專利名稱：避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用數(shù)控凸輪磨床對(duì)凸輪進(jìn)行加工的過(guò)程中，避免盤形凸輪表面 產(chǎn)生接刀痕的方法。
背景技術(shù)：
盤形凸輪或凸輪軸零件在很多領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備中發(fā)揮了重要作用，如在汽車行業(yè) 和紡織機(jī)械行業(yè)中，特別是高端紡織機(jī)械中的精編機(jī)，共扼凸輪作為其中最關(guān)鍵的零件，需 要其擁有足夠的精度才能保證編織過(guò)程中工序的嚴(yán)格和工藝的精細(xì)，最終保證編織產(chǎn)品的 高質(zhì)量。盤形凸輪或凸輪軸由于其表面的輪廓線型復(fù)雜，因此對(duì)磨削精度和生產(chǎn)效率的要 求都很高。如何提高磨削效率和加工質(zhì)量是凸輪磨削加工控制中亟待解決的問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外將數(shù)控技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合，形成一種全新的高速、高效凸 輪磨削加工工藝。但是，在盤形凸輪的磨削加工過(guò)程中，凸輪輪廓原始數(shù)據(jù)的獲取往往存在 一定的誤差，人們往往很難得到精確的凸輪的輪廓線。當(dāng)這些存在誤差的數(shù)據(jù)被輸入數(shù)控 凸輪磨床加工時(shí)，在誤差較大的位置會(huì)出現(xiàn)比較明顯的接刀痕。當(dāng)這些帶接刀痕的盤形凸 輪被安置在精編機(jī)等機(jī)械設(shè)備上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)噪音增大、紡織速度降低、磨損速度快等問(wèn)題。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，范晉偉等人在《中國(guó)機(jī)械工程》2004(14) 1223-1226上發(fā)表的 文章“提高精密凸輪磨削精度的幾何誤差補(bǔ)償技術(shù)”，講述了用圓弧插值法求出凸輪加工的 包絡(luò)線，進(jìn)而提升凸輪的加工精度，但該文未提及與接刀痕消除有關(guān)的內(nèi)容。龔時(shí)華在華中 科技大學(xué)博士學(xué)位論文“凸輪軸高速磨削加工控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”(2008)中，提到了先對(duì)離 散點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)而求出離散點(diǎn)的樣條曲線方程；如果能在誤差范圍內(nèi)求出整個(gè)凸輪 的輪廓曲線方程，由于曲線是光滑的，的確可以消除接刀痕；但是，由于盤形凸輪輪廓較復(fù) 雜，曲線擬合不能擬合整個(gè)輪廓，因此必需分段擬合，而段的長(zhǎng)度將直接影響擬合出的數(shù)據(jù) 與原始數(shù)據(jù)的誤差；但是段長(zhǎng)度的選取往往很困難，沒(méi)有確定的選取準(zhǔn)則，段太長(zhǎng)將導(dǎo)致輪 廓形狀的偏差大，段太短將導(dǎo)致在段與段間的接合點(diǎn)處曲線不光滑。因此，曲線擬合方法的 操作性較困難，誤差較難控制，造成了該方法的通用性不強(qiáng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在通過(guò)數(shù)控凸輪磨床進(jìn)行盤形凸輪加工 的過(guò)程中避免凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，應(yīng)用該方法可以獲得輪廓光滑、精確的盤形凸 輪。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，包 括以下步驟①通過(guò)凸輪精密測(cè)量?jī)x測(cè)得盤形凸輪的 母輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，由凸輪精密測(cè) 量?jī)x的圓光柵編碼器獲得凸輪旋轉(zhuǎn)的角度信號(hào)，由凸輪精密測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭和直線光柵獲 得凸輪升程的位移信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將所測(cè)凸輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算 機(jī)，并以極坐標(biāo)形式{Pm，θ J表示，其中m= 1,2,3, A，k。k = 360/(6,-0^, P m為第m個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)，θ m為第m個(gè)采樣角度數(shù)值，由(ρω，θ J表示任意一個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)。②根據(jù)步驟①中得到的凸輪輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù){Ρω，θ J判斷是否存在會(huì)出現(xiàn)接 刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái) 對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品。若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則進(jìn)行步驟③。
確定是否存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位的方法是當(dāng)每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)(Ρω，θ J 的間隔角度為X度時(shí)，凸輪升程數(shù)據(jù)的二階變化量的絕對(duì)值大于閾值d的采樣點(diǎn)則為 加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，其中，X = 1/2、i e N非負(fù)整數(shù)集，0 < X彡1。閾值d = [30X+0. 5]/1000，其中的符號(hào)“ □”為取整運(yùn)算符號(hào)，d的單位與凸輪升程數(shù)據(jù)的單位相 同，一階變化量fm為凸輪的相鄰升程之差(Pm-P μ)，二階變化量為相鄰一階變化量之差 (P m-2 ρ η+ P m_2)，間隔角度 X 即為(θ ω- θ ^1)。③在全輪廓范圍內(nèi)，對(duì)每一個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變化量fm進(jìn)行移動(dòng)平滑而得到 每個(gè)采樣角度的新的一階變化量newfm，并由此得到盤形凸輪的每個(gè)采樣角度數(shù)值θω所對(duì) 應(yīng)的新的凸輪升程數(shù)據(jù)newpm，用來(lái)減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，從而形成盤形凸輪的新 的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)InewPm, θω}。再按照步驟②的方法判斷該新的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)Inewpm, θ J是否存在出現(xiàn)接刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn) 數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品。若存在會(huì)出現(xiàn)接刀 痕的部位，則進(jìn)行步驟④。④通過(guò)三次樣條插值的方法對(duì)前述步驟得到的采樣值作進(jìn)一步的接刀痕的消除， 而得到盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至升程數(shù)據(jù)的二階變化量達(dá)到閾值要求，再將盤形 凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品。上述步驟③進(jìn)行移動(dòng)平滑的具體的方法是首先，將最后一個(gè)采樣角度θ k與第一個(gè)采樣角度θ工首尾相連。所述的最后一個(gè) 采樣角度Q1^P 360度，所述的第一個(gè)采樣角度Q1即間隔角度χ度。其次，從第一個(gè)采樣角度θ工開始對(duì)每個(gè)采樣角度θ m的前[η/2]個(gè)采樣角度所 對(duì)應(yīng)的一階變化量、采樣角度θω自身所對(duì)應(yīng)的一階變化量fm以及后[η/2]個(gè)采樣角度所 對(duì)應(yīng)的一階變化量進(jìn)行求和后，再求平均值，則得到了該采樣角度θ m的新的一階變化量 newfffl,直至得到所有采樣角度θ m的新的一階變化量InewfJ，從而完成了對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù) 的一階變化量的移動(dòng)平滑。所述的符號(hào)“[]”為取整運(yùn)算符號(hào)，η的數(shù)值根據(jù)離散點(diǎn)采樣角 度的大小而變化。η的取值確定方法為當(dāng)每個(gè)采樣角度θ m與相鄰采樣角度的間隔為X度時(shí)，n的 取值為(7i+7)，其中，X = 1/2、i e N，0 < X 彡 1。上述過(guò)程中所得到當(dāng)前采樣角度所對(duì)應(yīng)的新的一階變化量，用Iiewfm表示。第三、根據(jù)每個(gè)采樣角度θ m所對(duì)應(yīng)的新的一階變化量Iiewfm按照步驟②中的二階 變化量的定義求得對(duì)應(yīng)的新的二階變化量。第四、設(shè)定第一個(gè)采樣角度Q1所對(duì)應(yīng)的升程不發(fā)生變化，將第二個(gè)采樣角度θ2 所對(duì)應(yīng)的原有的升程加上進(jìn)行移動(dòng)平滑所得到的新的一階變化量newf2，從而求得第二個(gè) 采樣角度θ 2所對(duì)應(yīng)的新的升程數(shù)據(jù)new ρ 2。從第二個(gè)采樣角度θ 2開始，由每個(gè)采樣角度 的新的一階變化量newfm加上前一個(gè)采樣角度的新的升程數(shù)據(jù)new P 而得到每個(gè)采樣角度的新的凸輪升程數(shù)據(jù)newpm。上述步驟④的三次樣條插值的具體方法是
首先使由步驟③得到的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)采樣角度θ k與第一個(gè)采樣角度θ工首尾 相連，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)凸輪輪廓數(shù)據(jù)的插值處理。所述的最后一個(gè)采樣角度G1^p36O 度，所述的第一個(gè)采樣角度Q1即間隔角度χ度。然后按照用戶設(shè)定的升程數(shù)據(jù)的二階變化量的閾值要求，在相鄰的采樣離散點(diǎn)之 間的中點(diǎn)處插入一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)一步減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，且使凸輪的升程數(shù)據(jù)的數(shù)量 增加一倍，如果此時(shí)二階變化量達(dá)到閾值要求，則得到可用于加工的凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)。如 果二階變化量未達(dá)到閾值要求，則針對(duì)上一次插值后得到的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，在相鄰的離散點(diǎn) 的中點(diǎn)處再插入一個(gè)點(diǎn)，使凸輪的升程數(shù)據(jù)再增加一倍，如此重復(fù)進(jìn)行插值操作，直至升程 數(shù)據(jù)的二階變化量達(dá)到閾值要求。再將盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而 得到盤形凸輪成品。本發(fā)明具有積極的效果(1)數(shù)控凸輪磨床使用通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的加工用 的凸輪輪廓數(shù)據(jù)加工盤形凸輪時(shí)，能夠有效地避免在加工的過(guò)程中盤形凸輪的表面產(chǎn)生接 刀痕，加工出來(lái)的盤形凸輪可達(dá)到在日常光照條件下肉眼看不見接刀痕的標(biāo)準(zhǔn)。(2)本發(fā)明的方法可根據(jù)凸輪輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)直接確定是否會(huì)出現(xiàn)接刀痕，并 通過(guò)對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變化量在全輪廓范圍進(jìn)行移動(dòng)平滑來(lái)降低二階變化量，然后通 過(guò)三次樣條插值方法進(jìn)一步降低二階變化量來(lái)消除接刀痕，本發(fā)明的方法相比現(xiàn)有的全輪 廓曲線擬合方法操作簡(jiǎn)單，誤差較易控制。(3)本發(fā)明的方法適用性強(qiáng)，易于用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，值得大范圍推廣。(4)應(yīng)用本發(fā)明的方法加工出來(lái)的盤形凸輪使用在紡織機(jī)械上時(shí)，大大提高了紡 織速度，轉(zhuǎn)速?gòu)脑瓉?lái)的每分鐘300轉(zhuǎn)左右提升至每分鐘500轉(zhuǎn)左右，同時(shí)噪音也大大降低。
圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法包括如下步驟①通過(guò)凸輪精密測(cè)量?jī)x測(cè)得盤形凸輪的母輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，由凸輪精密測(cè) 量?jī)x的圓光柵編碼器獲得凸輪旋轉(zhuǎn)的角度信號(hào)，由凸輪精密測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭和直線光柵獲 得凸輪升程的位移信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將所測(cè)凸輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算 機(jī)，并以極坐標(biāo)形式{Pm，θ J表示，其中m= 1，2，3，A，k(k = 360/(9^0))，pm為第m 個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)，θ m為第m個(gè)采樣角度數(shù)值，而θ 2為第2個(gè)采樣角度數(shù)值，91為第1個(gè) 采樣角度數(shù)值；由(Ρω，θω)表示任意一個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)。②根據(jù)步驟①中得到的凸輪輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù){Ρω，θ J判斷是否存在會(huì)出現(xiàn)接 刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái) 對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品；若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則進(jìn)行步驟③。確定是否存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位的方法是當(dāng)每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)(Ρω，θ J的 間隔角度為X度時(shí)(χ = 1/21 (i e N非負(fù)整數(shù)集)，0 < X < 1)，凸輪升程數(shù)據(jù)的二階變化量 的絕對(duì)值大于閾值d的采樣點(diǎn)則為加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位。閾值d= [30X+0. 5]/1000， 其中的符號(hào)“[]，，為取整運(yùn)算符號(hào)，d的單位與凸輪升程數(shù)據(jù)的單位相同，一階變化量fm為 凸輪的相鄰升程之差(Pm-P μ)，二階變化量為相鄰一階變化量之差(P m_2 P Μ+ P m_2)，間 隔角度X即為(θπτθ^)。 例如，當(dāng)每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)(P ω，θ J的間隔角度為1度時(shí)，二階變化量絕對(duì)值大 于0. 03的采樣點(diǎn)則為會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位；當(dāng)間隔角度為0. 5度時(shí)，二階變化量絕對(duì)值大 于0. 015的采樣點(diǎn)則為會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位；當(dāng)間隔角度為0. 25度時(shí)，二階變化量絕對(duì)值 大于0. 008的采樣點(diǎn)則為會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位。③在全輪廓范圍內(nèi)，對(duì)每一個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變化量fm進(jìn)行移動(dòng)平滑而得到 每個(gè)采樣角度的新的一階變化量newfm，并由此得到盤形凸輪的每個(gè)采樣角度數(shù)值θω所對(duì) 應(yīng)的新的凸輪升程數(shù)據(jù)newpm，用來(lái)減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，從而形成盤形凸輪的新 的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)Inew P ω，θ J，具體的方法是首先，將最后一個(gè)采樣角度ek(即360度)與第一個(gè)采樣角度Q1(即間隔角度X 度)首尾相連，例如第一個(gè)角度Q1SOj度，最后一個(gè)角度θ&為360度，則下一個(gè) 角度就是θ” Θ工的前一個(gè)采樣角度就是θ k，即將0.5度與360度首尾相連；因?yàn)槊恳粋€(gè)采 樣角度θ m都對(duì)應(yīng)了一個(gè)相應(yīng)的升程數(shù)據(jù)P m，因此0. 5度所對(duì)應(yīng)的升程數(shù)據(jù)P ！也與360 度所對(duì)應(yīng)的升程數(shù)據(jù)Pk首尾相臨。其次，從第一個(gè)采樣角度θ工開始對(duì)每個(gè)采樣角度θ m的前[η/2]個(gè)采樣角度所 對(duì)應(yīng)的一階變化量、采樣角度θω自身所對(duì)應(yīng)的一階變化量fm以及后[η/2]個(gè)采樣角度所 對(duì)應(yīng)的一階變化量進(jìn)行求和后，再求平均值，則得到了該采樣角度θ m的新的一階變化量 newfffl,直至得到所有采樣角度θ m的新的一階變化量InewfJ，從而完成了對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù) 的一階變化量的移動(dòng)平滑。上述[η/2]中的符號(hào)“ □”為取整運(yùn)算符號(hào)，η的數(shù)值根據(jù)離散 點(diǎn)采樣角度的大小而變化。η的取值確定方法為當(dāng)每個(gè)采樣角度θ m與相鄰采樣角度的間隔為X度時(shí)(X = 1/2力e N)，0 < X彡1)，η的取值為(7i+7)。例如，當(dāng)X的值為1度時(shí)，i則為0，η的取 值即為7 ；當(dāng)X的值為0. 5度時(shí)，i則為1，η的取值為14 ；當(dāng)X的值為0. 25度時(shí)，i則為2， η的取值為21，以此類推。上述過(guò)程中所得到當(dāng)前采樣角度對(duì)應(yīng)的新的一階變化量，用newfm表示。第三、根據(jù)每個(gè)采樣角度θ m所對(duì)應(yīng)的新的一階變化量Iiewfm按照步驟②中的二階 變化量的定義求得對(duì)應(yīng)的新的二階變化量。第四、設(shè)定第一個(gè)采樣角度Q1所對(duì)應(yīng)的升程不發(fā)生變化，將第二個(gè)采樣角度θ2 所對(duì)應(yīng)的原有的升程加上進(jìn)行移動(dòng)平滑所得到的新的一階變化量newf2，從而求得第二個(gè) 采樣角度θ 2所對(duì)應(yīng)的新的升程數(shù)據(jù)new ρ 2。從第二個(gè)采樣角度θ 2開始，由每個(gè)采樣角度 的新的一階變化量newfm加上前一個(gè)采樣角度的新的升程數(shù)據(jù)new P 而得到每個(gè)采樣角 度的新的凸輪升程數(shù)據(jù)newpm。上述過(guò)程中的計(jì)算公式為
設(shè)fm 為一階變化量，則 fm= 口 11111_1，其中111=1，2，3，八沽決=360/(92-91)；fj = fk+J (j≤0，j為整數(shù))，例如，當(dāng)采樣間隔為1度時(shí)，則k = 360，從而f。= f360' f-! = f359，這樣可以使一階變化量首尾相連；
，其中 m = 1，2，3，Λ，k，t = [n/2]，符 號(hào)“[]”為取整運(yùn)算符號(hào)；通過(guò)對(duì)m個(gè)一階變化量進(jìn)行移動(dòng)平滑得到新的一階變化量；設(shè)第一個(gè)采樣值(P1, θ J的升程數(shù)據(jù)不發(fā)生變化則new ρ i = ρ i ;設(shè)其余的new P m = newfm+ne P ,則依次求出每一個(gè)采樣值(P m，θ J的新的升 程數(shù)據(jù)，第m個(gè)新的升程數(shù)據(jù)等于第m個(gè)新的一階變化量與第m-1個(gè)新的升程數(shù)據(jù)之和；從而凸輪的新的采樣點(diǎn)為(Iiewpm, θ m)，凸輪的新的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù){newp ω，θ J。然后再按照步驟②的方法判斷該新的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)InewP ω，θ J是否存在出現(xiàn) 接刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床 來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品；若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則進(jìn)行 步驟④。④若通過(guò)步驟③后，再經(jīng)過(guò)步驟②的判斷若二階變化量的絕對(duì)值仍大于閾值，也 即二階變化量未達(dá)到閾值要求，則通過(guò)三次樣條插值的方法對(duì)步驟③得到的采樣值作進(jìn)一 步的接刀痕的消除首先使由步驟③得到的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)角度θ k(即360度)與第一個(gè) 角度Q1(即間隔角度X度)首尾相連，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)凸輪輪廓數(shù)據(jù)的插值處理；然后 按照用戶設(shè)定的升程數(shù)據(jù)的二階變化量的閾值要求，在相鄰的采樣離散點(diǎn)之間的中點(diǎn)處插 入一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)一步減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，且使凸輪的升程數(shù)據(jù)的數(shù)量增加一倍，如果 此時(shí)二階變化量達(dá)到閾值要求，則得到可用于加工的凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；如果二階變化量 未達(dá)到閾值要求，則針對(duì)上一次插值后得到的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，在相鄰的離散點(diǎn)的中點(diǎn)處再插 入一個(gè)點(diǎn)，使凸輪的升程數(shù)據(jù)再增加一倍，如此重復(fù)進(jìn)行插值操作，直至升程數(shù)據(jù)的二階變 化量達(dá)到閾值要求，再將盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn) 行加工而得到盤形凸輪成品。本實(shí)施例的方法適用于盤形凸輪，盤形凸輪的輪廓特點(diǎn)保證了其升程數(shù)據(jù)的變化 總體上存在一定的規(guī)律，因此采用本實(shí)施例的方法后誤差可以保證。(實(shí)施例2)本實(shí)施例中，對(duì)某型號(hào)的凸輪在采樣角度(即θω)從301度至320度所測(cè)得的20 個(gè)升程數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)施例1的避免凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法進(jìn)行處理。由實(shí)施例1的方法的步驟①，通過(guò)凸輪精密測(cè)量?jī)x測(cè)得盤形凸輪的輪廓的離散點(diǎn) 數(shù)據(jù)，所測(cè)得的凸輪的升程數(shù)據(jù)如表1所示(單位為毫米)，這里只選擇了接刀痕出現(xiàn)較多 的一段區(qū)域。每個(gè)采樣值的間隔角度為1度。由實(shí)施例1的方法的步驟②可知，這些采樣點(diǎn)中，二階變化量絕對(duì)值大于0. 03的 采樣點(diǎn)處為會(huì)產(chǎn)生接刀痕的部位，從表1中的第4列的二階變化量可以發(fā)現(xiàn)，在305度、307 度、310度、312度、314度、317度、319度以及320度處為會(huì)產(chǎn)生接刀痕的部位。表1移動(dòng)平滑前后的凸輪數(shù)據(jù) 由表1，經(jīng)過(guò)實(shí)施例1的方法的步驟④對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，新的二階變化量的 絕對(duì)值全部降低到0. 03以下。
(實(shí)施例3)根據(jù)實(shí)施例1的方法的步驟⑤，通過(guò)三次樣條插值的方法對(duì)由實(shí)施例2的步驟④ 得到的數(shù)據(jù)在相鄰的2個(gè)離散點(diǎn)的中點(diǎn)處插入一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行三次樣條插值，得到數(shù)據(jù)如下表 2所示。從表2中可見，進(jìn)行三次樣條插值后的凸輪數(shù)據(jù)的二階變化量的絕對(duì)值均不超過(guò) 0. 008，與采樣角度的間隔角度為0. 5度時(shí)會(huì)產(chǎn)生接刀痕的二階變化量閾值0. 015相差較 遠(yuǎn)，因此不存在會(huì)產(chǎn)生接刀痕的部位。表1在相鄰的采樣點(diǎn)的中點(diǎn)處進(jìn)行三次樣條插值后的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
一種避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，其特征在于包括以下步驟①通過(guò)凸輪精密測(cè)量?jī)x測(cè)得盤形凸輪的母輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，由凸輪精密測(cè)量?jī)x的圓光柵編碼器獲得凸輪旋轉(zhuǎn)的角度信號(hào)，由凸輪精密測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭和直線光柵獲得凸輪升程的位移信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將所測(cè)凸輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，并以極坐標(biāo)形式{ρm，θm}表示，其中m＝1，2，3，Λ，k；k＝360/(θ2-θ1)，ρm為第m個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)，θm為第m個(gè)采樣角度數(shù)值，由(ρm，θm)表示任意一個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)；②根據(jù)步驟①中得到的凸輪輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù){ρm，θm}判斷是否存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品；若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則進(jìn)行步驟③；確定是否存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位的方法是當(dāng)每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)(ρm，θm)的間隔角度為X度時(shí)，凸輪升程數(shù)據(jù)的二階變化量的絕對(duì)值大于閾值d的采樣點(diǎn)則為加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，其中，X＝1/2i，i∈N非負(fù)整數(shù)集，0＜X≤1；閾值d＝[30X+0.5]/1000，其中的符號(hào)“[]”為取整運(yùn)算符號(hào)，d的單位與凸輪升程數(shù)據(jù)的單位相同，一階變化量fm為凸輪的相鄰升程之差(ρm-ρm-1)，二階變化量為相鄰一階變化量之差(ρm-2ρm-1+ρm-2)，間隔角度X即為(θm-θm-1)；③在全輪廓范圍內(nèi)，對(duì)每一個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變化量fm進(jìn)行移動(dòng)平滑而得到每個(gè)采樣角度的新的一階變化量newfm，并由此得到盤形凸輪的每個(gè)采樣角度數(shù)值θm所對(duì)應(yīng)的新的凸輪升程數(shù)據(jù)newρm，用來(lái)減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，從而形成盤形凸輪的新的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù){newρm，θm}；再按照步驟②的方法判斷該新的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù){newρm，θm}是否存在出現(xiàn)接刀痕的部位，若不存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則將盤形凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品；若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則進(jìn)行步驟④；④通過(guò)三次樣條插值的方法對(duì)前述步驟得到的采樣值作進(jìn)一步的接刀痕的消除，而得到盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至升程數(shù)據(jù)的二階變化量達(dá)到閾值要求，再將盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到盤形凸輪成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述度的避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，其特征在于步驟 ③進(jìn)行移動(dòng)平滑的具體的方法是首先，將最后一個(gè)采樣角度9k與第一個(gè)采樣角度θ工首尾相連；所述的最后一個(gè)采樣 角度Q1^P 360度，所述的第一個(gè)采樣角度Q1即間隔角度X度；其次，從第一個(gè)采樣角度θ工開始對(duì)每個(gè)采樣角度θ m的前[η/2]個(gè)采樣角度所對(duì)應(yīng)的 一階變化量、采樣角度θ m自身所對(duì)應(yīng)的一階變化量fm以及后[η/2]個(gè)采樣角度所對(duì)應(yīng)的 一階變化量進(jìn)行求和后，再求平均值，則得到了該采樣角度θ m的新的一階變化量newf；，直 至得到所有采樣角度θ m的新的一階變化量InewfJ，從而完成了對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變 化量的移動(dòng)平滑；所述的[η/2]中的符號(hào)“ □”為取整運(yùn)算符號(hào)，η的數(shù)值根據(jù)離散點(diǎn)采樣 角度的大小而變化；η的取值確定方法為當(dāng)每個(gè)采樣角度θ m與相鄰采樣角度的間隔為X度時(shí)，η的取值 為(7i+7)，其中，X = 1/2、i e N，0 < X 彡 1 ；上述過(guò)程中所得到當(dāng)前采樣角度所對(duì)應(yīng)的新的一階變化量，用1^ &表示；第三、根據(jù)每個(gè)采樣角度θm所對(duì)應(yīng)的新的一階變化量newfm按照步驟②中的二階變化 量的定義求得對(duì)應(yīng)的新的二階變化量；第四、設(shè)定第一個(gè)采樣角度Q1所對(duì)應(yīng)的升程不發(fā)生變化，將第二個(gè)采樣角度θ2所對(duì) 應(yīng)的原有的升程加上進(jìn)行移動(dòng)平滑所得到的新的一階變化量newf2，從而求得第二個(gè)采樣 角度θ 2所對(duì)應(yīng)的新的升程數(shù)據(jù)new P2 ；從 第二個(gè)采樣角度θ 2開始，由每個(gè)采樣角度的新 的一階變化量newfm加上前一個(gè)采樣角度的新的升程數(shù)據(jù)new P 而得到每個(gè)采樣角度的 新的凸輪升程數(shù)據(jù)newpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述度的避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，其特征在于步驟 ④的三次樣條插值的具體方法是首先使由步驟③得到的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)采樣角度θ k與第一個(gè)采樣角度Q1首尾相連， 這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)凸輪輪廓數(shù)據(jù)的插值處理；所述的最后一個(gè)采樣角度Q1^P 360度，所述 的第一個(gè)采樣角度θ工即間隔角度X度；然后按照用戶設(shè)定的升程數(shù)據(jù)的二階變化量的閾值要求，在相鄰的采樣離散點(diǎn)之間的 中點(diǎn)處插入一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)一步減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量，且使凸輪的升程數(shù)據(jù)的數(shù)量增加 一倍，如果此時(shí)二階變化量達(dá)到閾值要求，則得到可用于加工的凸輪的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；如果二 階變化量未達(dá)到閾值要求，則針對(duì)上一次插值后得到的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，在相鄰的離散點(diǎn)的中 點(diǎn)處再插入一個(gè)點(diǎn)，使凸輪的升程數(shù)據(jù)再增加一倍，如此重復(fù)進(jìn)行插值操作，直至升程數(shù)據(jù) 的二階變化量達(dá)到閾值要求；再將盤形凸輪的新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床來(lái)對(duì)盤形凸輪的毛坯進(jìn)行加工而得到 盤形凸輪成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種避免盤形凸輪表面產(chǎn)生接刀痕的方法，該方法通過(guò)凸輪精密測(cè)量?jī)x測(cè)得盤形凸輪的母輪的輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù){ρm，θm}(其中ρm為第m個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)，θm為第m個(gè)采樣角度數(shù)值)后，由凸輪輪廓的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)判斷是否存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，若存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則通過(guò)對(duì)每一個(gè)凸輪升程數(shù)據(jù)的一階變化量進(jìn)行移動(dòng)平滑的方法來(lái)減小升程數(shù)據(jù)的二階變化量而進(jìn)行接刀痕的消除，若通過(guò)上述操作后獲得的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)仍存在會(huì)出現(xiàn)接刀痕的部位，則通過(guò)多次三次樣條插值的方法對(duì)前述步驟得到的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的接刀痕消除，直至升程數(shù)據(jù)的二階變化量達(dá)到閾值要求，再將新的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)控磨床用于加工凸輪。通過(guò)上述方法可獲得輪廓光滑、精確的盤形凸輪。
文檔編號(hào)B24B51/00GK101844324SQ20101016806
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者張建生, 徐磊, 毛國(guó)勇, 范力旻, 黃文生 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院