CN113695648B - 一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，采用刀具刀片半径一定的合金立铣刀，进行铣削加工，采用逐层圆弧渐进方式；计算刀具与加工圆弧的接触面积，通过调整接触面积，控制凸轮圆角；进行试制加工生产，并反馈结果，选择最优化的方案。本发明降低发动机凸轮轴大圆角凸轮圆角优化设计的局限性，提高加工方法的成熟性，保证工艺方法设计的一次成功性，从而提高优化设计计算的有效性。

Description

一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法
技术领域
本发明属于凸轮轴加工领域，特别是涉及到一种凸轮轴凸轮圆角铣削加工的优化设计计算方法。
背景技术
一般的凸轮圆角铣削优化设计计算的方案是：使用立铣刀铣削凸轮圆角时，圆角的尺寸由刀具所装刀片的圆角尺寸确定(刀片圆角是多少，铣削后凸轮圆角也是多少)，对其进行优化设计，也只是制定多种方案(通过改变刀具的进给量和进给速度等切削参数)和加工顺序，找到最适合的加工参数来保证凸轮圆角的尺寸要求。
普通的凸轮加工圆角较小，依靠刀具圆角直接铣削成型，其加工工艺比较通用、成熟，对于刀片的磨损和铣削抗力均在刀片可以承受的范围内，因此采用上述加工该方法基本上可以保证凸轮圆角的加工结果的一致性。
而对于凸轮圆角R值要求大且加工精度较高的零部件来说，由于其圆角要求大，精度要求高，使得其加工方案具有一定的独特性和首创性，没有可供参考的成熟方案，这就使得其加工起来难度较大，圆角R值也无法得到有效的保证。如果采用刀片刀尖半径做成相应半径值，则由于刀尖圆弧半径值过大，使得加工时切削抗力激增，轻则刀片磨损加快，重则直接造成打刀现象，造成加工刀具和加工产品零件报废。
因此，对于发动机凸轮轴大凸轮圆角的铣削加工方法，原有的优化设计方法具有一定的局限性。
发明内容
本发明提出一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，降低发动机凸轮轴大圆角凸轮圆角优化设计的局限性，提高加工方法的成熟性，保证工艺方法设计的一次成功性，从而提高优化设计计算的有效性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，包括：
S1、采用刀具刀片半径一定的合金立铣刀，进行铣削加工；
S2、加工过程中利用刀具半径尺寸，根据不同的圆弧角算出切削时刀具与加工圆弧的接触面积，通过调整接触面积，控制凸轮圆角；
S3、根据步骤S2的计算进行试制加工生产，并反馈结果；
S4、根据反馈结果，进行参数的优化调整；
S5、重复执行步骤S2-S4，直至加工效果不再提升，最后的设计方案为最优化的方案。
进一步的，步骤S1所述铣削加工的切削方式采用逐层圆弧渐进方式。
进一步的，步骤S2所述不同的圆弧角，是指不同产品轴颈之间的圆弧角。
进一步的，步骤S2所述接触面积的计算方式包括：根据刀具刀片半径值和产品轴颈圆角R值，建立直角三角形，计算得到刀具和加工表面的接触面积，根据刀具长度编制铣削加工程序。
新一步的，步骤S2所述接触面积的调整方式包括：依据不同产品的轴颈圆角，通过计算得到不同的刀具和加工表面接触面积，以此进行调整选择，保证圆角R值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明能够最大限度的利用同一把切削刀具对尺寸不同的凸轮圆角进行加工，降低发动机凸轮轴大圆角凸轮圆角优化设计的局限性，提高加工方法的成熟性，保证工艺方法设计的一次成功性，从而提高优化设计计算的有效性，有效降低刀具的使用成本和保证产品的加工质量，同时可提升客户对于企业产品加工的认可度和对于加工企业的满意度及信赖度。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
优化设计计算是从多种方案中选择最佳方案的设计方法并加以计算。其以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。本发明主要是针对凸轮轴凸轮圆角铣削加工的优化设计计算。
普通的凸轮圆角尺寸要求为R1-R3，加工圆角较小，采用常规的凸轮圆角铣削优化设计计算基本上可以保证凸轮圆角的加工结果的一致性。但对于大R圆角，圆角要求大，精度要求高，因此本发明提出了凸轮圆角铣削优化设计计算的方法。
本发明所述的方法具体包括如下：
(1)采用刀具刀片半径一定，例如为R3的合金立铣刀，进行铣削加工；
(2)在不断优化设计计算切削参数的前提下，切削方式采用逐层圆弧渐进方式，进行加工；
(3)在加工过程中可以根据不同产品轴颈之间的圆弧角R值，进行调整，例如一根轴上轴颈之间的圆角为R3，另一根轴上轴颈之间的圆角为R4，通过调整都可以加工；
充分利用刀具半径尺寸根据不同的圆弧角进行优化设计计算，即算出切削时刀具与加工圆弧的接触面积，通过调整接触面积，达到控制圆角的目的；
所述接触面积的计算及调整如下：由于立铣刀半径一定(本实施例为R3)，即刀具半径不用发生改变，根据刀具半径值和产品的轴颈圆角R值，建立直角三角形，计算出刀具和加工表面的接触长度，表征接触面积；以刀具长度为准，编制铣削加工程序。此种方法可以依据不同产品的轴颈圆角，通过计算，得到不同的刀具和加工表面接触长度，以此编制不同的加工程序，反过来保证轴颈之间不同的圆弧角R值；
(4)进行多轮次试制加工生产，过程中根据铣削效果，例如有没有刀痕，表面粗糙度好坏等，作为结果反馈，并依据结果反馈，通过调整刀具进给速度和主轴转速等参数，进行优化调整，即不断合理优化设计计算方法，直至加工效果不再提升为止，可认为达到预期的加工效果，初步确认最后的方法为最优化设计计算结果；
(5)编制该优化设计计算加工总结报告，将加工过程中的各种情况及进行总结；并对新加工工艺方法情况进行说明；
(6)收集参与加工试制过程中使用的设备的精度及功能等材料；
(7)收集各轮次试加工的过程检验记录资料
(8)试制无加工问题后，将该优化设计计算方法进行固化。
本发明针对不同凸轮圆角的半径值，优化设计计算刀具与工件的接触面积，以保证铣削后的圆弧半径达到图纸要求值；同时本发明对同一种产品不同位置凸轮圆弧圆角的加工一致性进行确认。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，其特征在于，包括：
S1、采用刀具刀片半径一定的合金立铣刀，进行铣削加工；
S2、加工过程中利用刀具半径尺寸，根据不同的圆弧角算出切削时刀具与加工圆弧的接触面积，通过调整接触面积，控制凸轮圆角；
S3、根据步骤S2的计算进行试制加工生产，并反馈结果；
S4、根据反馈结果，进行参数的优化调整；
S5、重复执行步骤S2-S4，直至加工效果不再提升，最后的设计方案为最优化的方案；
步骤S2所述接触面积的计算方式包括：根据刀具刀片半径值和产品轴颈圆角R值，建立直角三角形，计算得到刀具和加工表面的接触面积，根据刀具长度编制铣削加工程序；
步骤S2所述接触面积的调整方式包括：依据不同产品的轴颈圆角，通过计算得到不同的刀具和加工表面接触面积，以此进行调整选择，保证圆角R值。
2.根据权利要求1所述的一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，其特征在于，步骤S1所述铣削加工的切削方式采用逐层圆弧渐进方式。
3.根据权利要求1所述的一种凸轮轴凸轮圆角铣削优化设计方法，其特征在于，步骤S2所述不同的圆弧角，是指不同产品轴颈之间的圆弧角。
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