基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法技术

本发明专利技术属于数字化机械加工领域，涉及一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，包括以下步骤：1)确定三维凸轮型面滚子中心点数据；2)采用建模软件对步骤1)确定得到的三维凸轮型面滚子中心点数据进行三维凸轮型面建模，得到三维凸轮型面实体模型。本发明专利技术提供了一种能够克服特定加工程序及加工设备的限制、通用性强的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法


[0001]本专利技术属于数字化机械加工领域，涉及一种凸轮型面建模方法，尤其涉及一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法。
[0002]主要应用于三维凸轮型面的建模及编程加工，在专利技术的研究过程中，涉及CAD建模技术、CAM编程技术、复杂曲面加工工艺技术等相关
技术实现思路
。

技术介绍

[0003]现有三维凸轮的加工有两种方式。第一种，直接建立三维凸轮实体模型，依据实体模型使用CAM编程加工；第二种，提供滚子中心点位及加工程序，按程序加工并按中心点检查。第一种情况多是涉及的三维凸轮结构相对简单，普通技术人员已掌握实体模型的建模方法。第二种情况多是涉及的三维凸轮结构复杂，技术人员也不能建立正确的实体模型，只能给出特定的加工程序，该程序往往仅能应用于特殊设备，无法通用，当设备故障时，生产停滞。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种能够克服特定加工程序及加工设备的限制、通用性强的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，包括以下步骤：
[0007]1)确定三维凸轮型面滚子中心点数据；
[0008]2)采用建模软件对步骤1)确定得到的三维凸轮型面滚子中心点数据进行三维凸轮型面建模，得到三维凸轮型面实体模型。
[0009]上述步骤1)的具体实现方式是：
[0010]1.1)获取三维凸轮型面滚子中心点原始数据；
[0011]1.2)对步骤1.1)获取得到的三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行修正，得到三维凸轮型面滚子中心点数据。
[0012]上述步骤1.2)中修正的具体实现方式是：
[0013]1.2.1)计算三维凸轮型面延长区域；
[0014]1.2.2)根据步骤1.2.1)所得到的延长区域对三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行延长处理；
[0015]1.2.3)对延长后的三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行点密度加密处理，点密度加密不大于1
°
；
[0016]1.2.4)沿极坐标型面点位的L方向对经过步骤1.2.3)所得到的三维凸轮型面进行加密处理，加密不大于0.5mm。
[0017]上述步骤1.2.1)的具体实现方式是：
[0018]1.2.1.1)确定三维凸轮型面突变最大位置；
[0019]1.2.1.2)按照过切量最大的层数据确定三维凸轮型面延长角度；
[0020]1.2.1.3)根据步骤1.2.1.1)的结果以及步骤1.2.1.2)的结果确定三维凸轮型面延长区域。
[0021]上述步骤1.2.1)的具体实现方式是：
[0022]a)将三维凸轮型面的极坐标型面点位转换为直角坐标点位；所述极坐标型面点位(α，r，L)，所述直角坐标点位(x，y，z)，所述极坐标型面点位与直角坐标点位的对应关系为：x＝r
×
COSα，y＝r
×
sinα，z＝L；
[0023]b)在直角坐标点位中，根据三维凸轮型面中心数据起点P1以及结束点P2确定θ1，θ1是直线P1P2与直线OP1的夹角，O是直角坐标点位的中心点；
[0024]c)根据步骤b)所确定的θ1确定三维凸轮型面中最大过切位置；
[0025]d)遍历三维凸轮型面在不同z值下的θ1，根据三维凸轮型面在不同z值下的θ1的最小值确定三维凸轮型面突变最大位置。
[0026]上述所述θ1的确定方式是：
[0027]θ1＝arccos((y1
‑
y2)/(x1
‑
x2))+(
‑
arccosy1/x1)。
[0028]其中：
[0029]x1、y1分别是起点P1直角坐标点位的坐标；
[0030]x2、y2分别是结束点P2直角坐标点位的坐标。
[0031]上述步骤2)的建模软件是UG或CATIA。
[0032]上述步骤2)的具体实现方式是：
[0033]2.1)根据每层三维凸轮型面滚子中心点数据单独建立曲线，曲线的样式为三次样条曲线；
[0034]2.2)用步骤2.1)所得到的曲线将每层三维凸轮型面的首尾连接，首尾均用相切方式进行连接；
[0035]2.3)按顺序逐层添加曲线，最终生成三维凸轮型面实体模型。
[0036]一种三维凸轮型面的加工方法，其特征在于：所述加工方法包括：
[0037]1)获取三维凸轮型面实体模型；
[0038]2)基于步骤1)获取得到的三维凸轮型面实体模型对三维凸轮型面进行编程加工。
[0039]上述步骤2)的具体实现方式是：
[0040]2.1)采用编程软件对步骤1)获取得到的三维凸轮型面实体模型进行编程，编程软件是CAM，编程软件采用刀具的直径不大于0.01；
[0041]2.2)根据步骤2.1)获取得到的编程程序，采用标准尺寸球头刀具对三维凸轮型面进行加工。
[0042]本专利技术的优点是：
[0043]本专利技术提供了一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，该方法完成了三维凸轮型面滚子中心点数据的延长、加密、建模、编程加工，改变了三维凸轮的原有加工方法，解决了设计不能提供模型的三维凸轮的多种设备加工问题。形成了一套完整的三维凸轮从加密点位、建模到编程加工的技术方法，该方法可以推广应用到其它类似曲面的生产中。本专利技术解决当三维凸轮结构复杂，设计不能建立正确实体模型时三维凸轮的加工。
附图说明
[0044]图1是本专利技术的三维凸轮滚子中心点结构示意图；
[0045]图2是本专利技术的三维凸轮某层截面(x，y坐标截面)示意图；
[0046]图3是本专利技术的三维凸轮建模曲线导入示意图；
[0047]图4是本专利技术的三维凸轮建模桥接曲线示意图；
[0048]图5是本专利技术的三维凸轮生成实体示意图；
[0049]图6是本专利技术的三维凸轮编程示意图。
具体实施方式
[0050]本专利技术提供了一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，该方法包括以下步骤：
[0051]A确定三维凸轮型面滚子中心点数据
[0052]三维凸轮型面滚子中心点原始数据由设计人员给出(在设计阶段确定)，但数据点较少，若直接按设计提供的原始数据建模加工，会导致型面出现偏差，不能满足产品性能要求。所以，需要对数据进行处理，以满足生产加工及产品性能要求。如图1为三维凸轮型面结构，表1为三维凸轮设计数据。
[0053]表1是本专利技术的三维凸轮滚子中心点设计数据示例
[0054][0055]数据处理方法如下：
[0056]第一步：计算型面延长区域。
[0057]采用中心点进行加工时，刀具侧边会切削零件型面，当型面突变较大时，会产生明显过切，突变越大，过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，其特征在于：所述基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法包括以下步骤：1)确定三维凸轮型面滚子中心点数据；2)采用建模软件对步骤1)确定得到的三维凸轮型面滚子中心点数据进行三维凸轮型面建模，得到三维凸轮型面实体模型。2.根据权利要求1所述的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：1.1)获取三维凸轮型面滚子中心点原始数据；1.2)对步骤1.1)获取得到的三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行修正，得到三维凸轮型面滚子中心点数据。3.根据权利要求2所述的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，其特征在于：所述步骤1.2)中修正的具体实现方式是：1.2.1)计算三维凸轮型面延长区域；1.2.2)根据步骤1.2.1)所得到的延长区域对三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行延长处理；1.2.3)对延长后的三维凸轮型面滚子中心点原始数据进行点密度加密处理，点密度加密不大于1
°
；1.2.4)沿极坐标型面点位的L方向对经过步骤1.2.3)所得到的三维凸轮型面进行加密处理，加密不大于0.5mm。4.根据权利要求3所述的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，其特征在于：所述步骤1.2.1)的具体实现方式是：1.2.1.1)确定三维凸轮型面突变最大位置；1.2.1.2)按照过切量最大的层数据确定三维凸轮型面延长角度；1.2.1.3)根据步骤1.2.1.1)的结果以及步骤1.2.1.2)的结果确定三维凸轮型面延长区域。5.根据权利要求4所述的基于滚子中心点的三维凸轮型面建模方法，其特征在于：所述步骤1.2.1)的具体实现方式是：a)将三维凸轮型面的极坐标型面点位转换为直角坐标点位；所述极坐标型面点位(α，r，L)，所述直角坐标点位(x，y，z)，所述极坐标型面点位与直角坐标点位的对应关系为：x＝r
×
COScosα，y＝r
×
sinα，z＝L；b)在直角坐标点位中，根据三维凸轮型面中心数据起点P1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘碑，赵涛，杨乐，孙红英，李雪英，张安栋，
申请(专利权)人：中国航发西安动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：