里讲行程的计算方法. 凸轮设计里面除了行程剩下的全是空行程.在这也可以反过来用. 行程里面刀具加工的方法很多: 1. 左车外径 2. 右车外径 3. 成型刀倒角,圆弧,插槽等等 4. 切断 (1) 平面切断 (2) 圆弧切断
43、(3) 斜面切断 (4) 切断面往里面凹进去,也可以是产品后面打中心孔 5. 打中心孔(钩刀钩平底孔) 6. 根据凸轮和刀具配合移动走倒角,或者走圆弧 7. 沉割刀具清理外径根部圆角或者批锋 8. 钻孔 9. 功牙,套牙 10 冲方孔(孔是正多边型的) 自动车床，以其无可替代的加工手段的优势，正在为越来越多的厂家所青睐。而自动车床 使用的凸轮的设计，则成为使用此类机床的厂家所必须要掌握的一门技术。自动车床凸轮的设 计，即编写凸轮调整卡，对于不了解其本来面貌的人来讲，神秘、深奥；当对它有了稍微粗浅 了解的人 ，又会觉得不过如此而已，稍学即会。 其实，此项技术和其他任何门类的技术一样，“会易精难”
44、。 依据机床说明书的提示来编写完成的凸轮设计调整卡，不一定是好的设计作品。 一个优秀的设计作品，包括以下内容： 一，合理的工步编排。 二，合理的设定走刀量。 三，能得出较高的生产率。 此外，还应在制造凸轮、调整机床时易于操作。 也可以这样说，要想作出一件比较优秀的设计作品，前提是能够深刻体味各个设计步骤的 实质性的意义。只有这样才能做到，你的设计作品与机床说明书中提示的方法相比较，不只是 形似，而是神似，甚至比其更优秀。 考核一个设计作品的优劣，最重要的标准是其最后得出的生产率的高低；生产率的高低， 取决于工作角度总和的大小；而工作角度总和的大小，则取决于工步编排得是否合理。由此看 来，合理的
45、编排工步，在整个设计过程中，具有着相当重要的作用。要想做好工步编排 ，一 是要有相当时间的工作经验的积累；二是要有丰富的想象力，这一点尤其重要。 一、生产率的计算方法与作用 作为投资人，都希望在尽可能短的时间内，得到尽可能高的效益；作为生产过程的组织者，都希望机床能生产数量和品种都尽可能多的产品，以缓解交货期代来的时间压力；作为操作工，都希望机床能够优质高产，以获得较高的收入。所以说，希望优质高产是所有与机床有关联的人的共同愿望。 那麽，现在就分析一下下面的这个公式，就可以知道机床的生产率究竟是怎样 形成的了。 N 不难看出，这是一个多元一次分式方程式。在这一公式里， A= 函括了整个设计过程
46、的全部计算内容。 n 工a 工360 式中： A=生产率 单位=件/分 N=主轴转数 单位=转/分 n 工=某切削工步工作时的主轴转数 工=某切削工步工作时占用的角度 ： 希腊字母。表示在计算过程中某项数值的累计总和。 首先，介绍几个在设计中使用的专用名词： 工步 生产过程中每一个动作称做一个工步。 切削时主轴转数 完成某一切削工步时主轴转过的圈数。 工作角度 完成某一切削工步时所占用的角度。 在“车”加工中，无论使用的是哪种类型车床，在切削前都要先确定 ： 主轴转数。 每次进刀多少毫米（进刀深度）。 走刀时的速度（走刀量）。 这就是平常所说的“切削三要素”。 自动车加工时的主轴转数，是由被加
47、工材料的种类和直径决定的。 例：切削直径 10 毫米 A3 棒料时（此钢种属低碳钢），根据说明书中切削速度表给出的数值，是 60m/分。即： 601000/（103.1416）1910（转） 据此，就可确定机床最接近此数值的主轴转数。 准确的选择主轴转数，是保持零件加工时工艺尺寸稳定的关键，这一点往往容易被忽略。 如果主轴转数过快，直接影响刀具的使用寿命；而主轴转数过慢，又会因切削速度不够而造成 加工的零件工艺尺寸不稳定、光洁度不高等等缺陷。其他类型的车床，在加工零件时，一般是 一次加工一个零件，每个部位可能会分若干次进刀，当尺寸发生变化时可随时采取措施。自动 车床就不同了，它一经启动，零件就会不断产出。主轴转数设定的准确与否，直接影响的就是、生产效率。也可以这样讲，当我们确定了所要生产的产品，也就同时确定了主
