避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法技术

本发明专利技术公开了一种避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法，该方法通过凸轮精密测量仪测得盘形凸轮的母轮的轮廓的离散点数据｛ρｍ，θｍ｝（其中ρｍ为第ｍ个凸轮升程数据，θｍ为第ｍ个采样角度数值）后，由凸轮轮廓的离散点数据判断是否存在会出现接刀痕的部位，若存在会出现接刀痕的部位，则通过对每一个凸轮升程数据的一阶变化量进行移动平滑的方法来减小升程数据的二阶变化量而进行接刀痕的消除，若通过上述操作后获得的离散点数据仍存在会出现接刀痕的部位，则通过多次三次样条插值的方法对前述步骤得到的数据作进一步的接刀痕消除，直至升程数据的二阶变化量达到阈值要求，再将新的离散点数据输入数控磨床用于加工凸轮。通过上述方法可获得轮廓光滑、精确的盘形凸轮。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在用数控凸轮磨床对凸轮进行加工的过程中，避免盘形凸轮表面 产生接刀痕的方法。
技术介绍
盘形凸轮或凸轮轴零件在很多领域的机械设备中发挥了重要作用，如在汽车行业 和纺织机械行业中，特别是高端纺织机械中的精编机，共扼凸轮作为其中最关键的零件，需 要其拥有足够的精度才能保证编织过程中工序的严格和工艺的精细，最终保证编织产品的 高质量。盘形凸轮或凸轮轴由于其表面的轮廓线型复杂，因此对磨削精度和生产效率的要 求都很高。如何提高磨削效率和加工质量是凸轮磨削加工控制中亟待解决的问题。近年来，国内外将数控技术和机械加工技术相结合，形成一种全新的高速、高效凸 轮磨削加工工艺。但是，在盘形凸轮的磨削加工过程中，凸轮轮廓原始数据的获取往往存在 一定的误差，人们往往很难得到精确的凸轮的轮廓线。当这些存在误差的数据被输入数控 凸轮磨床加工时，在误差较大的位置会出现比较明显的接刀痕。当这些带接刀痕的盘形凸 轮被安置在精编机等机械设备上时，会出现噪音增大、纺织速度降低、磨损速度快等问题。经文献检索发现，范晋伟等人在《中国机械工程》2004(14) 1223-1226上发表的 文章“提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术”，讲述了用圆弧插值法求出凸轮加工的 包络线，进而提升凸轮的加工精度，但该文未提及与接刀痕消除有关的内容。龚时华在华中 科技大学博士学位论文“凸轮轴高速磨削加工控制系统关键技术”(2008)中，提到了先对离 散点进行曲线拟合，进而求出离散点的样条曲线方程；如果能在误差范围内求出整个凸轮 的轮廓曲线方程，由于曲线是光滑的，的确可以消除接刀痕；但是，由于盘形凸轮轮廓较复 杂，曲线拟合不能拟合整个轮廓，因此必需分段拟合，而段的长度将直接影响拟合出的数据 与原始数据的误差；但是段长度的选取往往很困难，没有确定的选取准则，段太长将导致轮 廓形状的偏差大，段太短将导致在段与段间的接合点处曲线不光滑。因此，曲线拟合方法的 操作性较困难，误差较难控制，造成了该方法的通用性不强。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在通过数控凸轮磨床进行盘形凸轮加工 的过程中避免凸轮表面产生接刀痕的方法，应用该方法可以获得轮廓光滑、精确的盘形凸 轮。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种，包 括以下步骤①通过凸轮精密测量仪测得盘形凸轮的 母轮的轮廓的离散点数据，由凸轮精密测 量仪的圆光栅编码器获得凸轮旋转的角度信号，由凸轮精密测量仪的测量头和直线光栅获 得凸轮升程的位移信号，然后通过数据采集卡将所测凸轮的轮廓的离散点数据输入计算 机，并以极坐标形式{Pm，θ J表示，其中m= 1,2,3, A，k。k = 360/(6,-0^, P m为第m个凸轮升程数据，θ m为第m个采样角度数值，由(ρω，θ J表示任意一个采样点的数据。②根据步骤①中得到的凸轮轮廓的离散点数据{Ρω，θ J判断是否存在会出现接 刀痕的部位，若不存在会出现接刀痕的部位，则将盘形凸轮的离散点数据输入数控磨床来 对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品。若存在会出现接刀痕的部位，则进行步骤③。 确定是否存在会出现接刀痕的部位的方法是当每个采样点的数据(Ρω，θ J 的间隔角度为X度时，凸轮升程数据的二阶变化量的绝对值大于阈值d的采样点则为 加工时会出现接刀痕的部位，其中，X = 1/2、i e N非负整数集，0 < X彡1。阈值d = /1000，其中的符号“ □”为取整运算符号，d的单位与凸轮升程数据的单位相 同，一阶变化量fm为凸轮的相邻升程之差(Pm-P μ)，二阶变化量为相邻一阶变化量之差 (P m-2 ρ η+ P m_2)，间隔角度 X 即为(θ ω- θ ^1)。③在全轮廓范围内，对每一个凸轮升程数据的一阶变化量fm进行移动平滑而得到 每个采样角度的新的一阶变化量newfm，并由此得到盘形凸轮的每个采样角度数值θω所对 应的新的凸轮升程数据newpm，用来减小升程数据的二阶变化量，从而形成盘形凸轮的新 的离散点的数据InewPm, θω}。再按照步骤②的方法判断该新的离散点的数据Inewpm, θ J是否存在出现接刀痕的部位，若不存在会出现接刀痕的部位，则将盘形凸轮的离散点 数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品。若存在会出现接刀 痕的部位，则进行步骤④。④通过三次样条插值的方法对前述步骤得到的采样值作进一步的接刀痕的消除， 而得到盘形凸轮的新的离散点数据，直至升程数据的二阶变化量达到阈值要求，再将盘形 凸轮的新的离散点数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品。上述步骤③进行移动平滑的具体的方法是首先，将最后一个采样角度θ k与第一个采样角度θ工首尾相连。所述的最后一个 采样角度Q1^P 360度，所述的第一个采样角度Q1即间隔角度χ度。其次，从第一个采样角度θ工开始对每个采样角度θ m的前个采样角度所 对应的一阶变化量、采样角度θω自身所对应的一阶变化量fm以及后个采样角度所 对应的一阶变化量进行求和后，再求平均值，则得到了该采样角度θ m的新的一阶变化量 newfffl,直至得到所有采样角度θ m的新的一阶变化量InewfJ，从而完成了对凸轮升程数据 的一阶变化量的移动平滑。所述的符号“[]”为取整运算符号，η的数值根据离散点采样角 度的大小而变化。η的取值确定方法为当每个采样角度θ m与相邻采样角度的间隔为X度时，n的 取值为(7i+7)，其中，X = 1/2、i e N，0 < X 彡 1。上述过程中所得到当前采样角度所对应的新的一阶变化量，用Iiewfm表示。第三、根据每个采样角度θ m所对应的新的一阶变化量Iiewfm按照步骤②中的二阶 变化量的定义求得对应的新的二阶变化量。第四、设定第一个采样角度Q1所对应的升程不发生变化，将第二个采样角度θ2 所对应的原有的升程加上进行移动平滑所得到的新的一阶变化量newf2，从而求得第二个 采样角度θ 2所对应的新的升程数据new ρ 2。从第二个采样角度θ 2开始，由每个采样角度 的新的一阶变化量newfm加上前一个采样角度的新的升程数据new P 而得到每个采样角度的新的凸轮升程数据newpm。上述步骤④的三次样条插值的具体方法是 首先使由步骤③得到的数据的最后一个采样角度θ k与第一个采样角度θ工首尾 相连，这样可实现对整个凸轮轮廓数据的插值处理。所述的最后一个采样角度G1^p36O 度，所述的第一个采样角度Q1即间隔角度χ度。然后按照用户设定的升程数据的二阶变化量的阈值要求，在相邻的采样离散点之 间的中点处插入一个点，进一步减小升程数据的二阶变化量，且使凸轮的升程数据的数量 增加一倍，如果此时二阶变化量达到阈值要求，则得到可用于加工的凸轮的离散点数据。如 果二阶变化量未达到阈值要求，则针对上一次插值后得到的离散点数据，在相邻的离散点 的中点处再插入一个点，使凸轮的升程数据再增加一倍，如此重复进行插值操作，直至升程 数据的二阶变化量达到阈值要求。再将盘形凸轮的新的离散点数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而 得到盘形凸轮成品。本专利技术具有积极的效果(1)数控凸轮磨床使用通过本专利技术的方法获得的加工用 的凸轮轮廓数据加工盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法，其特征在于包括以下步骤：①通过凸轮精密测量仪测得盘形凸轮的母轮的轮廓的离散点数据，由凸轮精密测量仪的圆光栅编码器获得凸轮旋转的角度信号，由凸轮精密测量仪的测量头和直线光栅获得凸轮升程的位移信号，然后通过数据采集卡将所测凸轮的轮廓的离散点数据输入计算机，并以极坐标形式｛ρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］｝表示，其中ｍ＝１，２，３，Λ，ｋ；ｋ＝３６０／（θ↓［２］－θ↓［１］），ρ↓［ｍ］为第ｍ个凸轮升程数据，θ↓［ｍ］为第ｍ个采样角度数值，由（ρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］）表示任意一个采样点的数据；②根据步骤①中得到的凸轮轮廓的离散点数据｛ρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］｝判断是否存在会出现接刀痕的部位，若不存在会出现接刀痕的部位，则将盘形凸轮的离散点数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品；若存在会出现接刀痕的部位，则进行步骤③；确定是否存在会出现接刀痕的部位的方法是：当每个采样点的数据（ρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］）的间隔角度为Ｘ度时，凸轮升程数据的二阶变化量的绝对值大于阈值ｄ的采样点则为加工时会出现接刀痕的部位，其中，Ｘ＝１／２↑［ｉ］，ｉ∈Ｎ非负整数集，０＜Ｘ≤１；阈值ｄ＝［３０Ｘ＋０．５］／１０００，其中的符号“［］”为取整运算符号，ｄ的单位与凸轮升程数据的单位相同，一阶变化量ｆｍ为凸轮的相邻升程之差（ρ↓［ｍ］－ρ↓［ｍ－１］），二阶变化量为相邻一阶变化量之差（ρ↓［ｍ］－２ρ↓［ｍ－１］＋ρ↓［ｍ－２］），间隔角度Ｘ即为（θ↓［ｍ］－θ↓［ｍ－１］）；③在全轮廓范围内，对每一个凸轮升程数据的一阶变化量ｆ↓［ｍ］进行移动平滑而得到每个采样角度的新的一阶变化量ｎｅｗｆ↓［ｍ］，并由此得到盘形凸轮的每个采样角度数值θｍ所对应的新的凸轮升程数据ｎｅｗρ↓［ｍ］，用来减小升程数据的二阶变化量，从而形成盘形凸轮的新的离散点的数据｛ｎｅｗρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］｝；再按照步骤②的方法判断该新的离散点的数据｛ｎｅｗρ↓［ｍ］，θ↓［ｍ］｝是否存在出现接刀痕的部位，若不存在会出现接刀痕的部位，则将盘形凸轮的离散点数据输入数控磨床来对盘形凸轮的毛坯进行加工而得到盘形凸轮成品；若存在会出现接刀痕的部位，则进行步骤④；④通过三次样条插值的方法对前述步骤得到的采样值作进一步的接刀痕的消除，而得到盘形凸轮的新的离散点数据，直至升程数据的二阶变化量达到阈值要求，再将盘形凸轮的新的离散点数据输入数控磨床来对盘...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛国勇，张建生，黄文生，徐磊，范力旻，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]