连续变焦望远镜中凸轮的工艺性分析

　　引言

　　连续变焦望远镜中，圆柱凸轮是一个至关重要的零件，它的精度是否满足设计要求，将直接影响连续变焦望远镜的总体精度。

　　望远镜的连续变焦是通过旋转圆柱凸轮，带动变倍组件和补偿组件相对移动，调整两镜组的相对位置实现的。圆柱凸轮中，变倍曲线和补偿曲线的相对位置以及两条曲线上各点的位置是否准确，各曲线槽的宽度是否一致，都会影响变焦望远镜的精度。本文将对圆柱凸轮的机械加工工艺性进行分析，并重点分析夹具设计方案。

　　1凸轮的工艺性分析

　　圆柱凸轮的零件简图如图1所示。从图中可以看出，它的外径为144nun，最大内径为135mm，长度为231mm，壁厚仅为4.smm，是一个典型的薄壁零件。在这个薄壁圆筒上需要加工变倍组螺旋导槽(其轴向工作行程为201.782Inm)，补偿组非线性导槽(其轴向工作行程为82.242mm)。这两条导槽均为通槽，展开图如图2。从图中可以看出，两条曲线槽的工作行程长，相对位置的准确度要求较高，宽度一致性允差o.oogmm，表面粗糙度0.4拼m。这就使得圆柱凸轮的结构刚性及工艺性更差，加工难度更大。这给加工工艺的设计提出了更高的要求。

　　通常，加工高精度的曲线槽都是在数控铣床上完成的。但是，受工艺条件的限制，在充分考虑圆柱凸轮的结构特征和精度要求后，对线性曲线槽采用普通万能工具铣床分度头及挂轮后加工完成;对非线性曲线槽则是在精密座标锉床上按图及座标逐点加工完成。采用这种加工方法加工出来的两条曲线槽，其误差主要来源于机床误差、基准误差、内应力引起的变形误差、装卡误差及夹紧力使零件产生的变形误差。为了消除或减少各种误差，在工艺设计时做了充分考虑，采取了相应措施:1.在机床的选用上，尽可能使用高精度机床;2.为消除因切削加工引起的零件内部的残余应力，在工序间安排了多次热处理;3.统一各工序的加工基准，并将加工基准中134土o.025llun的圆度做到小于0.005mm。

　　在所有影响圆柱凸轮加工精度因素中，装卡误差及夹紧力使零件产生的变形误差，很大程度地影响圆柱凸轮的加工精度。所以，重点考虑的问题是零件的装夹方法.

　　2凸轮加工的夹具设计

　　在普通万能工具铣床上用分度头及挂轮方法加工圆柱筒面上的螺旋槽及其它曲线槽，零件通常都是用心轴装夹的。用这种装夹方法，一般都是圆柱面定位，端面压紧。这种心轴夹具结构简单，制造方便。但是，这种简单的心轴夹具却不适合本文中圆柱凸轮的装夹，这是因为，本文中的圆柱凸轮圆柱面上的两条曲线槽都是通槽，圆周方向开口角较大，并且接近对称分布，成品零件很象一个大压簧。如果用简单心轴装夹加工，零件将承受轴向压力，同时还要承受一定的径向扭转力。加工中必然会发生一边加工一边变形的现象，加工出来的零件不可能满足图纸的技术要求。为了克服简单心轴夹具的缺陷，设计了如图3所示的心轴夹具。