MG250591-WD型采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程

1、第1章 绪论在石油、天然气、水力发电和核动力获得巨大发展的今天，煤炭仍然是我国一次能源的主体。采掘机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动生产率、改善生产条件、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和原材料消耗的有效技术措施。建国以来，我国煤矿采掘机械化从无到有，不断发展，日趋完善。生产技术从过去的手镐落煤和人力拉筐、背筐的生产方式发展为普通机械化和综合机械化采煤。国家正在实施大公司、大集团战略，争取形成56个年规模上亿吨的特大型企业，56个年产规模5000万t的大型企业。煤矿的根本出路在于机械化，我国采掘机械化与世界各主要产煤国家采掘机械化技术的发展过程相似，虽然起步较晚，但

2、也经历了几个重要的发展阶段。20世纪50年代，是机械化采煤的初级阶段。采煤工作面使用截煤机和康拜因及模锻链刮板输送机，主要用木支柱支护顶板。1958年开始研制刨煤机和液压支架。掘进工作面使用IIM-1型后卸式铲斗装岩机、C-153型装煤机。20世纪60年代，采煤机械化得到初步发展。先后研制成功MLQ-64、MLQ-80型单滚筒采煤机、MLS1、MLS2双滚筒采煤机以及MBJ-1、MBJ-2型刨煤机，与圆环链可弯曲刮板输送机配套，采用金属摩擦支柱和金属铰接顶梁，形成普通机械化采煤工作面。掘进工作面推广使用耙斗装载机。20世纪70年代是采煤机械化的大发展时期。一方面，自行生产采煤机、刮板输送机、金

3、属支柱等，实现普通机械化采煤成套设备配套；另一方面，研制综合机械化采煤设备。1974年，北京煤机厂、郑州煤机厂试制垛式液压支架，张家口煤机厂、西北煤机厂试制配套刮板输送机。1978年，组织专业化生产，重点发展三机（采煤机、输送机、掘进机）、一架（液压支架）、一装备（煤矿安全仪器及装备）及单体液压支柱。70年代末期，开始为煤矿提供成套中、厚煤层综合机械化采煤设备。1974年，从英国、原西德、法国、波兰、前苏联引进43套综采设备装备重点煤矿。1978年，从西德、英国、日本引进100套综采设备，同时引进部分关键元部件的制造技术和产品检验技术装备；此外，从美国、英国、日本、奥地利等国引进100台煤巷、

4、半煤巷掘进机。20世纪80年代是采掘机械化的全面发展时期。以技贸结合方式引进了AM500型采煤机、AM50型掘进机、S100型掘进机技术。国内采煤机形成MG、MXA、AM三大系列，总功率达750kW，理论生产能力达800t/h;工作面输送机以SGZ730H和SGZ764机型为主，装机功率达264400kW，运输能力达7001000t/h;液压支架主要有掩护式支架和支撑掩护式支架，针对厚煤层分层开采开发铺网液压支架。20世纪90年代初，采煤装备基本立足国内，形成比较完整的研究、设计、制造、测试、检修体系。一是在完善中强调综采的整体配套性，完成“八五”国家攻关项目“日产7000t综采成套设备的研制

5、”。二是对工作面主要生产设备进行改造提高和更新换代。采煤机向大功率、电牵引、多电机、横向布置、大截深、快速牵引、微机工矿监测和故障诊断方向发展；工作面输送机向提高运输能力、实现交叉侧卸、采用封底溜槽和可控驱动装置方向发展；液压支架向优化架型设计、增大工作阻力、提高移架速度方向发展，开发成功手动快速移架系统和大流量供液系统，邻架智能和程序控制的电液系统完成工业性试验。三是完善系统配套和提高可靠性，开展综采工作面和采区地质保障系统、高效辅助运输系统、开采设备工况监测和故障诊断系统、安全保障系统、采区供电系统以及煤巷快速掘进和锚杆支护等攻关并取得进展。20世纪90年代我国综采发展中最具影响的创新成果

6、是综采放顶煤技术的试验成功。综放开采技术实验研究始于1982年，1984年开始工艺与装备的工业性试验。80年代大体处于摸索试验阶段，主要是进行缓倾斜与急倾斜条件下综放开采工艺和高、中、低位综放支架的工业性实验。90年代前后综放技术开始在一批缓倾斜厚煤层采区推广应用以取代厚煤层分层开采。目前综放技术已在条件适宜的矿井推广应用。进入90年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效、提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是：（1）大功率高参数的液压牵引采煤机：最具有代表性的机型是MG2×400-W型采煤机。（2）高性

7、能电牵引采煤机：电牵引采煤机的研制从20世纪80年代开始起步，20世纪90年代全面发展，电牵引的发展存在直流交流两种途径。进入20世纪90年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD和450/1020-WD等采煤机，交频调速箱可以是机载，也可以是非机载。另外派生出8种机型，都已投入使用，取得较好的效果。太原矿山机械厂在引进英国Electra1000直流电牵引全套技术的基础上，开发出MG400/900-WD和250/600-WD型两种交流电牵引采煤机，鸡西煤机厂、辽

8、源煤机厂也开发了交流电牵引采煤机。 国产电牵引采煤机虽然发展速度很快，但性能和可靠上与世界先进国家的采煤机相比，还存在比较大的差距，所以一些有实力的矿雾局，在装备高产高效工作面时，把目光移向国外，进口国外最先进的电牵引采煤机。如神府华能集团公司引进美国的6LS、7LS电牵引采煤机；兖州矿业集团公司引进德国的SL-500型和日本的MCLE-DR102102型交流电牵引采煤机，但由于价格昂贵，故引进数量较少。除了上述我国采煤机在总体水平上存在比较大的差距外，在采煤机的机械结构参数设计、加工制造和材质性能与国外先进水平有较大的距离。因此，对于采煤机的研究是一个长期的工作。我所设计的是MG250/59

9、1-WD型电采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程以及数控程序的编制。工艺的创新之处就是采用了数控加工替代传统机床加工，加工中涉及到数控加工中心的选用、加工工艺分析、MasterCAM自动编程等技术。第2章 MG250/591-WD型采煤机概述采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备，其功能是落煤和装煤。采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类。目前应用最广泛的采煤机械是滚筒采煤机。滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。双滚筒采煤机的类型很多，但基本组成部分大体相同。双滚筒采煤机由电动机、截割部、牵引部以及附属装置等部分组成。截割部包括机头减速箱、摇臂齿轮箱、截煤滚筒和挡煤板等部件。附属装置包括底托架、牵引链固定和张紧

10、、拖缆、喷雾降尘和水冷、防滑以及大块煤破碎等装置。此外，为了实现滚筒调高，机身调斜，以及反转挡煤板，机器还装设有辅助液压装置。2.1 MG250/591-WD型采煤机简介MG250/591-WD型电牵引采煤机是在鸡西煤机有限公司多年研制电牵引采煤机成功技术的基础上开发制造成功的，该机在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而开发研制的，它具有电机横摆、结构先进、运行可靠、可实现电液互换、大功率能力强等特点。本机可通过更换电控部及液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机，并且其他部件通用。该机主要用于含有夹矸等中厚偏薄硬质煤质的综合机械化采煤

11、工作面，又在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中使用。由于该机采用了先进的控制技术，可靠性高、性能先进，爬坡能力强，是目前高产高效综合机械化采煤的理想机型。采煤机截割电机容量的调整范围为150300KW，通过调整截割电机容量，可实现一机多型。即MG150/391-WD，MG200/491-WD，MG250/591-WD三种采煤机型，从而能够更好地适应不同工作面煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同，可采较薄煤层中的硬煤，是较薄煤层采煤机更新换代的理想机型。MG250/591-WD型采煤机主要适用于采高1.53.2m，煤层倾角15°，煤质硬度f4的综采工作面。设计生产能力为1436吨

12、/小时。 2.2工作原理整机无底托架，左右牵引部分别与电控部的两端面干式对接。左、右行走部分别固定在牵引部上，构成了该机的机身部分。牵引部和电控部的单侧对接面，主要用高强度的T形螺栓和4个锲形哑铃销以及两个150定位销联接和紧固，提高了大部件之间联接的可靠性。截割部为整体摇臂结构：即截割部减速器，截割电机均设在摇臂上。其上的两组铰接副，一个与机身端头的牵引部铰接，形成主支撑；另一个与调高油缸铰接，实现截割部的调高。这种布置方式使的该机总体强度高；结构紧凑，合理；外形美观，对称。采煤机由煤壁侧的两只滑靴和老塘侧的两只导向滑靴分别支撑在工作面刮板输送机的铲煤板和销轨上。采煤机上的销轨轮（摆线齿轮）

13、与销轨啮合。当销轨轮转动时，采煤机便沿工作面刮板输送机运动，实现左右牵引。同时截割电机通过机械传动带动滚筒旋转，完成落煤和装煤作业。2.3采煤机结构组成及其各部分的功用采煤机主要有截割部,牵引部，行走部，电控部（或液压传动部）四大部分及液压系统，喷雾冷却系统，电气系统等组成。2.3.1截割部截割部包括工作机构及其传动装置，是采煤机落煤、装煤的部分，其消耗的功率约占整个采煤机功率的80%90%。工作机构是指滚筒和安装在滚筒上的截齿，而传动装置是指固定减速箱、摇臂齿轮箱，有时还包括滚筒内的传动装置。截割部是采煤机的重要工作机构，主要完成落煤和装煤作业，它由截割电机，摇臂，滚筒组成。两个截割机构分别

14、布置在采煤机的左右两端，与牵引部铰接，除了机壳，电机护罩与润滑冷却组件外，其他零部件均可互换。滚筒是采煤机的工作装置，担负着落煤和装煤工作，主要有滚筒体，截齿和齿座组成。滚筒为焊接结构。外部是螺旋叶片，内部采用340340方轴形式，滚筒端盘呈盘形。为了增强滚筒的使用寿命，在叶片出煤等处，采用堆焊Fe-05合金等工艺，叶片和端盘设有多个内喷雾喷嘴，用以在煤尘生成处降尘。摇臂设有水套冷却系统，内外喷雾系统，润滑冷却组件，离合机构和机械过载保护装置。它作为一个重要的部件，主要有两个作用：一是在油缸的推动下支撑滚筒，使滚筒随时能调整工作精度，以适应煤层的变化，并且要承受滚筒上的各种载荷，因此它具有足够

15、的强度。二是摇臂内有几级惰轮，将电机功率传递给滚筒，起到减速器的作用，为此还要有足够的刚度。因此为了保证摇臂的两个作用，摇臂壳体的加工好坏，对以上两个作用起着关键的作用，如果摇臂壳体加工精度不高，直接影响采煤机的使用寿命及工作效率。2.3.2牵引部采煤机牵引部担负着移动采煤机、使工作机构连续落煤或调动机器的任务。牵引部主传动原理是牵引电机将功率输入，经过二级直齿轮和双行星减速器减速，然后将牵引功率输出给行走机构。 采煤机有左右两个牵引部，除了机壳属对称结构不能互换外，内部零件均为左右通用。组成：主要有牵引电机，一轴，二轴，双行星减速器等组件，此外还有油针，放气阀等。机壳内分齿轮传动腔和干腔。齿

16、轮传动腔装有各级齿轮传动组件和齿轮油；干腔可穿过液压管路，水管和电缆等，以及放置液压阀组和分水阀等。如果把牵引电机换成液压马达，电牵引部就可以变成液压牵引部。其他的组件都可通用。2.3.3行走部行走部主要由机壳和两个摆线齿轮（驱动轮，行走轮）心轴组件，滑靴等组成，它的传动原理是牵引动力由牵引部输出，通过行走部花键轴驱动驱动轮转动，带动行走轮与运输机销轨啮合运动，从而使采煤机在运输机上牵引行走。2.3.4液压传动部它主要由液压泵站，控制阀组，液压锁和管路等组成。作用是采煤机截割部的升降和刹车制动器的控制。2.3.5冷却喷雾系统它主要由主水阀，分水阀和管路等组成，作用是供各电机和电控箱冷却用水和内

17、外喷雾灭尘。2.3.6电气系统该机的电控系统为鸡载式。除左右操作站分别设在机身两端，交流变频器的编程站设在电控箱变压器腔前盖板上外，其他所有电气设备均安装在机身中间的电控箱内。电控箱分成四个腔室即：开关腔，变压器箱，主控箱和接线腔。2.4主要技术特点MG250/591-WD型电牵引采煤机具有如下特点：1）机身薄，装机功率大。截割电机容量调整范围宽。为了加宽截割电机的功率调整范围，采煤机截割部设计强度为300Kw，电机容量调整范围为150300Kw，通过调整截割电机容量，可实现一机多型 。即MG150/391-WD、MG200/491-WD、MG250/591-WD三种采煤机型，从而能够更好地适

18、应不同工作面 煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同。可采中厚偏薄煤层中的硬煤，是采高范围 1.53.2m硬煤层采煤机更新换代的理想机型。 2）整机为无底托架积木式组合结构。各部件之间为干式对接，对接面之间无任何机械或液压传动关系。机身三大部件之间使用高强度 T形螺栓和四个楔形哑铃销以及两个150定位销连接和紧固，提高了大部件之间联接的可靠性。 3） 截割电机、牵引电机的启动、停止等操作采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。 4） 所有电机横向布置。机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮

19、组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率高，容易安装和维护。 5） 液压系统设计合理，采用集成阀块结构，管路少，连接可靠；经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和更换；液压元件全部选用专业厂家的各牌产品，如调高泵选用A2F12R4P1，性能稳定，技术可靠。 6） 截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。 7） 截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大。 8） 保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口件，齿轮材料选用国内最好的钢种18Cr2Ni4WA（军工材

20、料）。 9） 采用强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。 10） 可通过更换电控部或液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机以实现电液互换，而其它部件通用。两动力输入部位可安装液压马达，也可安装40Kw牵引电机。两种形式联接尺寸相同。 11）调高油缸与调高液压锁采用分离布置，液压锁置于壳体空腔内，打开盖板即可取出液压锁，方便井下查找故障和更换调高油缸、液压锁等维修工作。 12） 行走箱与牵引部为干式对接，拆行走箱后，牵引部不漏油。行走箱内为干油润滑，行走轮轴承寿命高。2.5主要技术参数及配套设备2.5.1主要技术参数采高（mm）： 15003200 煤质硬度

21、 ： f4适应倾角 （°）： 401.总体装机功率（KW）： 591机面高度（mm）： 1100；1200机面宽度（mm）： 1200摇臂回转中心距（mm）： 6300滚筒水平中心距（mm）： 10517过煤高度（mm）： 366；466卧底量（滚筒1600）（mm）：437；337最大生产力（t/h）: 1436整机重量（t）： 362牵引牵引形式： 电动无链牵引啮合方式： 摆线轮销轨式牵引速度（m/min）： 07.5； 09 牵引力（KN）： 524； 4373截割摇臂形式： 整体弯摇臂冷却方式： 外套水冷摇臂摆角（°）： +35.1； -18.5截深（mm）： 63

22、0；660 滚筒直径 （mm）： 1.6 1.8 2.0 滚筒转速（r/min）： 49.6；46.3；40.24电动机截割电机（两台）型号 YBCS3-250C功率（KW）： 250转速（r/min）： 1476电压（V）： 1140额定电流（A）： 162牵引电机型号 YBQYS3-40功率（KW）： 40转速（r/min）： 1470最大转速（r/min）： 2000电压（V）： 380额定电流（A）： 75工作频率（HZ）： 0-65泵站电机型号： YBRB-11功率（KW）： 11转速（r/min）： 1437电压（V）： 1140额定电流（A）： 7.52.5.2主要配套设备1.常

23、规配套运输机SGZ830/600 SGZ764/500 SGZ730/32；2.配套喷雾泵站供水泵型号： PB-320/6.3额定流量（l/min）： 320最高压力（MPa）： 6.34.配套电缆主电缆型号： UCP370+116+36 UCP350+110+36第3章 MG250/591-WD型采煤机 右摇臂壳体工艺规程设计该零件为MG250/591-WD型采煤机右摇臂壳体。毛坯为铸件，材料为ZG30Mn2。壳体结构复杂，以孔系的卧式镗削加工为主。3.1壳体零件的功用和结构特点3.1.1壳体零件的功用壳体是部件和组件的基础零件，它把许多的零件连接成一体，使各个零件N70 G03 X-15.

24、 Y13.69 Z0.375 R13.747 N80 G00 G40 X0. Y-13.690 Z0. N90 G49 G57 G00 Z200. M5 N100 M30 % 参考文献：1.李德庆等.计算机辅助制造.北京：机械工业出版社，1994    2.李伯虎.计算机集成制造系统约定、标准与实施指南.北京：兵器工业出      版社，19923.任仲贵主编.CAD/CAM原理.北京：清华大学出版社，1991    4.向文.参数化特造型系统的研究.武汉：华中理工大学博士论

25、文，1997   5.郑堤主编.数控机床与编程.机械工业出版社，2005.8 6.黄乃康等译.工艺过程自动设计导论。西北工业大学出版社，1988    7.林汝新，徐弘山编。.机械制造中的CAD/CAM技术.北京：北京理工大   学出版社，19908.蔡力钢等.基于实例与知识的实用化CAPP工艺决策方法.中国机械工程.1994，Yol.5 学刊：234236 结论通过近三个月的毕业设计，我感觉到自己大学四年来所学的东西有了用武之地。在老师的指导下，我终于顺利地完成了我大学生活的最后一课毕业设计。本次我设计

26、的内容是MG250/591-WD型电牵引采煤机右截割部摇臂壳体加工工艺规程及数控程序编制。目前，箱体加工工艺逐渐更多的应用数控技术，这可以大大提高零件加工精度和生产效率，在我的设计过程中，对一些主要行孔和孔系均采用了数控编程加工技术，这也是本次设计的重点和创新之处。在毕业设计期间，我通过自学，进一步熟练地掌握了CAD画图知识，并通过对所收集到的资料整理加工和应用，更加深了对所学专业知识的理解。与此同时，我也感觉到了机械行业知识的广博，自己所学还很浅显。在以后的日子了，我会更加虚心学习，争取在机械行业做个佼佼者。致谢两个多月的毕业设计要结束了，此刻真有点感慨万千。大学四年所学的东西浓缩成这一份精

27、华！在这里我心怀感激：感谢毕业实习时给我指导的林瑞华、王微老师；感谢毕业设计过程中时刻监督、指正我的李文双、刘荣滨。没有他们的热心帮助，我的毕业设计就不会这么顺利的完成。尤其是指导教师刘荣滨老师，经常给我耐心的指导和详细的解答，让我让我在很短时间内能把原先不太理解的专业知识消化吸收并加以运用。在这段繁忙而又充实的日子里，我感觉到自己所学到知识肤浅，并意识到机械方面专业知识的博大精深，在以后工作和学习中，我会进一步完善自己，为不辜负这些给予我帮助和热切期望的老师同学而努力，为我的母校黑龙江科技学院增光。参考文献1.朱真才，韩振铎主编.采掘机械与液压传动中国矿业大学出版，2005.22.成大先主编

28、. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社2004社，2005.23.李昌熙，沈立山，高荣主编.采煤机.煤炭工业出版社， 1998.34.陶池东主编.采掘机械.煤炭工业出版社，1993.25.谢锡纯，李晓豁主编.矿山机械与设备.中国矿业大学出版社，2000.56.沙杰等编著.加工中心结构调试与维护. 机械工业出版社，2003.1 7.张超英，罗学科主编.数控加工综合实训.化学工业出版社，2003.68.陈宏钧主编.典型零件机械加工生产实例.机械工业出版社，2004.89.梁炳文主编.机械加工与窍门精选.机械工业出版社，2003.1010.李喜桥主编.加工工艺学.北京航空航天大学出版社，2003.

29、311.郑堤主编.数控机床与编程.机械工业出版社，2005.812.范真主编.加工中心.化学工业出版社，2004.713.张永忠，苏斯华主编.矿山机械制造工艺学.中国矿业大学出版社14.卢玉明主编.机械零件可靠性设计.高等教育出版社，198915.庞怀玉主编.机械制造工程学.机械工业出版社，199816.刘春生主编. 滚筒式采煤机理论设计基础.中国矿业大学出版社，200317.海因茨，孔德主编.采煤机械化手册.煤炭工业出版社，197918.西安矿业学院.采掘机械.煤炭工业出版社，198119.中国矿业学院.双滚筒采煤机.煤炭工业出版社，197920.王道平主编.现代生产管理学.湖南大学出版社，

30、199921.廉元国，张永洪编著.加工中心设计与应用.机械工业出版社，199522.杨有君主编.数字控制技术与数控机床.机械工业出版社，199923.吴祖玉主编.数控机床.上海科学技术出版社，198924.方沂主编.数控机床编程与操作.国防工业出版社，199925.庞滔主编.超精密加工技术.国防工业出版社，200026.范真主编.加工中心.化学工业出版社，200427.郑堤主编.数控机床与编程.机械工业出版社，200528.刘春生，刘华利主编.采煤机摇壁壁厚的最佳确定.煤炭技术，199529.赵志修主编.机械制造工艺学.机械工业出版社，198530.刘文波主编.数控机床技术.东北大学出版社，2

31、00031.汪永超，张保根主编.绿色产品原则初探.机械设计与研究，199932.陈芨矽主编.绿色制造.中国机械工程出版社，199733.李文双主编.机械制造工程学.黑龙江科学技术出版社，200434.刘晋春等主编.各种加工.机械工业出版社，199935.吴善元主编.金属切削原理与刀具.机械工业出版社，200336.陈泽民主编.公差配合与测量.高等教育出版社，198437.蔡光起主编.机械制造工艺学.东北大学出版社，199438.周伟平主编.机械制造技术.华中科技大学出版社，200239.郑涣文主编.机械制造工艺学.高等教育出版社，199440.王隆太主编.先进制造技术.机械工业出版社，2003

32、41.陈佳贵主编.企业经营管理.经济科学技术出版社，199842.花国梁主编. 互换性与测量技术基础.北京理工大学出版社，199043.孙玉琴，孟兆新主编.机械精度设计基础.科学出版社，200344.史岩，黄艳群，徐燕申等.数控液压机主机结构CAPP系统的构建.制造技术与机床，2006，5（6）767945.杨剑锋，徐济超，王海宁等.机械加工过程的输出分布和性能分析.机械科学与技术.2006.5（3）61261546.刘金波.薄壁件内孔的镗削加工.机械工人.2006.5（8）.3436附录1外文翻译及原文外文翻译宽槽圆柱凸轮数控加工技术的研究摘要:针对传统铣削方法加工圆柱凸轮所产生的一些问题，

33、提出了一种针对槽宽大于刀具直径的圆柱凸轮槽的数控铣削加工方法。通过分析研究，建立了一种正确的坐标转换模型，并依此加工出符合要求的宽槽圆柱凸轮。关键词：数控加工坐标转换宽槽圆柱凸轮圆柱凸轮槽一般是按一定规律环绕在圆柱面上的等宽槽。对圆柱凸轮槽的数控铣削加工必须满足以下要求：1.圆柱凸轮槽的工作面即两个侧面的法截面线必须严格平行；2.圆柱凸轮槽在工作段必须等宽。这是保证滚子在圆柱凸轮槽中平稳运动的必要条件。当圆柱凸轮槽宽度不大时，可以找到相应直径的立铣刀沿槽腔中心线进行加工，比较容易加工出符合上述要求的圆柱凸轮槽。据现有资料介绍，目前圆柱凸轮的铣削加工都是用这种办法来实现。由于这种方法有太多的局限

34、性，给实际铣削加工带来许多困难。例如一旦找不到与槽宽尺寸相等的标准刀具时，就必须对刀具进行改制。 对于槽宽尺寸较大的圆柱凸轮槽，很难找到直径与槽宽相等的标准刀具。即使有相应的刀具，还要考虑机床主轴输出功率及主轴和工装夹具刚度的限制，特别是机床主轴结构对刀具的限制。例如数控机床主轴头为724的40号内锥，配用JT40的工具系统，则最大只能使用20mm的立铣刀(不论直柄还是锥柄)。这对于槽宽为38mm的圆柱凸轮(就是本文所叙述的加工凸轮)来说是无法加工的，必须寻求新的加工方法。 下面根据实践经验和分析研究，介绍一种用直径小于凸轮槽宽的立铣刀对圆柱凸轮槽进行数控加工的方法，称之为宽槽圆柱凸轮的数控加

35、工。一、加工工艺圆柱凸轮槽是环绕在圆柱面上的等宽槽，其加工时沿圆周表面铣削的范围往往大于360°，适于用带有数控回转台的立式数控铣床进行加工。根据圆柱凸轮的实际结构，选用带键的心轴作凸轮加工时径向和周向定位基准，以心轴的台肩作轴向定位基准，并用心轴前端部的螺纹通过螺母压紧圆柱凸轮。圆柱凸轮的轴向和径向尺寸一般较大，为了克服由于悬臂加工时切削力所造成的心轴变形和加工过程中产生的振颤，使用一个支承于尾座上的、与数控转台的回转轴线同轴的顶尖顶住心轴中心孔作辅助支承。 圆柱凸轮槽的底部在每一个截面 上通常是等深的，一般选用平底圆柱立铣刀加工。圆柱凸轮铣削加工前通常是一个实心的圆柱体，要经过开

36、槽、粗加工、半精加工、精加工等工序；由于槽腔宽度较大，因此，除开槽工序及粗加工工序的一部分刀位轨迹可以沿槽腔的中心线生成之外，其余刀位轨、迹则必须是沿槽腔中心线向左、右两边按相应的距离等距偏置生成，如图1所示。图 1圆柱凸轮槽的二维展开图二、求解模型在圆柱凸轮槽的数控加工中，如何求出每道工序中加工两个侧表面的刀位轨迹是其中的关键。对于圆柱表面上的凸轮槽，通常是先将圆柱面展开，在XOS平面内求出该工序加工两个侧表面的刀位轨迹的展开曲线XS；然后通过坐标转换，将展开曲线XS转换为四坐标机床上的刀位轨迹。下面讨论任一加工工序中展开曲线XS的求解方法，以及生成最后刀位轨迹的坐标转换方法。 1.展开曲线

37、XS的求解如图2所示，其中Lo为圆柱凸轮槽的中心线，对于第i道工序，Lli和Lri分别为该工序将要加工的槽腔的左、右两个侧表面展开曲线，此槽宽为Bi，加工刀具半径为r(显然2rBi)，加工此槽腔左、右侧面的刀位轨迹展开曲线为CLli和CLri，设Po为槽腔中心线上的一个点，no为槽腔中心线在Po点处的法矢，那么左、右刀位轨迹展开曲线上对应点Pli和Pri的计算方法为：(1)图 2圆柱凸轮槽的二维展开图  将Po点沿着槽腔中心线移动，即可以求出该工序刀位轨迹在XOS平面内的展开曲线XS；按照加工工序，依次改变每道工序中的槽宽度Bi，即可求出加工所需槽腔所有刀位轨迹的展开曲线。

38、 2.沿凸轮槽中心线加工的坐标转换方法以上计算是在圆柱面的展开平面内进行的，为了求出加工圆柱凸轮槽腔的刀位轨迹，必须将平面内的展开曲线转换到圆柱面上。 假设转动轴为绕X轴的A轴，Pi为刀位轨迹上的一个刀位点，它在二维平面展开曲线上的坐标为(x,s)，在四坐标机床上的坐标为(x,y,z,a)。由于圆柱凸轮槽腔通常是等深的，因此，z坐标在设置为所需要加工的深度值之后，在加工中是不变的；对于其余三个坐标，构造出以下坐标转换公式：                   (2)式中，R为圆柱凸轮轴的半径。上式是目前普遍使用的坐标转换公式，对于用标准刀具沿凸轮槽中心线铣削加工圆柱凸轮是正确的。 3.对上式在宽槽圆柱凸轮加工中产生问题的分析当将上式推广应用于宽槽圆柱凸轮的数控加工时，通过坐标转换计算的刀位轨迹在实际加工中却产生了一些问题。在圆柱凸轮槽加工完毕后，为了检验是否符合要求，用直径等于圆柱凸轮滚子的检具进行检验，却发现所加工的槽宽窄不等、有卡壳的现象。仔细观察，原