鄧小明　隋旭東　陳光永

摘要 本文通過介紹凸輪式拋光磨頭的工作原理,指出了凸輪曲線目前在設(shè)計(jì)及加工方面存在的不足,并提出了凸輪式拋光磨頭凸輪曲線一種全新的設(shè)計(jì)、加工思路。

關(guān)鍵詞 拋光磨頭,凸輪曲線,數(shù)控技術(shù)

在現(xiàn)有的瓷質(zhì)磚(石材)拋光磨頭設(shè)備中,有一種各磨塊擺桿以凸輪為驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu),其工作原理如圖1所示,在磨盤公轉(zhuǎn)的同時(shí),通過差動(dòng)輪系,使凸輪相對(duì)磨盤產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng), 由于凸輪曲線的起伏變化,凸輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)擺桿1(三個(gè))往復(fù)擺動(dòng)(n1),主動(dòng)擺桿又驅(qū)動(dòng)被動(dòng)擺桿4(三個(gè))往復(fù)擺動(dòng)(n2),這樣就使磨塊與磚面始終保持線接觸的狀態(tài),從而保證了磨削所需的比壓以及利于排屑操作。

為了保證系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠地工作,擺桿兩個(gè)主動(dòng)滾輪與凸輪曲線必須共軛,也就是說,在運(yùn)動(dòng)過程中,擺桿中心O與凸輪定位面A的距離始終保持恒值H,而主動(dòng)滾輪1、2與凸輪曲線必須始終保持良好的貼合狀態(tài)(見圖2上),否則的話,若有間隙,就可能引起沖出和振動(dòng)現(xiàn)象(見圖2下)。

現(xiàn)有凸輪曲線的設(shè)計(jì)及加工方法可參見圖3及圖4。

圖3為現(xiàn)有凸輪工作圖中所附的凸輪曲線展開圖。

圖4為現(xiàn)有凸輪的加工原理圖,其加工設(shè)備采用普通(數(shù)控)銑床或加工中心進(jìn)行加工。

現(xiàn)有設(shè)計(jì)曲線與凸輪加工方法存在的不足有以下幾方面:

(1) 現(xiàn)有設(shè)計(jì)曲線缺乏足夠的理論支持證明其為共軛曲線。

(2) 加工方法與工作狀況不符,在加工過程中,刀具中心線N與凸輪定位面A始終平行,而實(shí)際工作情況為:僅水平位置與凸輪定位面平行,在其余位置時(shí),滾輪軸線與凸輪定位面只是一般的空間位置關(guān)系(不平行也不相交)。

(3) 實(shí)際應(yīng)用中,凸輪旋轉(zhuǎn)一周,曲線與滾輪間隙變化較大(只是近似共軛)。

本方案所要解決的技術(shù)問題就是為凸輪式拋光磨頭凸輪曲線設(shè)計(jì)一種新的設(shè)計(jì)及加工方法,徹底消除原理誤差,解決該類磨頭因凸輪曲線不能共軛而產(chǎn)生的振動(dòng)現(xiàn)象。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本方案擬采用以下技術(shù)方案:

(1) 加工系統(tǒng)的傳動(dòng)原理完全符合其工作原理;

(2) 系統(tǒng)共有4個(gè)運(yùn)動(dòng):被加工件(凸輪)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(n1)、被加工件(凸輪)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(t1)、刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(n2)、刀具的擺動(dòng)(t2);

(3) 其中t1、n2相互之間以及與系統(tǒng)其它運(yùn)動(dòng)無嚴(yán)格配套要求,僅由工藝需要決定,屬于外傳動(dòng)鏈;而n1、t2之間有嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系要求,屬于內(nèi)傳動(dòng)鏈;

(4) n1、t2的相互關(guān)系由所需運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定;

(5) n1、t2的運(yùn)動(dòng)可由機(jī)械傳動(dòng)(齒輪系)實(shí)現(xiàn),也可采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn),本方案優(yōu)先考慮數(shù)控方案;

(6) n1采用控制電機(jī)A來實(shí)現(xiàn);t2采用控制電機(jī)B來實(shí)現(xiàn)。上述方案如圖5所示。

下面結(jié)合圖5和具體實(shí)施方式對(duì)本方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

根據(jù)圖5提供的凸輪加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,其工作原理為:

被加工產(chǎn)品(凸輪3)裝于滑座2上,且由控制電機(jī)A驅(qū)動(dòng);銑刀4 由刀具電機(jī)8驅(qū)動(dòng),且裝于擺架10上,該系統(tǒng)由控制電機(jī)B驅(qū)動(dòng)。

被加工產(chǎn)品(凸輪3)按某特定方向旋轉(zhuǎn);刀具4在自轉(zhuǎn)的同時(shí),隨擺架10繞擺架軸線擺動(dòng);根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求,凸輪每轉(zhuǎn)一個(gè)步距角,擺架按正(或逆)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)步距角,兩者有嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)比例關(guān)系要求;而刀具轉(zhuǎn)速僅決定于被加工產(chǎn)品所需的切削速度;凸輪3與滑座2由進(jìn)給絲桿5驅(qū)動(dòng),在滑座7上移動(dòng)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

凸輪與擺架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為:如圖6所示,可備選的有等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律;勻加速、勻減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律;余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律、正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律;也可以是各種運(yùn)動(dòng)組合的復(fù)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律等,經(jīng)分析考慮,本方案優(yōu)先采用余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

上述設(shè)想可通過設(shè)計(jì)專用設(shè)備來實(shí)現(xiàn),也可對(duì)現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備進(jìn)行一定的改造后來實(shí)現(xiàn),從產(chǎn)品的批量、產(chǎn)品一致性要求及經(jīng)濟(jì)性考慮,以采用專用設(shè)備為宜。