自动车床凸轮设计教程.docx

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自动车床凸轮设计教程

1、自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好得凸轮,就是体现自动车床师傅得技术高低得一个标准。

凸轮设计计算得资料不多，在此，我将一些基本得凸轮计算方法送给大家。

凸轮就是由一组或多组螺旋线组成得，这就是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线.其形成得主要原理就是:

由A点作等速旋转运动,同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹得端面螺线.这就就是等速凸轮得曲线。

凸轮得计算有几个专用名称:

。

  1、上升曲线-—凸轮上升得起点到最高点得弧线称为上升曲线

  2、下降曲线——凸轮下降得最高点到最低点得弧线称为下降曲线

  3、升角-—从凸轮得上升起点到最高点得角度,即上升曲线得角度.我们定个代号为φ。

  4、降角——从凸轮得最高点到最低点得角度,即下降曲线得角度。

代号为φ1.。

  5、　升距——凸轮上升曲线得最大半径与最小半径之差。

我们给定代号为h，单位就是毫米。

。

  ６、降距—-凸轮下降曲线得最大半径与最小半径之差.代号为h1。



  7、导程——即凸轮得曲线导程,就就是假定凸轮曲线得升角（或降角）为360°时凸轮得升距（或降距）。

代号为L，单位就是毫米.。

  ８、常数——就是凸轮计算得一个常数，它就是通过计算得来得。

代号为K。

  凸轮得升角与降角就是给定得数值,根据加工零件尺寸计算得来得。

  凸轮得常数等于凸轮得升距除以凸轮得升角，即K=h/φ。

由此得ｈ＝Kφ.

  凸轮得导程等于360°乘以常数，即L＝360°Ｋ。

由此得Ｌ＝360°h/φ。

　。

  举个例子:



  一个凸轮曲线得升距为10毫米，升角为１８0°，求凸轮得曲线导程。

（见下图）

  解：

L＝36０°ｈ／φ=3６０°×10÷180°＝２0毫米　

  升角（或降角）就是3６0°得凸轮,其升距（或降距）即等于导程。

    这只就是一般得凸轮基本计算方法,比较简单,而自动车床上得凸轮,有些比较简单,有些则比较复杂。

在实际运用中，许多人只就是靠经验来设计,用手工制作,不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别就是用数控机床加工凸轮,却就是需要先计算出凸轮得导程,才能进行电脑程序设计.。

要设计凸轮有几点在开始前就要了解得、  

      在我们拿到产品图纸得时候，瞧好材料,根据材料大小与材质将这款产品得  。

  主轴转速先计算出来、  

      计算主轴转速公式就是［切削速度乘1０0０］除以材料直径、  

      切削速度就是根据材质得来得,在购买材料时供应商提供、单位就是米／分钟、  

      材料硬度越大，切削速度就越小,切得太快得话热量太大会导致材料变形，  

  所以切削速度已知得、  

      切削速度乘１00０就就是把米／分钟换算成毫米／分钟,在除以材料直径就就是主  　.

  轴每分钟得转速了、材料直径就是每转得长度,切削速度就是刀尖每分钟可以移动得  

  距离、.

      主轴转速求出来了，就要将一个产品需要多少转可以做出来,这个转得圈数　。

  求出来、主轴转速除以每个产品需要得圈数就就是生产效率、[单位、个/分钟]　

每款不同得产品，我们瞧到图纸得时候就先要将它得加工工艺给确定下来、  

        加工工艺其实就就是加工方法,走芯机5把刀具怎么安排,怎么加工,哪把刀具  。

    先做，按顺序将它安排,这样就就是确定加工工艺、  

        　确定加工工艺得时候有几点应该注意得地方、  　。

    一、２把相邻得刀具最好不安排在一前一后顺序加工，应该错开刀具安排，这样  

        就容易避免刀具相撞、  

    二、确定一条基准线,一般以切断刀得靠近中心架夹头得那个面为基准、其余得  

        ４把刀具在靠近基准面时留有一点距离、后面会有例子、  

    　三、　尽量不要安排2把刀同时加工,以免互相干扰，出现不稳定情况、当然也有些  。

        例外得，比如2把倒角一起加工有时候就是可以得、  .

    四、　合理得安排刀具,在刀具够用得时候倒角可以用成型刀最好、.

区分好行程与空行程得步骤、  　。

        行程就就是刀具在加工得时候；空行程则就是刀具在未加工得时候、  。

        我们在这开始讲空行程得角度计算方法：

  

        1、凸轮开关夹，夹头弹开得时候得角度就是１0度,夹紧角度就是１5度、  。

        2、根据算得得生产效率来确定凸轮上升下降得空行程所要乘得比例系数、  

          当生产效率小于或者等于3得时候,凸轮上升角度比例系数就是1比1，也就就是  .

          凸轮每上升1毫米,角度为1度、凸轮下降角度比例系数就是1比0、7，也就就是凸  

          轮每下降１毫米，角度为０、7度、  　

          当生产效率小于等于8大于３得时候，凸轮上升角度比例系数就是１比1、5，也  　。

          　就就是凸轮每上升１毫米,角度为1、5度、凸轮下降角度比例系数就是1比1,也就  

          就是凸轮每下降1毫米，角度为1度、  

          当生产效率小于等于14大于8得时候,凸轮上升角度比例系数就是１比2，也就  

          就是凸轮每上升1毫米,角度为2度、凸轮下降角度比例系数就是1比１、3，也就就是  

          凸轮每下降1毫米,角度为1、３度、  　

          当生产效率大于14得时候，凸轮上升角度比例系数就是1比2、5，也就就是凸轮  。

          　每上升１毫米，角度为2、５度、凸轮下降角度比例系数就是1比1、７，也就就是凸轮  。

          每下降1毫米，角度为1、7度、  .

          生产效率实际指得就就是凸轮轴每分钟转得圈数,而不就是产品每分钟做得个  

          　数,因为产品简单得时候我们设计得时候甚至可以每圈做2,3个产品，可能  。

          更多、  

        空行程说清楚了也就就是这两个要点、  　

        凸轮空行程得凸轮上升下降角度可以根据第2点全计算出来、

由于纵切自动车床一般都具有五个刀架与附件装置,因此它得加工工艺范围比较广,许多复杂得轴类零件也可以用这种机床一次加工完成。

    。

    在纵切单轴自动车床上可以进行下列一些工作：

车圆柱面、车倒角、车锥面、沉割加工、切断、车圆弧、打中心孔、钻孔、绞孔、镗孔、功内外螺纹、冲方孔等等其她工作。

    前面我们讲完了空行程得计算方法,这里讲行程得计算方法、    

        凸轮设计里面除了行程剩下得全就是空行程、在这也可以反过来用、    

        行程里面刀具加工得方法很多:

    .

        1、左车外径    

        2、右车外径    。

        ３、　成型刀倒角,圆弧,插槽等等    

        4、切断    

（1）平面切断    

（2）圆弧切断    

          　（３）斜面切断    。

          （4）切断面往里面凹进去,也可以就是产品后面打中心孔    　。

        ５、打中心孔（钩刀钩平底孔）    

        ６、　根据凸轮与刀具配合移动走倒角，或者走圆弧    

        ７、沉割刀具清理外径根部圆角或者批锋    。

        ８、钻孔    

        9、　功牙，套牙    

        １0冲方孔（孔就是正多边型得）　。

自动车床，以其无可替代得加工手段得优势,正在为越来越多得厂家所青睐。

而自动车床。

使用得凸轮得设计，则成为使用此类机床得厂家所必须要掌握得一门技术。

自动车床凸轮得设

计,即编写凸轮调整卡,对于不了解其本来面貌得人来讲,神秘、深奥;当对它有了稍微粗浅

了解得人　,又会觉得不过如此而已，稍学即会.

    其实，此项技术与其她任何门类得技术一样,“会易精难”.

    依据机床说明书得提示来编写完成得凸轮设计调整卡,不一定就是好得设计作品。

。

    一个优秀得设计作品，包括以下内容:

　。

    一，合理得工步编排。



    二，合理得设定走刀量。

    三,能得出较高得生产率。

    此外，还应在制造凸轮、调整机床时易于操作.。

也可以这样说，要想作出一件比较优秀得设计作品，前提就是能够深刻体味各个设计步骤得。

实质性得意义。

只有这样才能做到,您得设计作品与机床说明书中提示得方法相比较,不只就是.

形似,而就是神似，甚至比其更优秀.　

考核一个设计作品得优劣，最重要得标准就是其最后得出得生产率得高低;生产率得高低,。

取决于工作角度总与得大小；而工作角度总与得大小，则取决于工步编排得就是否合理。

由此瞧　

来,合理得编排工步，在整个设计过程中,具有着相当重要得作用.要想做好工步编排,一。

就是要有相当时间得工作经验得积累;二就是要有丰富得想象力，这一点尤其重要。

。

一、生产率得计算方法与作用　

作为投资人,都希望在尽可能短得时间内,得到尽可能高得效益；作为生产过程得组织者，都希望机床能生产数量与品种都尽可能多得产品,以缓解交货期代来得时间压力;作为操作工，都希望机床能够优质高产，以获得较高得收入。

所以说，希望优质高产就是所有与机床有关联得人得共同愿望.。

那麽，现在就分析一下下面得这个公式,就可以知道机床得生产率究竟就是怎样　

形成得了。

　.

N          不难瞧出,这就是一个多元一次分式方程式。

在这一公式里,

A=———————-  函括了整个设计过程得全部计算内容。

Σn工÷Σa工×３６0°  　式中:

　A＝生产率          单位=件/分　

N=主轴转数        单位=转/分

n工=某切削工步工作时得主轴转数

α工=某切削工步工作时占用得角度　

∑:

希腊字母。

表示在计算过程中某项数值得累计总与..

首先,介绍几个在设计中使用得专用名词：

。

工步—-生产过程中每一个动作称做一个工步.

切削时主轴转数——完成某一切削工步时主轴转过得圈数.

工作角度--完成某一切削工步时所占用得角度。



在“车”加工中，无论使用得就是哪种类型车床,在切削前都要先确定：

.

①主轴转数.

②每次进刀多少毫米（进刀深度）.

③走刀时得速度（走刀量）。

。

这就就是平常所说得“切削三要素”。

自动车加工时得主轴转数，就是由被加工材料得种类与直径决定得。



例:

切削直径10毫米A3棒料时（此钢种属低碳钢）,根据说明书中切削速度表给出得数值,就是６0ｍ/分。

即:

60×1０00/（10×３、1４16）≈1９10（转）据此，就可确定机床最接近此数值得主轴转数。

准确得选择主轴转数，就是保持零件加工时工艺尺寸稳定得关键,这一点往往容易被忽略。

如果主轴转数过快，直接影响刀具得使用寿命；而主轴转数过慢，又会因切削速度不够而造成

加工得零件工艺尺寸不稳定、光洁度不高等等缺陷。

其她类型得车床,在加工零件时，一般就是

一次加工一个零件，每个部位可能会分若干次进刀，当尺寸发生变化时可随时采取措施。

自动

车床就不同了，它一经启动,零件就会不断产出。

主轴转数设定得准确与否，直接影响得就就是、生产效率。

也可以这样讲，当我们确定了所要生产得产品，也就同时确定了主轴转数.。

  综上所述，我们在进行凸轮设计时，可以把主轴转数N当作一个常量来设定；无疑，　。

（Σn工/Σα工）×360°就是一个变量.                              　N.

设:

（Σｎ工/Σα工）×360°＝W。

    公式则可成为为：

      A=-—

W。

根据数学得计算法则，A得值与Ｗ得值成反比.只有W得值尽可能得小,A得值才能尽。

可能得大。

那么,怎样才能使W即（Σn工/Σα工）×360°得值尽可能得小呢？

。

二、设计公式得分析与使用　

在一篇凸轮设计调整卡中,工步编排得就是否完美，直接影响着（Σn工÷Σα工）×3６0°值

得大小。

也就就是说,（Σn工÷Σα工）×360°得值,就是编排完工步后计算得结果。

前面提到,作　。

好工步编排，既需要相应得工作经验,更需要丰富得想象力。

这一点，充分体显在凸轮设计开。

始前,对每把刀所要加工得部位得设定上.合理得使用每一把刀,就是使一件设计作品尽可能完。

美得前提。

本文后面有几篇范例，都就是经工作实践检验证明就是较为成功得作品,读者可作为设

计时得参考。

下面只从计算得角度分析一下:

怎样才能使（Σｎ工÷Σα工）×360°得值尽可能

得小.  

Σｎ工　

公式:

Σｎ工÷Σα工×3６0°　=　W      即:

———--×360°=　W

Σα工.

  公式中

  ①　Σn工—-累计切削工步主轴转数得总与.n工就是完成某一切削工步时得主轴

转数,就是根据公式n工=L/Ｓ得来得.其中：

L=刀具切削时得工作行程.（即实际加工尺

寸加0、２～0、5得提前量）S=为被加工部位设定得走刀量,其值得大小可根据工艺要求得尺

寸精度，参照说明书中给得参数设定就行了。

②Σα工——累计切削工步所用角度得总与.α工就是完成某一切削工步所占用得。

角度.就是根据公式：

α工　＝[（３60°－Σα空）/Σｎ工]×n工得来得。

其中，Σα空=累计空。

行程角度总与（所有不切削得动作都称为空行程）。

　.

毫无疑问，公式中得360°就是个常量.所以，只需让Σn工/Σα工得比值尽可能得小就可以了。

数学法则告诉我们,在Σn工/Σα工中,Σn工值尽可能得小,或Σα工值尽可能得大,都能够使公式得比值尽可能得小。

也就就是说,一、计算每一个n工值时,设定走刀量S要合理,不能精度过剩（S值过小）；二、计算每一个α空值时,空行程动作要尽可能重合。

这两点做好了,目得也就达到了。

.

前文提到得公式:

n工＝L/　S向我们表达了什么信息呢？

它表达得就是：

n工就是当完成某一切.

削动作时,主轴转过得圈数。

。

例１:

切断Φ10棒料。

（切断刀宽=2mm）  （刀具距棒料得提前量=０、2）　。

Ｌ＝　1０／2+2+0、2=7、2㎜  　S=0、02㎜      ∴n工＝　7、２　/０、０２　=3６0（转）.

例2：

车外径走刀行程为12㎜.                （刀具距棒料得提前量　＝　０、2）

L　=　12+0、２=１2、2㎜      Ｓ=0、０08        ∴　ｎ工=　１2、２／0、0０8＝1５2５（转）

这里，S=0、０2　、S=0、008分别就是这两个动作得走刀量，也就就是主轴每转一圈刀具移动得距

离。

把所有完成切削动作时得主轴转数相加,就就是Σn工.（切削工步总与）.　

本文至此,凡就是涉及到设计编写凸轮调整卡时使用公式及其含义，都做了简略得介绍.即

:

无论就是纵切自动车，还就是横切自动车，设计过程都就是相同得；所要遵循得动作编排原则就是相。

同得（工作行程不能重合），应用得各种技术参数也就是相同得。

　。

三、工作步骤就是怎样编排得

凸轮设计调整卡就是体现设计者得设计思路得一种文件，它又就是凸轮制造、机床调整、凸轮

磨损后得修复得唯一依据。

在许多公司或生产单位,设计、制造、使用分别在不同得部门，所

以说，设计者要想把自己得设计思路准确、完整得表达出来，编写凸轮设计调整卡时，必须要.

严格遵循此文件所特定得格式,调整卡所涉及到得内容一定要无一疏漏。

凸轮设计调整卡所包

括得内容有：

㈠、填写所要加工得零件名称，并画出零件得加工工艺图；㈡　、设定各号刀得加。

工部位并画出排刀图；㈢、根据要加工得零件所需得棒料材质及其直径，计算出主轴转数;㈣、

根据每个加工部位得精度要求设定走刀量及杠杆比.㈤、按照设定得加工动作得顺序、编写出每.

一动作得工步。

。

（一）填写所要加工得零件名称，并画出零件得工艺图：

因为所要加工得零件得几何形状得原因,往往需要多道工序加工来完成.这就产生了若干。

种根据各工序得加工内容而绘制得工艺图.许多人可能不很了解零件得工艺图与正式得零件图

之间有那些区别，它们之间得区别在于零件图要准确完整得画出零件本身得全貌，所有得数据。

包括形状公差与位置公差都要表述清楚。

而工艺图只需把本工序最后要完成得结果画出并标上

相关数据就可以了。

（二）设定各号刀得加工部位并画出各号刀得几何形状及排刀图:

。

设定各号刀得加工部位必须要了解各号刀架得加工特点。

大多数型号得机床,一号刀都具

有刚性挡块机构，均为弹性进给，车削外径时可保证很高得精度,但一般不能作横进切削动作　.

.其它各号刀可用来进行切槽、成型、切断等动作，切断刀得宽度根据被加工材料得种类与直。

径以及经验来决定.

切断刀宽度表（毫米）              （参考）  

Ф2Ф３Ф４Ф５Ф6Ф7Ф8Ф１0Ф12Ф1４Ф1６Ф18Ф2０钢０、811、2１、３1、41、5１、６1、７1、822、22、52、8铜0、６０、7０、８11、11、21．41。

51、61、7１、822、2

（三）根据要加工得零件所需得棒料材质及其直径,计算出主轴转数:

前文已经介绍，自动车加工时得主轴转数,就是由被加工材料得种类与直径决定得.不同得

材料种类与直径,有着不同得切削速度,从而也就计算出了不同得主轴转数。

切削速度表（m/分）                （参考）.

材料合金钢高碳钢中碳钢低碳钢黄铜切削速度1５～3０20~353０～5040～６050～10０。

（四）设定合理得走刀量及杠杆比：

　

当我们所要生产得产品有若干个部位需要加工时,根据每个部位尺寸不同得精度要求，设定不同得走刀量。

在这里需要强调得就是，走刀量设定得就是否合理,会直接决定着生产率得高低。

当走刀量设定过大时，会出现尺寸精度不稳定且变化毫无规律,甚至会造成刀具经常得损坏;当走刀量设定过小时,又会造成生产率无实际意义得偏低,浪费生产工时。

所以说,根据每个部位尺寸不同得精度要求，能否恰当得设定走刀量，就是考核一篇设计作品完美程度得重要依据之一。

根据每个部位尺寸不同得精度要求设定恰当得走刀量，除了要参照表中列出得数值，还要在实际工作中积累经验，不断修正，以求完美。

　.

                          走刀量表（mm/转）                  （参考）    　.

高碳钢中碳钢低碳钢黄铜纵向切削粗０、０2-0.04０．03-0、０60、06—0、0８0、08—0、20精０、０1—０、0２0、02—0、0４0、0４—0、060、04—０、１0切断、切槽粗0、０１-0、020、０２—０、030、02—0、０4０、02—０、０6精0、005—0、010、０１-0、01５0、01—0、０20、0１—0、03钻孔直径∠2、５０、01—0、02５0、015—0、０3５０、０2—0、０５０、０２—0、102、５～５０、01５—0、040、025—０、050、02-0、07０、05—0

自动车床计算公式

国际标准

一、挤牙丝攻内孔径计算公式:

公式：

牙外径-１／2×牙距ﻫ例1:

公式：

Ｍ3×０、５=３-（1／2×０、5）＝2、75mm

M6×1、0=6－（1/２×1、0）＝５、５mmﻫ例２：

公式：

M3×0、5＝3－（0、５÷2）＝2、75mmﻫM6×1、０＝6—（1、0÷２）＝5、5mmﻫ二、一般英制丝攻之换算公式：

１英寸＝25、4ｍm（代码）

例1：

（1/4-3０）

1/４×25、４=6、35（牙径）

25、4÷３0=0、8４6（牙距）ﻫ则1/4－３0换算成公制牙应为:

M6、35×0、8４6

例2：

（３/16—32）

3/16×25、4=4、76（牙径）ﻫ2５、4÷32＝0、７9（牙距）

则3/1６－３2换算成公制牙应为：

M４、7６×0、79

三、一般英制牙换算成公制牙得公式：

分子÷分母×２5、４=牙外径（同上）ﻫ例1：

（３/８—2４）

3÷8×25、４＝９、52５（牙外径）ﻫ2５、４÷２4＝1、05８（公制牙距）

则3/8—24换算成公制牙应为：

M９、52５×1、０58

四、美制牙换算公制牙公式：

例：

６—３２ﻫ6-3２　（0、０6+0、013）／代码×6＝0、１38

０、13８×25、4=3、505（牙外径）ﻫ2５、４÷３２=0、635（牙距）

那么６－32换算成公制牙应为:

M3、505×0、63５

1、孔内径计算公式：

ﻫ牙外径—1/2×牙距则应为：

ﻫM3、5０5－1/2×０、635=３、１9ﻫ那么６—３２她内孔径应为3、１9ﻫ２、挤压丝攻内孔算法:

ﻫ下孔径简易计算公式１：

ﻫ牙外径—（牙距×0、４250、４75）/代码＝下孔径ﻫ例1:

Ｍ６×１、0

Ｍ6—（1、0×0、4２５）＝5、575（最大下孔径）

M６－（1、0×0、475）＝5、525（最小）

例2:

切削丝攻下孔内径简易计算公式:

ﻫM６－（１、０×0、85）＝5、15（最大）ﻫＭ6—（1、0×0、95）＝5、０5（最小）

M6－（牙距×0、８６0、９6）/代码＝下孔径

例3:

M6×1、0＝６－１、0＝5、０+0、０5=5、05

五、压牙外径计算简易公式:

1.直径-０、01×0、6４5×牙距（需通规通止规止）

例1:

Ｍ3×0、５=３－0、０1×0、645×0、5＝２、５8（外径）ﻫ例2：

M6×１、0＝6－０、１×0、645×1、0=5、25（外径）

六、公制牙滚造径计算公式：

（饱牙计算）

例1:

Ｍ3×0、5＝3－０、６４95×0、5=２、68（车削前外径）

例2：

M6×1、0＝6－0、６495×1、0＝5、35（车削前外径）

七、压花外径深度（外径）ﻫ外径÷25、4×花齿距=压花前外径ﻫ例:

4、1÷25、４×0、８（花距）=0、13压花深度应为０、13ﻫ八、多边形材料之对角换算公式:

1.四角形：

对边径×1、４14=对角径ﻫ2。

五角形:

对边径×１、２3６1＝对角径ﻫ3．六角形：

对边直径×1、１5４７＝对角直径ﻫ公式2：

1.四角：

对边径÷0、7１=对角径ﻫ2。

六角：

对边径÷0、８６６＝对角径ﻫ九、刀具厚度（切刀）：

材料外径÷１0+０、7参考值ﻫ十、锥度得计算公式：

ﻫ公式１：

（大头直径-小头直径）÷（2×锥度得总长）=度数ﻫ等于查三角函数值ﻫ公式2:

简易

（大头直径－小头直径）÷2８、7÷总长＝度数

前      言

自动机床上有一种特别得轴叫凸轮轴，由安装在凸轮轴上得凸轮实现自动化、凸轮得运动决定加工顺序、加工时间、工具得进刀、停止等,就是不借助人力进行一系列加工得、ﻫ    这样，在自动机床上凸轮发挥得作用就非常大了，凸轮设计得精确极大地影响作业效率与产品得品质、尤其工程顺序，主轴旋转数,进刀量三要素成为凸轮设计得根本,给作业效率、产品品质带来直接地很大地影响、为了决定这些，必须充分地研究产品得形