河南平原光電有限公司 （焦作 454001） 李紅義 路民才 浮德民 高軍生

變焦凸輪是光學(xué)元器件上用于實(shí)現(xiàn)焦距變化的重要部件，我公司經(jīng)常會(huì)遇到變焦凸輪零件的加工，但實(shí)際生產(chǎn)中由于曲線(xiàn)螺旋槽的加工存在凸輪曲線(xiàn)不夠平滑的問(wèn)題，造成變倍與補(bǔ)償組不同步，出現(xiàn)三坐標(biāo)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)嚴(yán)重不符的狀況。如何快速簡(jiǎn)單地檢測(cè)變焦凸輪曲線(xiàn)形狀具有現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)以圖1所示零件為例，介紹一種方便、快捷的檢測(cè)方法。

圖 1

1. 目前檢測(cè)中存在的問(wèn)題

在近幾年的科研試制生產(chǎn)中，變焦凸輪圖樣所表示的曲線(xiàn)形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡，采用曲線(xiàn)方程或參數(shù)方程來(lái)表示，縱坐標(biāo)反映轉(zhuǎn)動(dòng)角度，橫坐標(biāo)反映變焦位置。零件螺旋槽形狀采用三維造型、計(jì)算機(jī)編程和四軸加工完成。對(duì)于整個(gè)裝配部件來(lái)說(shuō)，螺旋槽面的主要作用是控制某個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡，所有螺旋槽面的尺寸與位置精度的高低直接影響到整個(gè)部件在使用中的效果。零件完成后，以我公司現(xiàn)有的檢測(cè)手段，普通檢驗(yàn)只能對(duì)槽寬進(jìn)行測(cè)量，但對(duì)螺旋槽的導(dǎo)程、螺旋升角、起始角度及曲線(xiàn)形狀等都無(wú)法檢測(cè)，只能依靠三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行全面測(cè)量。同一設(shè)備和程序加工出的零件，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)的結(jié)果因零件曲面粗糙度、曲線(xiàn)拐點(diǎn)圓滑度、零件外形幾何公差等多方面綜合因素的不同，檢測(cè)出的結(jié)果出入很大，存在不同程度誤判的問(wèn)題，同時(shí)整個(gè)過(guò)程繁瑣、耗時(shí)、檢測(cè)誤差大，對(duì)成批零件檢測(cè)成本太高，希望有一種高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。

2. 零件加工前的準(zhǔn)備

設(shè)備采用通用的四軸加工設(shè)備，如臥式加工中心、車(chē)銑復(fù)合加工中心等。編程方法采用三維繪制曲線(xiàn)輪廓，設(shè)置好工藝參數(shù)，利用編程軟件，自動(dòng)生成程序。零件加工前必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證，以確保零件形狀、精度的準(zhǔn)確性。可選用以下辦法：預(yù)先進(jìn)行簡(jiǎn)單零件的驗(yàn)證，如采用同種材料加工一SR20mm的球體，形狀如圖2所示，用外徑千分尺對(duì)球體進(jìn)行測(cè)量，至少量取6點(diǎn)，測(cè)得6個(gè)直徑方向的尺寸精度，以驗(yàn)證機(jī)床在X、Y、Z各個(gè)方向的精度和所設(shè)置的工藝參數(shù)的符合性，從而得出設(shè)備精度的穩(wěn)定性狀況。

圖 2

3. 螺旋槽檢測(cè)思路與工作原理

變焦凸輪的工作原理是利用該零件本身的曲線(xiàn)輪廓帶動(dòng)與之連接的零件做往復(fù)移動(dòng)，即通過(guò)該零件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成傳動(dòng)零件的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。它的主要特點(diǎn)是凸輪回轉(zhuǎn)平面與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)平面互相垂直，按運(yùn)動(dòng)軌跡s=s（α）運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦的目的。工作原理如圖3所示。以此為設(shè)計(jì)思路，利用通用分度頭裝置加輔助心軸，實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)螺旋槽的檢測(cè)。

工作原理及操作說(shuō)明（見(jiàn)圖4）如下：

（1）首先將中心高為105mm的臥式萬(wàn)能分度頭放置在工作平板上，并用螺釘固定；再以分度頭中心軸線(xiàn)為基準(zhǔn)，根據(jù)所測(cè)工件外徑大小來(lái)確定“定位套筒”檢測(cè)軸中心線(xiàn)的平行距離，并用螺釘固定，保證相對(duì)平行度在0.012mm內(nèi)。另外，在萬(wàn)能分度頭的對(duì)面增加一個(gè)彈簧頂尖，保證和分度頭中心線(xiàn)同軸在0.01mm內(nèi)，并用螺釘固定。

（2）首先將檢驗(yàn)心軸裝夾在分度卡盤(pán)上，保證徑向跳動(dòng)在0.01mm以?xún)?nèi)，再將工件固定在檢驗(yàn)心軸上，用螺母鎖緊，并復(fù)檢工件的跳動(dòng)誤差。心軸軸端用彈簧頂尖輔助支撐。

（3）根據(jù)工件螺旋槽寬度尺寸來(lái)確定“可換定位軸”的直徑，保證“可換定位軸”在螺旋槽中平穩(wěn)滑移，不得有阻尼或松緊不一現(xiàn)象，將“可換定位軸”用螺母鎖緊，如圖4所示。

（4）根據(jù)工件要求，利用螺旋槽運(yùn)動(dòng)軌跡方程，可測(cè)算出工件每旋轉(zhuǎn)一定角度（分度頭可直接讀出度數(shù)）軸向移動(dòng)的距離。也可由角度差和軸向移動(dòng)間距差進(jìn)行確定。

圖 3

需要注意的是，在檢測(cè)前，首先用數(shù)顯深度尺測(cè)出圖4中“檢測(cè)前測(cè)量該尺寸備用”位置實(shí)際長(zhǎng)度。當(dāng)分度頭旋轉(zhuǎn)一定角度后，用數(shù)顯卡尺測(cè)量“檢測(cè)軸”右端到“定位套筒”右端面的距離，減去檢測(cè)前測(cè)量的尺寸，就是螺旋槽所要求的實(shí)際尺寸值。和工件理論上每旋轉(zhuǎn)一定角度螺旋槽軸向移動(dòng)的距離進(jìn)行比較，所得到的差值就是誤差值。

4. 結(jié)語(yǔ)

該檢測(cè)方法通用性強(qiáng)，只需更換“可換定位軸”和調(diào)整“定位套筒”位置，即可對(duì)不同曲線(xiàn)輪廓零件進(jìn)行測(cè)量，簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確且快捷，不但避免了三坐標(biāo)檢測(cè)因綜合誤差帶來(lái)的累積影響，而且大大縮短了檢測(cè)周期，對(duì)批量加工零件的檢測(cè)是一種高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。

圖 4