用凸轮检测仪检测圆柱分度凸轮廓面的方法

　　1　前言

　　圆柱分度凸轮机构同其它分度机构相比有许多优点,特别是分度数大、结构紧凑、易于加工、定位准确可靠等优点,使其广泛应用于各种自动机械中,但该机构的检测问题一直未能得到很好地解决。本作者曾研究了用三坐标机检测圆柱分度凸轮廓面的方法,解决了其廓面的检测问题。然而三坐标机价格昂贵,有些单位难以承受。本文提出了一种在直动测头凸轮检测仪上检测圆柱分度凸轮廓面的方法。该方法简单、易行、并且开发了高精度凸轮检测仪的功能。

　　2　检测原理

　　目前国内应用的凸轮检测仪是直动的,测头相当于凸轮的从动件。测量时,测头的位移就反映了凸轮轮廓被测点的位移(如图1)。但圆柱分度凸轮机构的从动分度盘是转动的,用直动测头测出的位移需经公式计算,转换成分度盘的转角,与分度盘的理论转角比较,就可得到分度盘转角误差,即反映了凸轮廓面误差。

　　3　转换公式

　　3.1　实测分度盘转角U1公式

　　圆柱分度凸轮有脊定位和槽定位之分,凸轮廓面有4个工作面(如图2)。测量时,凸轮转动方向与实际工作时的转动方向相同。我们以脊定位的廓面1、2为例推导了测头位移与分度盘转角的关系。其廓面类推。

　　图3为脊定位凸轮机构测量时廓面1和廓面2的局部图。图4为凸轮轴向图。测头尖点位于凸轮半径e的圆周上。分度盘滚子在廓面起始位置(凸轮廓面1位)与廓面相切处定为测头的0点位移位置,测头尖点在a处。当凸轮转动B角时,凸轮廓面处于2位,测头尖点在b处,测头移动位移为s。若分度盘滚子在b处与凸轮廓面相切,相应的分度盘转角为φ1。按图3中的几何关系可求得:

　　同理,对脊定位凸轮廓面2有

　　式中:l为分度盘半径;s0为廓面起始点到过分度盘中点与凸轮轴线垂直平面的距离;ρ为分度盘上滚子的半径;φ0为分度盘的起始角(不同廓面的起始角均不同),φ0取值见表1。

　　经整理得脊定位凸轮廓面1、3和槽定位凸轮廓面2、4的计算公式为(1)、(2)、(3);脊定位凸轮廓面2、4和槽定位凸轮廓面1、3的计算公式为(4)、(5)、(6)。在测得直动测头位移s后,就可按相应公式求得实际分度盘转角φ1。

　　3.2　理论分度盘转角U1公式

　　图4为凸轮的轴向图,即图3廓面1的左视图。a点为测头测量的起始点,b点为凸轮转过B角时测头的测量点。由于凸轮廓面为空间曲面,因此分度盘滚子在b点与凸轮廓面相切时,B角并不是凸轮运动规律方程φ1=f(U2)中的凸轮转角φ2,其对应的凸轮转角2应采用优化方法求解[2]。求出φ2值后,根据凸轮机构的运动规律可求出理论的分度盘转角φ1。