河南洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)股份有限公司鍛造廠 (471004) 張福達(dá) 朱軍軍
鏈輪是鏈傳動(dòng)中主要的零件之一,標(biāo)準(zhǔn)鏈輪大部分在滾齒機(jī)上用滾刀加工。而大規(guī)格與非標(biāo)鏈輪的加工方法目前應(yīng)用最廣泛的仍然是成形法銑切鏈輪與范成法滾切鏈輪兩種,但是由于以上兩種加工方法容易受設(shè)備規(guī)格、刀具、效率的限制,因此我廠擬定利用加工中心具備三軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)嘗試加工鏈輪的外齒形。
通過(guò)對(duì)成品圖的認(rèn)真研究及討論后,利用UG軟件對(duì)鏈輪加工過(guò)程進(jìn)行模擬分析,以便確定此加工方案是否可行。
造型的正確與否是決定最終能否加工出合格零件最基礎(chǔ)、最重要的環(huán)節(jié),因?yàn)樗鼤?huì)直接影響到成品的最終尺寸。因此在造型前一定要將客戶提出的特殊要求及客戶提供的產(chǎn)品圖認(rèn)真審閱并消化,將圖中要求的信息(如齒形計(jì)算公式、模數(shù)、齒數(shù)外徑、高度等)完全體現(xiàn)在三維造型中(見(jiàn)圖1)。
圖1
刀具規(guī)格的選擇會(huì)直接影響加工效率、零件表面質(zhì)量及加工成本。刀具在選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇刀桿直徑大一些的立銑刀,因?yàn)榈稐U直徑大一些的立銑刀剛性相對(duì)較好,這樣在加工過(guò)程中可將機(jī)床進(jìn)給速度提高,從而提高加工效率,但是在確定刀具直徑大小的時(shí)候應(yīng)充分考慮在加工過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生過(guò)切現(xiàn)象,以保證刀具能夠加工到最小凹處曲面與最小拐角處。
選擇刀具時(shí)要考慮刀具的材料及刀體結(jié)構(gòu),目前比較流行使用的是可換刀片式的機(jī)夾刀桿及硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片,可換式硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片在切削鋼件時(shí)(30Mn、42CrMo)進(jìn)給速度可達(dá)1000 mm/min。根據(jù)圖樣提供的技術(shù)參數(shù),進(jìn)行計(jì)算,得知齒根圓弧為R25.6mm,因此選用外徑為φ25mm的可換機(jī)夾刀片的立銑刀對(duì)零件進(jìn)行銑削。在UG中加工環(huán)境下設(shè)定具體刀具參數(shù)如圖2所示。
圖2
創(chuàng)建坐標(biāo)系要考慮工件在加工中心上如何定位,如何安放,同時(shí)還要考慮操作人員便于對(duì)刀,通常是以鏈輪內(nèi)孔圓心為X軸、Y軸零點(diǎn),以被加工件最高面為Z軸零點(diǎn),這樣不僅能夠避免超出加工中心各軸的行程,而且只需利用頂尖對(duì)準(zhǔn)心軸頂尖孔就可準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)X軸、Y軸零點(diǎn),能夠達(dá)到既準(zhǔn)確又方便的效果。在UG中加工環(huán)境下設(shè)定機(jī)床坐標(biāo)點(diǎn)如圖3所示。
U G軟件提供了平面銑削方式及輪廓銑削方式,平面銑削方式是基于加工簡(jiǎn)單
規(guī)則形狀的工件,如正方體的表面、側(cè)面等,而輪廓銑削方式能夠銑削較復(fù)雜的曲面,它幾乎可以加工任何形狀的曲面,經(jīng)過(guò)分析,鏈輪的齒形是由復(fù)雜的漸開(kāi)線形成,因此采用輪廓銑削方式(見(jiàn)圖4)。
圖3
圖4
此項(xiàng)值得注意的是,在選取待加工表面后,一定要對(duì)選定的曲面進(jìn)行校驗(yàn),以防多選曲面或漏選曲面,無(wú)論是多選曲面或漏選曲面都會(huì)影響成品的最終加工尺寸,嚴(yán)重的情況可能會(huì)導(dǎo)致撞刀現(xiàn)象的發(fā)生,因此要切記選取的被加工表面正確無(wú)誤,以避免不必要的麻煩發(fā)生(見(jiàn)圖5)。
在U G中,較復(fù)雜的曲面選擇的切削方式一般為跟隨周邊,使用此銑削的方式能夠在加工過(guò)程中減少空行程,在確定每次切削深度時(shí)應(yīng)充分考慮被加工零件的材料及硬度,我廠加工的零件材料為35Mn,硬度為143~207HBW,最初確定的機(jī)床參數(shù)為1500r/min,進(jìn)給速度1000mm/min,每刀加工深度0.7mm,通過(guò)試驗(yàn)感覺(jué)機(jī)床振動(dòng)嚴(yán)重,因此調(diào)整了機(jī)床參數(shù),最終確定的機(jī)床參數(shù)為1500r/min,進(jìn)給速度1200mm/min,每刀加工深度0.5mm,最終滿足加工要求。
圖5
機(jī)床進(jìn)給參數(shù)的選擇還應(yīng)考慮使用刀具的規(guī)格、材料以及機(jī)床規(guī)格等,只有合理的設(shè)置機(jī)床進(jìn)給參數(shù)才能在滿足加工要求的前提下提高生產(chǎn)效率,降低加工成本。還要根據(jù)工件要求的表面粗糙度確定工件是否進(jìn)行2次精加工,一般粗加工后的表面粗糙度值能夠達(dá)到Ra=6.3μm,如果工件表面質(zhì)量要求高于Ra=6.3μm,那么應(yīng)考慮進(jìn)行2次精加工,一般粗加工給精加工留有0.5~0.7mm的余量,在精加工的時(shí)候應(yīng)適當(dāng)提高機(jī)床轉(zhuǎn)速(2000 r/min)同時(shí)降低進(jìn)給速度(700~800mm/min),表面粗糙度值可達(dá)Ra=3.2μm。設(shè)定銑削參數(shù)如圖6所示。
圖6
動(dòng)態(tài)模擬仿真能夠檢驗(yàn)刀具路徑是否理想,同時(shí)可檢查是否發(fā)生過(guò)切現(xiàn)象,通過(guò)調(diào)整各個(gè)參數(shù)盡量使刀具路徑簡(jiǎn)捷快速,減少空行程,如果發(fā)現(xiàn)存在過(guò)切現(xiàn)象應(yīng)修改安全平面,使刀具在變更路徑時(shí)完全脫離工件,避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生(見(jiàn)圖7)。
后處理是將優(yōu)化后的走刀路徑自動(dòng)生成機(jī)床系統(tǒng)識(shí)別的G代碼,通過(guò)機(jī)床系統(tǒng)控制機(jī)床走刀路徑及各個(gè)動(dòng)作(后處理操作見(jiàn)圖8)。
圖7
圖8
將后處理的程序利用CF卡或U盤(pán)導(dǎo)入數(shù)控系統(tǒng)中,并運(yùn)行試切工件(見(jiàn)圖9),加工后成品效果如圖10所示。
利用加工中心銑削鏈輪外齒形是一種新的嘗試,通過(guò)與滾齒機(jī)作比較,采用此方法不僅提高了加工效率,而且大大降低了加工成本,具體成果如附表所示。
圖9
圖10
加工對(duì)比表