一种弧面凸轮的非等径加工廓面误差补偿方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111496577A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010326558.4(22)申请日2020.04.23(71)申请人山东交通学院地址264200山东省威海市双岛湾科技城和兴路1508号(72)发明人付振山于春玲(74)专利代理机构北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)11531代理人马金华(51)Int.Cl.B23Q17/20(2006.01)G01B21/20(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图8页(54)发明名称一种弧面凸轮的非等径加工廓面误差补偿方法及应用(57)摘要本发明属于弧面凸轮的加工技术领域，公开了一种非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法及应用，计算出凸轮廓面方程和滚子中心线曲面的理想轨迹方程；计算出非等价加工的廓面方程、接触方程和廓面单位法矢；计算出接触线上各点到理想中心线曲面的距离，算出最小距离和最小距离的点坐标；根据曲面法矢、滚子半径和最小距离判断出滚子和曲面啮合时滚子中心线偏移理论中心线的矢量；根据接触角计算出补偿量。本发明在加工时并进行补偿，因与凸轮啮合的分度盘旋转中心不变，且补偿后凸轮和滚子啮合时，滚子的中心线返回到理论轨迹，滚子的中心线一直在理论中心线上，不破坏滚子的运动规律，保证凸轮运动分度精度和速度。CN111496577ACN111496577A权利要求书1/5页1.一种非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，所述非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法包括以下步骤：第一步，计算出凸轮廓面方程和滚子中心线的理论轨迹方程；第二步，计算出非等价加工时的廓面方程、接触方程和曲面单位法矢；第三步，计算出接触线上各点到理想中心线的距离，算出最小距离和最小距离的点坐标；第四步，根据曲面法矢、接触角、滚子半径和最小距离判断出滚子和曲面啮合时滚子中心线偏移理论中心线的矢量；计算出补偿量。2.如权利要求1所述的非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，所述第一步计算出凸轮廓面方程和滚子中心线的理想轨迹方程，根据空间啮合原理建立弧面凸轮机构的坐标系，坐标系按右手法则建立，S0：{O0，x0，y0，z0}与机架固连的定坐标系；S1：{O1，x1，y1，z1}与分度盘固连的动坐标系，原点O1和分度盘中心重合，且与S0原点重合；S2：{O2，x2，y2，z2}与凸轮固连的动坐标系，原点O2和凸轮的中心重合；S0坐标系和S2坐标系X、Y和Z坐标轴方向相同，S1坐标系沿Z轴绕S0坐标系转动，距离为凸轮中心距C，角度Φ和θ分别为滚子绕z0轴和凸轮绕y2轴的转角，满足凸轮运动规律Φ＝f(θ)。3.如权利要求2所述的非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，圆柱从动滚子工作面上任意啮合点M1在O1X1Y1Z1坐标系的方程式为：圆柱从动滚子工作面上任意啮合点的单位法矢为：利用空间啮合原理和旋转变换张量法有：由矢量R1和R2满足：R1+R2＝RC其中：TRC＝[c00]求得凸轮廓面方程为：2CN111496577A权利要求书2/5页接触角为：利用回转变换张量微分法则微分，RC为常矢量得：R′1＝R′2知：得相对滑动速度：接触点的法矢：根据空间啮合条件有：v12·N＝0，V12为接触点的相对滑动速度，N为接触点单位法矢，得：弧面凸轮中心线的理论方程，圆柱从动滚子中心线任意点M0在O1X1Y1Z1坐标系的方程式为：同理求得滚子中心线O1O2的理论轨迹方程，即中心线所在曲面的方程为：4.如权利要求1所述的非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，所述第二步计算非等径加工时廓面方程，弧面凸轮的加工采用非等价加工，加工刀具半径r小于滚子的半径R，半径差b＝Δr＝R-r，加工时刀具中心在S1坐标系中沿Y1轴偏移一个刀具，刀具的上任意啮合点M1’在O1X1Y1Z1坐标系的方程式为：3CN111496577A权利要求书3/5页非等价加工刀具偏移坐标示意图，圆柱铣刀面上各点的单位法矢为：利用空间啮合原理和旋转变换张量法计算出加工后的凸轮廓面方程为：非等径加工时接触方程为：非等径加工时凸轮廓面接触点的法矢：5.如权利要求1所述的非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，所述第三步计算出接触线上各点到理想中心线所在曲面的距离，算出最小距离和最小距离的点坐标；实际廓面上的点M(xm，ym，zm)，沿该点曲面法矢方向到滚子中心线所在曲面的距离为P，过点M做廓面法线，法线和滚子中心线所在曲面交于O点，线段MO的长度就是距离P。6.如权利要求5所述的非等径加工弧面凸轮的廓面误差的补偿方法，其特征在于，过点M的法线方程为：式中：xnm、ynm、znm为M点实际廓面的单位法矢；过点M的法线方程