多边形零件旋转加工的方法及设备技术

本发明专利技术属于切削加工技术，涉及的是一种多边形零件旋转加工的方法及设备。本发明专利技术的特征是在零件连续旋转的同时让切削工具在加工零件的多边形直线边时相对于零件作直线运动，使切削工具相对于零件的运动轨迹所包围的中间部分形成所要加工的多边形，从而加工出几何精度高，外观质量好的多边形零件。本发明专利技术提出的技术方案，设计合理，使用操作简单，方便，易行，而且生产效率高，加工成本低，适用于各种多边形零件的切削加工。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于切削加工技术，涉及的是多边形零件旋转加工的方法及设备。加工多边形零件一般是在铣床、刨床或平面磨床上进行的，为了提高生产效率，现有在车床上或多面形磨床上加工多边形零件的方法，参阅中国机械工业出版社1982年2月出版的《机械工程手册》第8卷第46-119页，第46-453页。在车床上加工多边形零件需要加装一套专用装置，车削时安装在车床中拖板上，其加工原理是车削时，在零件旋转的同时，刀具也以一定的转速(大于零件的转速)和零件同向旋转并保持一定的速比，便可以改变车刀和零件的相对运动轨迹，使其运动轨迹为一条周期性重复的封闭曲线，由该曲线所包围的中间部分就形成一个近似的多边形，所加工的多边形零件表面不是平面而是由内摆线形成的曲线。在多面形磨床上加工多边形零件的方法是由砂轮在作磨削旋转运动的同时还作附加的椭圆运动，椭圆运动与零件的旋转运动按一定的转速比保持同步关系，从而加工出多边形零件，零件的表面不是平面而是曲面，由于在车床和多面形磨床上加工的多边形零件表面是用曲面代替平面，因此加工精度低，几何形状误差大，外观质量差。本专利技术的目的是为了提高加工多边形零件的生产效率，解决上述已有技术中的不足，而提出的新的技术方案。本专利技术中所说的切削工具包括车刀、铣刀、砂轮，其切削工具的回转中心是指车刀的刀尖、铣刀的回转中心、砂轮的回转中心。多边形零件的多边形是广义的，可以是边数等于1的一边形和边数等于2的二边形，多边形的边指的是直线边。本专利技术的多边形零件旋转加工的方法是这样实现的，在加工多边形零件的过程中，让零件连续旋转，在零件连续旋转的同时切削工具相对于旋转零件作往复的铲削运动，从而改变切削工具和零件的相对运动轨迹，使切削工具在加工零件的多边形直线边时相对于零件作直线运动，其切削工具相对于零件的运动轨迹所包围的中间部分就形成了所要加工的多边形。切削工具相对于零件所作的直线运动是由零件的旋转运动和切削工具相对于旋转零件所作的铲削运动迭加而形成的，其铲削运动的运动规律是由零件的多边形形状，切削工具的种类，铲削运动系统的结构形式，以及零件的旋转运动规律和切削工具相对于零件作直线运动的规律所决定的，用图解法或解析法就能求出其铲削运动的位移曲线或解析方程。采用本专利技术的方法可以是切削工具在加工零件的多边形的任意一个直线边时，在以零件的旋转中心为极点的OX极坐标系中如附图说明图1所示，切削工具回转中心相对于零件作直线运动的轨迹满足方程ρ＝ (R+r-K)/(COS(θ-α)) (1)其θ的取值范围是开区间(a-arctgr2-(r-K)2R+r-K,a+arctgr2-(r-K)2R+r-K)]]>(1)式中α是从极点引出的垂直于该直线边的射线ON的极角，θ是切削工具回转中心相对于零件转过的极角，ρ为切削工具回转中心与零件旋转中心之间的距离，R是切削工具的回转半径，当切削工具为砂轮时R等于砂轮半径，当切削工具为铣刀时R等于铣刀直径的一半，当切削工具为车刀时R等于零，r为零件的多边形截面外形高点到零件旋转中心的距离，K称为铲削量，K值等于零件的多边形截面外形高点到零件旋转中心的距离与零件旋转中心到该直线边垂直距离的差值。采用本专利技术的方法时，切削工具回转中心在零件旋转中心与切削工具回转中心连线上的相对于旋转零件作往复铲削运动的位移量的计算公式是L＝H-(R+r-K)·( 1/(COS(θ-α)) -1) (2)其θ取值范围是开区间(a-arctgr2-(r-K)2R+r-K,a+arctgr2-(r-K)2R+r-K)]]>(2)式中L是切削工具回转中心相对于旋转零件作往复铲削运动在零件旋转中心与切削工具回转中心连线上的位移量，H是切削工具回转中心相对于旋转零件作往复铲削运动在零件旋转中心与切削工具回转中心连线上的加工该直线的最大移量，H＝b+K，h称让刀间隙，是以零件旋转中心为圆心以r为半径的圆与切削工具之间在零件旋转中心与切削工具回转中心连线上的间隙。采用本专利技术的方法时，在任意相邻的两次铲削运动之间，也就是位移量L从任意一次铲削运动达到的最大值到其后相邻的铲削运动达到的最大值这一过程中，旋转零件转过的角度φ可由下式计算φ＝360°k-(180°±β) (3)(3)式中k等于0或正整数，β为相邻的这两次铲削运动所加工的多边形直线边的夹角，如图2所示，相邻的两次铲削运动所加工的直线边分别是AB边和CD边，AB和CD的夹角是β，当相邻的两次铲削运动所对应加工的两个直线边的加工顺序按顺时针方向是先加工AB边后加工CD边或按逆时针方向是先加工DC边后加工BA边时(3)式中的“±”号取“-”号，反之取“+”号，当两直线边平行时(不重合)β＝0，当两直线边重合时“±”取“-”号β＝-180°本专利技术的方法可以是在加工正多边形零件时，正多边形各直线边的铲削量K值相等，任意相邻的两次铲削运动之间旋转零件转过的角度φ，可由下式计算φ＝ (m)/(n) 360° (4)(4)式中n是正多边形的边数，n为正整数，m是与边数n的最大公因数为1的正整数， (m)/(n) 是不能约分的分数。采用本专利技术的方法时，切削工具相对于旋转零件作往复铲削运动可以是由旋转零件在连续旋转的同时又作往复摆动或往复直线运动实现的，也可以是由切削工具作往复摆动或往复直线运动来实现的，也可以是由切削工具作往复摆动或往复直线运动的同时旋转零件也作往复摆动或往复直线运动来实现的。采用本专利技术的方法时，其铲削运动的运动规律是由凸轮机构控制实现的。凸轮机构中凸轮的转动与零件的旋转运动按一定的转速比保持同步关系。采用本专利技术的方法时，凸轮机构中从动件的运动与其铲削运动之间的传动比是可以调整的。用本专利技术的方法加工多边形零件的设备，具有零件旋转运动系统，铲削运动系统，其产削运动系统所作的铲削运动是由凸轮机构控制的，所用凸轮是盘形凸轮，在以凸轮旋转中心为极点，以极点引出的过凸轮轮廓上高点的射线为极轴的极坐标上，凸轮理论轮廓上工作部分的曲线满足方程 方程(5)式中的ρL是极径，(6)式中的θL是极角，ψ是凸轮转角，凸轮转角ψ的取值范围是开区间(-i·arctgr2-(r-K)2R+r-K,i·arctgr2-(r-K)2R+r-K)]]>r0是凸轮基圆半径，e是从动件导路的偏距，i是凸轮与零件的转速比，μ是凸轮机构中从动件的运动与其铲削运动之间的传动比，当偏距偏置方向与凸轮转动方向相同时(6)式中的“±”号取“-”号，反之取“+”号。用本专利技术的方法加工多边形零件所用的设备，具有零件旋转运动系统、铲削运动系统，其铲削运动系统所作的铲削运动是由凸轮机构控制实现的，凸轮机构中的凸轮是柱体凸轮，在以柱体凸轮的平均半径rm为半径的圆柱展开面上，以过凸轮轮廓上高点的圆柱素线为y轴，以过凸轮轮廓上低点的纬线为x轴，在x-y直角坐标系中，展开的凸轮理论轮廓上工作部分的曲线满足方程 方程(7)式与(8)式中凸轮转角ψ的取值范围是开区间(-i·arctgr2-(r-K)2R+r-K,i·arctgr2-(r-K)2R+r-K)]]>采用本专利技术所提出的技术方案加工多边形零件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多边形零件旋转加工的方法，其中在加工多边形零件的过程中，让零件连续旋转，其特征是在零件连续旋转的同时切削工具相对于旋转零件作往复的铲削运动，从而改变切削工具和零件的相对运动轨迹，使切削工具在加工零件的多边形直线边时相对于零件作直线运动，其切削工具相对于零件的运动轨迹所包围的中间部分就形成了所要加工的多边形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佐众，
申请(专利权)人：刘佐众，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]