近年來，凸輪結(jié)構(gòu)已廣泛應用于自動化機械、儀器儀表和控制裝置等領域。它具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊的特點，能根據(jù)工件的運動規(guī)律靈活調(diào)整輪廓曲線。只需根據(jù)載體的運動規(guī)律就可以將凸輪的輪廓曲線控制在標準范圍內(nèi)，提高了生產(chǎn)加工的便利性。然而，要精確控制復雜從動件運動規(guī)律下的凸輪，就必須在精確設計的基礎上提高加工精度?；诖耍疚膶?shù)控銑床在凸輪加工中的應用進行了研究，并提出了一些建議，主要是結(jié)合凸輪加工的特點，以盤形凸輪為研究對象，提出了數(shù)控銑床的改進措施，旨在為提高凸輪加工的精度和準確度提供指導。

在凸輪加工過程中應用數(shù)控銑床技術(shù)時，應樹立準確的意識，遵循科學的原則和要點，根據(jù)凸輪加工的特點和要求制定完善的方案，確保凸輪加工的效果、質(zhì)量和水平在新環(huán)境下不斷提高，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化、精密化加工的目標。

1.凸輪故障的原因

要想用數(shù)控銑床完成高質(zhì)量的凸輪加工，首先要研究故障問題產(chǎn)生的原因，并根據(jù)故障問題的具體因素對生產(chǎn)進行改進和優(yōu)化，從而提高凸輪生產(chǎn)的質(zhì)量。主要失敗原因如下。

1.1變形因素

通常，變形現(xiàn)象會導致凸輪運動畸變，主要涉及兩種變形問題:彈性變形和塑性變形。只有合理控制彈性變形，管理極限運動狀態(tài)下的彈性變形，才能保證整體運動的準確性。對于塑性變形，可以采用科學的材料選擇和加工工藝控制來防止，可以起到調(diào)節(jié)凸輪精確運動的作用。

1.2磨損因素

一般來說，磨損問題主要發(fā)生在相對運動的位置。各個位置出現(xiàn)磨損現(xiàn)象后，不同結(jié)構(gòu)之間的間隙會加大，甚至會降低運動控制的精度。因此，在數(shù)控銑床加工過程中應考慮磨損的影響因素。

1.3穩(wěn)定性因素

穩(wěn)定性是衡量凸輪等機器應用質(zhì)量的核心指標。如果凸輪傳動系統(tǒng)在運行過程中缺乏穩(wěn)定性，就不能保證載荷和運動之間的平衡，從而導致傳動系統(tǒng)的精度缺陷。因此，在用數(shù)控銑床加工時，要考慮到凸輪穩(wěn)定性的影響因素，結(jié)合載荷變化的特點和極限載荷的情況，合理設計其中的潤滑結(jié)構(gòu)和防磨結(jié)構(gòu)，使穩(wěn)定性符合標準，系統(tǒng)運行和使用不會出現(xiàn)問題。

除上述因素外，疲勞點蝕還會對凸輪系統(tǒng)的正常運行造成非常不利的危害，這是高副接觸中常見的失效原因，影響系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。因此，有必要考慮數(shù)控銑床加工凸輪過程中疲勞點蝕的影響因素，改進生產(chǎn)方式和機制，從根本上提升凸輪生產(chǎn)的效果。

2.數(shù)控銑床在凸輪加工中的應用措施

2.1各種加工指標的控制

(1)嚴格控制平整度。據(jù)調(diào)查，用數(shù)控銑床生產(chǎn)凸輪，如果出現(xiàn)表面粗糙的問題，會導致系統(tǒng)早期磨損和失效的嚴重后果。因此，在加工過程中必須嚴格管理和控制粗糙度。一般凸輪按Ra≤ 1.6μm的標準生產(chǎn)，高速凸輪按Ra≤ 0.4μm m的標準生產(chǎn)，如果有溝槽，考慮到輪廓的加工難度高于平面區(qū)域，需要適當降低表面粗糙度的指標要求，避免加工難度過高帶來的問題。

(2)嚴格控制輪廓曲線。一般情況下，一旦輪廓曲線與其對應的旋轉(zhuǎn)中心存在位置偏差，就會導致磨削過程中出現(xiàn)嚴重偏差。因此，應結(jié)合問題的發(fā)生特點，積極應用國內(nèi)外先進的多弧面分度凸輪專業(yè)精密磨床設備和系統(tǒng)。這種設備在應用過程中可以將磨削精度控制在0.002mm以下，值得推廣。

(3)嚴格控制幾何尺寸。凸輪的表面輪廓指數(shù)包含了表面形狀的加工標準，可以控制實際表面加工過程中理想表面的變化次數(shù)。如果屬于常規(guī)的低速輕載型外力鎖緊凸輪系統(tǒng)，只需要在數(shù)控銑削過程中將輪廓控制到光滑連續(xù)的狀態(tài)，即使存在徑向誤差，也能保證凸輪系統(tǒng)的正常應用。如果是幾何鎖緊凸輪系統(tǒng)，比如共軛凸輪系統(tǒng)，對誤差有一定的敏感性，在數(shù)控銑床加工過程中就要把誤差控制在0.02mm以下，以免影響凸輪系統(tǒng)的正常應用。如果是單滾子槽式凸輪系統(tǒng)，在數(shù)控銑床的加工階段應嚴格控制滾子部分與槽部分的間隙，誤差應保持在0.015 ~ 0.025mm，以保證生產(chǎn)精度。如果是高速凸輪系統(tǒng)，輪廓的幾何尺寸和形狀誤差應保持在0.02mm以下，以保證凸輪系統(tǒng)后續(xù)應用的精度和穩(wěn)定性。

(4)嚴格控制基準孔的公差。如果凸輪加工過程中基準孔的公差精度很低，可以選用H8和H9型。如果精度要求一般，可以選擇H8、H7型；如果對精度要求高，可以選擇H7型；如果對精度要求太高，可以選擇H6型，這樣可以使基準孔的公差保持在標準范圍內(nèi)，滿足數(shù)控銑床的生產(chǎn)標準。

2.2合理選擇加工材料

目前，我國數(shù)控銑床加工凸輪的工藝主要采用低碳鋼、中碳鋼、珠光體可鍛鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵等。采用熔鑄技術(shù)和熱處理技術(shù)強化凸輪與軸之間的摩擦部位。在各種材料的應用過程中，例如用碳鋼表面淬火工藝生產(chǎn)凸輪，很容易被劃傷。低碳鋼滲碳淬火技術(shù)的生產(chǎn)雖然可以提高抗劃傷性，但是在滲碳技術(shù)的應用過程中生產(chǎn)周期很長，容易產(chǎn)生變形。

因此，建議在實際加工過程中積極使用新型鋼鉬錫蠕墨鑄鐵材料。在應用過程中，這種材料可以通過數(shù)控銑床的高頻淬火生產(chǎn)cam系統(tǒng)，與15Cr鋼的滲碳淬火工藝相匹配，提高抗劃傷性。使用效果遠優(yōu)于45鋼高頻淬火生產(chǎn)工藝，耐磨性高，在與負載相互接觸的情況下，耐久性能達到標準。因此，在生產(chǎn)過程中，應重點使用鋼鉬錫蠕墨鑄鐵，延長凸輪的使用壽命，降低數(shù)控銑床的生產(chǎn)加工成本，保證良好的效益。

2.3合理選擇切割工藝

目前，在數(shù)控銑床加工凸輪的過程中，主要采用電火花切割方法和仿形切割方法。如果大批量生產(chǎn)凸輪，可以通過仿數(shù)控銑床采取切削措施，對精度要求高的工件可以通過磨削加工。目前，計算機信息技術(shù)已經(jīng)在我國數(shù)控銑床生產(chǎn)領域得到應用。為了保證凸輪加工過程中的切削質(zhì)量和精度，計算機系統(tǒng)和數(shù)控銑床應相互集成，以保證凸輪的生產(chǎn)質(zhì)量和切削精度。

2.4加強普通銑床的改造。

目前，在數(shù)控銑床加工凸輪的過程中，運動軌跡主要由直角坐標逐點比較插補形成。原理是通過設定加工軌跡，不斷逐點比較刀具和零件的輪廓軌跡位置，根據(jù)比較結(jié)果確定下一步的坐標方向，最大限度地防止誤差。在采用逐點比較插補的對角插補運算過程中，每一步都需要比較分析加工點的瞬時坐標和零件規(guī)定輪廓軌跡之間的相互距離，并在此基礎上確定下一步生產(chǎn)工序的趨勢指標。當加工點的位置進入輪廓軌跡的外側(cè)區(qū)域時，下一步操作需要控制內(nèi)側(cè)輪廓軌跡。同樣，加工點的位置進入輪廓軌跡的內(nèi)側(cè)區(qū)域，下一步操作會控制外側(cè)輪廓軌跡，這樣偏差就可以控制在一定范圍內(nèi)。

預先定義相同的輪廓軌跡。為了增強數(shù)控銑床的加工精度和軌跡控制效果，在改造過程中，可以通過將步進電機連接到圓盤工作臺來設定輸入蝸桿，使坐標在加工過程中控制旋轉(zhuǎn)運動。在使用對角線命令執(zhí)行加工工作的過程中，兩個線性運動之間的聯(lián)動可以轉(zhuǎn)換成一個線性運動和另一個線性旋轉(zhuǎn)運動的聯(lián)動形式。插補采集的曲線成為圓弧和直線之間的部分，插補運算更加準確合理。這種改造方法的優(yōu)點是可以提高凸輪生產(chǎn)加工的精度和精密度，防止表面過于粗糙，將粗糙度控制在標準范圍內(nèi)，提高精加工和高質(zhì)量生產(chǎn)的有效性，符合凸輪加工的要求和生產(chǎn)系統(tǒng)的標準。

3.結(jié)束語

綜上所述，在凸輪應用過程中，由于變形問題、磨損問題、穩(wěn)定性問題，經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴重影響使用的精度和性能。因此，在使用數(shù)控銑床進行加工生產(chǎn)的過程中，應結(jié)合故障原因，合理控制各項指標和數(shù)值，科學選擇原材料，加大普通銑床的改造力度，增強切削技術(shù)的應用效果，確保在合理使用各種技術(shù)的情況下，能夠提升生產(chǎn)加工質(zhì)量。