【正文】 傳動系統(tǒng)確定前可按下式初步估算主軸箱所需功率 F主 : F 主 =F 切 /η （ ） 式中 :η 機床主軸切削功率總和。 F 切 各主軸切削功率的總和 。 Z 一對齒輪中小齒輪的齒數(shù) 。主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 ,除了軸承之外 ,還應考慮軸頭結(jié)構(gòu)。據(jù)前面的相關尺寸和參數(shù)確定主軸箱的箱體結(jié)構(gòu)、各軸的位置及一些相關尺寸。 (3)所有軸的位置關系尺寸 。 大型標準主軸箱中的箱體類零件的通用化程度很高 ,也是主軸箱設計中較復雜的。它和大型標準主軸箱一樣 ,主軸也是非剛性的 ,刀具工作時須由導向來導引。大型標準攻絲主軸箱 。組合機床主軸箱 ,按其組成和用途分為 :大型標準主軸箱、小型標準主軸箱和專用主軸箱三大類。 主軸箱是設計中工作量較大的一個部件，其設計過程復雜、設計方法靈活多變且設計過程中的計算量非常大，設計周期相對較長。 除此之外還有測量力 ,機械振動 ,數(shù)據(jù)處理以及測量環(huán)境的影響 ,但這些影響程度 很小 ,精度設計過程中不再考慮。 系統(tǒng)中 ,影響測量精度的運動部件主要是分度裝置的主軸頂尖。 影響凸輪測量精度的因素 系統(tǒng)中 ,影響精度的因素有許多 ,其中主要有傳感器的影響 ,主要運動部件的影響以及機械結(jié)構(gòu)的影響。 6． 凸輪偏心誤差包括升程誤差和轉(zhuǎn)角誤差，利用所述偏心校正算法可以大大降低多次測量的離散性，提高測量結(jié)果的可信度。 應該說明的是，敏感點法只有在凸輪左、右側(cè)敏感點的升程誤差是誤差極限點且為 凸輪兩側(cè)公差相等、凸輪兩側(cè)公差不相等誤差點時，所獲得的凸輪升程誤差測量值才符合最小條件要求（誤差包容區(qū)域的寬度最小，誤差帶和公差帶的形狀相一致），否則敏感點法將不符合最小條件要求。 用如下方法來校對求解測量起點轉(zhuǎn)角過程是否有差錯：如果凸輪左、右側(cè)敏感點的升程誤差等值 ( nm hh ??? )（凸輪兩側(cè)公差相等）、等距 [ ESL– Δ hm= ESR– Δ hn（ EIL– Δ hm= EIR Δ hn） ]（凸輪兩側(cè)公差不相等）時，則所求測量起點轉(zhuǎn)角正確無誤；如果凸輪左、右側(cè)敏感點的升程誤差不等值、不等距，則求解測量起點轉(zhuǎn)角的操作過程中出現(xiàn)錯誤，應重新求解。 式 ()、 ()、 ()、 ()中 ESL、 ESR —— 凸輪左、右側(cè)的升程上偏差（毫米）； nm ??、 —— 凸輪左、右側(cè)敏感點的實際轉(zhuǎn)角（度）； nm ??、 —— 凸輪左、右側(cè)敏感點的理論轉(zhuǎn)角（度）； 39。39。m ?? ??????????? nm hh （ ） 解式 ()等距方程式，因為 敏感點法是依照凸輪左、右側(cè)敏感點升程誤差相等求出 φ 0 的，所以式 (334)中的Δ hm=Δ hn，則可得 : 第 35 頁 39。 nm hh ? （符號相反： 為負為正， 39。39。敏感點法的操作求解過程非常簡便：只需在普通凸輪軸測量儀上，測出凸輪左、右側(cè)敏感點 m、 n 理論正確升程39。汽車、車、柴油發(fā)動機以及凸輪軸專業(yè)生產(chǎn)廠家，應運用這一工藝措施，來提高凸輪生 產(chǎn)效率和工廠質(zhì)量管理的技術、經(jīng)濟效益?；鶊A母線上的基點為升程起始基準，不受桃形實際基圓部分形狀誤差的影 響，而且所獲得的升程測量數(shù)值有比較好重復性。理論和實踐均證明，最小二乘圓符合測量實際，利用計算機獲得最小二乘圓比較簡單，適于工藝過程中的測量。39。39。根據(jù)凸輪的升程公差要求和迭代測量數(shù)據(jù)，尋找出符合最小條件要求的凸輪測量基準之 后，對誤差迭代數(shù)據(jù)處理成符合最小條件要求的凸輪升程誤差數(shù)據(jù)。只有凸輪左、右側(cè)的敏感點為誤差極限點時，即符合上述的條件，敏 感點才是符合確定實際凸輪測量位置的基準。如何選擇桃形測量基準，是凸輪測量的“難點”之首。 凸輪軸測量和數(shù)據(jù)處理步驟為： ，對數(shù)據(jù)預處理去除野值和進行濾波； ，凸輪基圓段區(qū)域的大小等其他因素選擇合適的消偏心算法對凸輪測量數(shù)據(jù)進行消偏心處理； 輪桃尖位置，然后來評定各凸輪的加工質(zhì)量，給出檢測報告。 凸輪的升程誤差是指，實際凸輪對應理論角度上的實際升程與理論升 程的代數(shù)差。這時，凸輪的升程誤差應按形狀公差來處理（升程誤差的測量數(shù)據(jù)，應按最小條件要求進行評定），它設定了兩個平行（或等距）的界面或界線，構(gòu)成形狀公差帶來限制實際被測要素。 當被測凸輪軸以上下頂尖為旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動時，鍵銷或定位銷的運動軌跡是凸輪軸的同心圓，隨著測頭與鍵銷或定位銷接觸點位置的不斷改變，測頭將 產(chǎn)生相應位移，可以把鍵銷或定位銷看成是凸輪軸上的一個凸輪，這個凸輪的桃尖就是鍵槽或定位孔的中心位置，角度基準以桃尖的方式確定了。移動初始桃尖位置計算在該角度區(qū)間內(nèi)敏感點左右兩側(cè)附近的誤差平方和。其算法如下：首先在 0176。 第 28 頁 凸輪軸測量儀的數(shù)據(jù)處理 本文所討論的凸輪測量，是指測頭的形狀與凸輪機構(gòu)中從動件的形狀一致的情況，這樣能真實反映凸輪機構(gòu)的實際工作情況，長光柵測量出的凸輪升程值準確反映凸輪的實際升程，如果是用不同的測頭，在同一角度測出的升程值有可能不同，其測量的值要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)運算才能轉(zhuǎn)化成從動件對應的真正升程值，由于凸輪的種類多，被動件也 就多，則對應的測頭形狀也很多，把每種凸輪不同測頭測量值轉(zhuǎn)換成一種測頭測量值，工作量之大是可以想象的。其中伺服電機和主頂尖構(gòu)成測量儀的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng) ,實現(xiàn)凸輪軸的旋轉(zhuǎn) ,并由安裝在主軸箱主軸上的圓光柵對凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度進行采樣 。臥式結(jié)構(gòu)便于人工操作和讀取數(shù)據(jù) ,但是由于重力作用下廠凸輪軸產(chǎn)生彎曲變形 ,影響測量結(jié)果 。 主軸跳動不大于 測量一個凸輪時間：＜ 分鐘 主軸徑向精度：≤ 主軸軸向精度：≤ 每個輪廓測量時間＜ 1min 圖 第 25 頁 1大理石龍門立柱 ， 2左側(cè)滑塊組件， 3上頂尖， 4右側(cè)氣浮滑塊組件， 5測桿， 6氣浮橫導軌 ， 7長光柵 ， 8大理石橫導軌 ， 9滾珠絲杠 ， 10下頂尖 ， 11三維工作臺 ， 12氣浮主軸， 13工作平臺 ， 14儀器架 凸輪軸測量儀的測量原理 凸輪測量儀工作原理示意圖，如圖 所示，凸輪軸測量儀采用凸輪軸立式安裝測量結(jié)構(gòu)，由上、下主軸構(gòu)成工件回轉(zhuǎn)中心，被測量凸輪軸隨主軸產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，通過精密圓光柵測頭讀數(shù)；測頭在工件的徑向接觸被測量面，隨測量面產(chǎn)生徑向位移，使氣浮橫導軌帶動長光柵傳感器，測量出每一讀數(shù)的徑向位移；實現(xiàn)凸輪軸各個截面的測量；由計算機根據(jù)被測量凸輪軸參數(shù)計算出凸輪軸桃形升程誤差和軸徑圓度誤差等參數(shù)。 凸輪軸測量儀主要技術參數(shù)： 系統(tǒng)精度：升程誤差177。數(shù)據(jù)處理過程 ,就是將測量數(shù)據(jù)處理成符合定義的升程誤差值符合設計要求的升程誤詫值的過程。 圖 凸輪升程的測量方法 綜上所述 ,凸輪測量 (處理 )方法應該 是 :?獲得原始 (迭代 )數(shù)據(jù) ,要求測量數(shù)據(jù)盡量準確 。這就提出了如何進行凸輪測量和數(shù)據(jù)處理方法的問題。一般來講 ,每個凸輪的形狀 )))桃形 ,由基圓和許多二次曲線、三次曲線及圓弧組成 ,其構(gòu)成的封閉曲線稱為升程 曲線 ,由于凸輪升程曲線的特殊性 ,實際應用中提供給磨床的升程曲線是 ?? 3600 — 的離散數(shù)據(jù) ,這也就是描述每個凸輪形狀的理論升程表 ,其升程曲線 的精度由升程公差來進行控制。通過多種方法試驗 ,也沒有取得滿意的效果。 1 定位基準的檢測 在凸輪軸加工過程中 ,通常借助凸輪軸端面的鍵槽或定位孔作為角度基準來完成后續(xù)的加工工序 ,因此在凸輪軸測量時需要確定凸輪軸端面的鍵槽或定位孔的中心位置 )))定位基準。 凸輪軸的測量包括與設計有關因素的測量項目和與質(zhì)量管理有 第 20 頁 關因素的測量項目。40P7/h6216。36 83216。 第 19 頁 凸輪軸的結(jié)構(gòu)圖設計 軸肩的直徑為 40mm，寬度為 15mm。 凸輪軸的數(shù)據(jù)選定 1） 支承軸頸 兩個支承軸頸的外圓尺寸 φ 40mm表面粗糙度 Ra= μm. 。 具體數(shù)據(jù)見下表： 凸輪升程表 第 18 頁 表 凸輪軸的材料選定 由于發(fā)動機工作時，凸輪軸承受氣門開啟的周期性沖擊載荷。 凸輪軸的凸輪形狀設計 第 16 頁 1） 進氣凸輪的升程（回程）的設計 將進氣凸輪的升程（回程）定為 14mm,基圓直徑取為 60mm。 凸輪軸的設計 凸輪軸的技術要求 1）支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。 圖 發(fā)動機凸輪軸示意圖 凸輪軸是發(fā)動機配氣機構(gòu)的一部分，發(fā)動機通過鏈條把曲軸的轉(zhuǎn)動傳遞給凸輪軸，凸輪軸在工作過程把運動通過進氣凸輪和排氣凸輪傳遞給氣門，氣門在進氣凸輪和彈簧的作用下按嚴格的時序定量開啟和關閉，使新鮮的可燃混合氣體定時定量進入發(fā)動機汽缸中，活塞的定時擠壓使可燃混合氣體點火爆發(fā)、做功，產(chǎn)生動力，帶動連桿運動，驅(qū)動汽車運動，氣門在排氣凸輪和彈簧的作用下將燃燒后的廢氣排出汽缸，這樣通過一組進氣凸輪 和排氣凸輪的配合工作實現(xiàn)了發(fā)動機一個缸體的工作，發(fā)動機的所有缸體同時工作，從而實現(xiàn)發(fā)動機的連續(xù) 第 15 頁 工作，產(chǎn)生持續(xù)動力，實現(xiàn)汽車的持續(xù)運動。安裝軸承蓋時應注意軸承蓋表面上的方向箭頭和位置號等標記，并嚴格按照規(guī)定力矩使用扭力扳手擰緊軸承 蓋緊固螺栓。異常磨損還會導致驅(qū)動凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結(jié)合時會發(fā)生撞擊，從而產(chǎn)生異響 。凸輪軸有兩 第 13 頁 個，一個排氣一個進氣?；钊B桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。不同時刻進氣，排 氣的需要也不同。這根金屬桿在發(fā)動機工作中起到什么作用？它主要負責進、排氣門的開啟和關閉。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。 但其最核心的裝夾方式和主軸得不到改善，這種結(jié)構(gòu)的儀器很難 第 10 頁 達到國外先進儀器的水平。用采集卡或單片機采集數(shù)據(jù)，計算機分析數(shù)據(jù)，在這一階段，有的公司融入了 自動控制技術，實現(xiàn)了自動進位自動測量的功能，還有的公 第 9 頁 司把單片機技術應用到凸輪軸測量儀中，使得采集、控制和計算機徹底脫離開來，提高了儀器的抗干擾能力，這種形式的凸輪軸測量儀統(tǒng)一了加工基準和測量基準，達到了最小原理的要求，但它的最大的弱點是用滾珠軸承作為旋轉(zhuǎn)中心，這在很大程度上限制了凸輪儀的精度，另一局限是臥式設計本身帶來的硬傷，凸輪軸一般是 1： 40 的長軸，雖然有一定的剛度，但臥式裝夾方式會把重力和兩頂尖的壓力疊加在一起，造成凸輪軸的變形，哪怕是輕微的，也會給測量帶來很多不確定性，很難保證凸輪軸的中心線和儀 器的中心線的重合，不能滿足測量基準和加工基準的統(tǒng)一； 這種儀器雖然能用消偏心等算法對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，減少系統(tǒng)和原型帶來的誤差，但使用時間一長隨著密珠主軸的磨損，其精度的降低，造成儀器自身精度根本無法保證，更別說其檢測的凸輪軸的質(zhì)量了。給出，普通的汽車凸輪軸一般有四到八個軸徑和八到十二個桃形，如 第 8 頁 果只測量桃形，按每根凸輪軸有 8 個凸輪，每個凸輪以 180176。 縱觀我國凸輪軸測量大概可分為三個階段： 第一個階段：手工測量階段 手動檢測方式示意圖，如圖 所示，其方法是在調(diào)平的大理石平臺或鑄鐵平臺上放兩個同樣的 V 形鐵，把待檢凸輪軸放在 V 形鐵上，軸頸做為測量基準，用千分表來讀取凸輪的升程，因其設計基準、加工基準、裝配基準、測量基準四基準的不統(tǒng)一所帶來的誤差不能被消除，因全靠手工測量，人員帶來人為誤差也沒辦法 消除，這種方法只能粗略的得到凸輪升程和桃形角度，很粗糙的評價凸輪軸加工的情況。目前，國內(nèi)也有幾家凸輪軸測量儀廠家，但由于復雜的原因這和其他精 密測量儀器的現(xiàn)狀是一樣，市場占有率也不高。為減少溫度和內(nèi)應力的影響，儀器基礎機構(gòu)多采用花崗巖平板、花崗巖導軌或氣浮導軌，為保證儀器精度，采取了一些特殊措施，如采用零膨脹光柵或激光干涉儀作為直線傳感器；長光柵測桿采用測量臂應變測量技術消除測量臂自重變形影響，或采用空氣靜壓軸承限制測桿的傾斜、彎曲、扭擺等變形提高其線性度；采用電控測量力控制技術保證測力恒定等等； 儀器測量速度大大提高，測量單個凸輪的時間約 30 秒鐘；儀器配備多種軟件，使其不僅能測量凸輪軸還能測量具有回轉(zhuǎn)中心零件的圓度、同軸度、直線度、垂直度等等，有的廠家還融合了測量曲軸的功能，形成全自動凸輪軸曲軸測量儀，有的融合和圓度、圓柱度儀功能形成功能強大的圓度儀或曲軸凸輪軸綜合測量儀。 國外凸輪軸測量儀的現(xiàn)狀 目前在全世界范圍內(nèi)生產(chǎn)凸輪軸測量儀器的廠家不是很多，其中美國 Adcole 公司憑借著強大的軟件修正功能，德國霍梅爾公司憑借著德國扎實、精良的機械工藝，在行業(yè)中具有領先地位，目前，由于我國沒有凸輪軸測量儀的國家標準和規(guī)程，美國 Adcole 公司的凸輪軸測量儀實際上已經(jīng)是潛在行業(yè)標準。更有的是 176。 因此 ,開發(fā)一臺測量精度好 ,效率高 ,能夠滿足用戶需要的全自動凸輪軸測量儀產(chǎn)品是十分必要的。從而使凸輪基圓半徑的測量存在較大的誤差 ,這個誤差將直接計入凸輪升程的 第 3 頁 測量值。這樣 ,凸輪的測量基準和使用基準是不統(tǒng)一的。然后 ,以凸輪升程 的角度零位為起點 ,根據(jù)凸輪升程表的角度間隔轉(zhuǎn)動到規(guī)定的角度 ,讀