趙忠剛 魯磊 李文華

摘 要：文章結(jié)合臥式加工中心鏜銑圓弧的編程原理和鏈輪鏈窩成形的規(guī)則及筆者多年從事加工中心編程及繪圖和以前對(duì)鏈輪鏈窩的鏜銑經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)以往銑削鏜銑圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的方法進(jìn)行了改進(jìn)，總結(jié)發(fā)明了借助CAD繪圖對(duì)鏈輪鏈窩鏜銑軌跡進(jìn)行找點(diǎn)的實(shí)用編程方法，使鏜削鏈輪鏈窩的編程變得易學(xué)、易懂，并較好地提高了鏜銑鏈輪鏈窩的效率。

關(guān)鍵詞：圓環(huán)鏈鏈輪；鏈窩；CAD；G18；編程；鏜銑

中圖分類號(hào)：TD528+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-0089-02

1 背景概述

山東能源重型裝備制造集團(tuán)新汶分公司常年設(shè)計(jì)制造各類礦用設(shè)備，包含各類刮板機(jī)，其中刮板機(jī)的各類驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈窩的鏜銑卻是機(jī)械加工行業(yè)的難點(diǎn)，也是公司的重點(diǎn)加工工序，筆者在1995年設(shè)制了鏜銑圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的專用工裝，使用效果很好，并在2005年第8期《煤礦機(jī)械》雜志發(fā)表了加工驅(qū)動(dòng)鏈輪齒形專用工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用一文。隨著近些年數(shù)控加工中心設(shè)備的購(gòu)置，公司員工通過運(yùn)用編程方式在加工中心上對(duì)鏈輪鏈窩進(jìn)行了鏜銑，但筆者近期發(fā)現(xiàn)當(dāng)前鏜銑鏈窩的程序存在較多的往復(fù)循環(huán)空運(yùn)行軌跡，并且是利用銑削模具的小刀具采用“跑廣場(chǎng)”式的逐漸進(jìn)給鏜銑的編程方式對(duì)鏈窩進(jìn)行加工的，致使鏜銑鏈窩的效率較低。為此，筆者經(jīng)過分析研究，重新編制了利用成形刀具鏜銑各類圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的通用加工程序，使銑削過程中的空運(yùn)行軌跡降到最少，可使加工鏈窩的效率提高一倍以上。應(yīng)用該程序時(shí)只需將鏈輪鏈窩的基本尺寸代入即可。

2 圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的主要尺寸關(guān)系與成形原理

鏈輪鏈窩的形狀是以R的中心為圓心，在輪齒外圓與節(jié)圓之間所畫出的圓弧。如圖1所示，此弧的成形方式有兩種：刀具以R的中心為圓心對(duì)鏈窩進(jìn)行鏜銑，鏈輪靜止；鏈輪以其鏈窩齒形的R中心為圓心旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鏜銑，刀具只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（該方式在“驅(qū)動(dòng)鏈輪齒形專用工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用”一文中已經(jīng)論述并使用）。不論采取那種方式鏜銑鏈輪鏈窩，R的中心點(diǎn)是至關(guān)重要的。根據(jù)圓環(huán)鏈鏈輪的制造標(biāo)準(zhǔn)語要求可知，R的中心點(diǎn)在與鏈輪配套的鏈條的扁平鏈環(huán)的中心線上，其中心線平行于鏈窩的底平面，距離鏈輪的中心為：H+0.5d（H是鏈輪中心至鏈窩底平面的距離，d是配套圓環(huán)鏈鏈條的公稱直徑，H語d的實(shí)際數(shù)值在其制造和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中可根據(jù)鏈輪的型號(hào)直接查得）。在鏜銑鏈窩時(shí)，還要注意鏈窩的長(zhǎng)度L，其值為：

L=1.075p+2d（p為圓環(huán)鏈的公稱節(jié)距，其具體數(shù)值也可在鏈輪的制造和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)鏈輪的型號(hào)查得）。

式中的φ是鏈窩的直徑尺寸，也是銑刀的直徑尺寸。刀片的圓弧半徑既是0.5 d。

3 圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的鏜銑軌跡

首先，利用CAD按照鏈輪圖紙尺寸繪制鏈窩圖形，如圖1所示；其次，按照每次鏜銑吃刀深度為5～6 mm的數(shù)值依次增大R值，并繪制各R（R1、R2、R3、R4、R5、……）圖形；然后，根據(jù)刀具運(yùn)行無障礙原則，依據(jù)略大于鏈窩實(shí)際尺寸的情況截取各圓弧的實(shí)際切削運(yùn)行軌跡，如圖2所示，R1上截取的圓弧軌跡為EJ（是鏜銑鏈窩的最終編程運(yùn)行軌跡，R1的數(shù)值等于圖1中的R值），R2上截取的圓弧軌跡為DI，R3上截取的圓弧軌跡偉CH，R4上截取的圓弧軌跡為BG，R5上截取的圓弧軌跡為AF，這里的A、B、C、D、E對(duì)應(yīng)圓弧的起點(diǎn)，F(xiàn)、G、H、I、J對(duì)應(yīng)圓弧的終點(diǎn)。

刀具運(yùn)行圓弧的多少?zèng)Q定了鏜銑鏈輪鏈窩的走到次數(shù)，鏈輪鏈窩的尺寸決定著刀具運(yùn)行圓弧的多少，可根據(jù)具體情況均分吃刀深度，但必須保證在鏜銑鏈窩過程中工藝系統(tǒng)不發(fā)生震顫現(xiàn)象。

4 圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的加工中心鏜銑編程

首先，根據(jù)圖2的內(nèi)容，將工件坐標(biāo)系ZOX原點(diǎn)O設(shè)置在臨齒鏈窩底平面的中心上，并分別直接標(biāo)出各圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)分別到原點(diǎn)O在Z向和X向上的數(shù)值，并做好記錄，即XA/ZA和XF/ZF、XB/ZB和XG/ZG、XC/ZC和XH/ZH、XE/ZE和XI/ZI、XE/ZE和XJ/ZJ；其次，采取起點(diǎn)、終點(diǎn)和圓弧半徑相結(jié)合的編程方式對(duì)鏜銑鏈窩軌跡進(jìn)行編程，由于鏈輪在加工中心上采取水平放置的情況，鏜銑鏈輪鏈窩的軌跡必然在G18平面內(nèi)，要先設(shè)置G18平面，建立G54工件坐標(biāo)系。

編程如下：

N10 G0 G54 G18 G90 XA ZA M03 S；

N20 G02 XF ZF CR=R5 F；鏜銑R5圓弧軌跡的程序段，F(xiàn)為進(jìn)給率，R5取正值，因?yàn)榈毒哕壽E的圓弧夾角小于180 °；

N30 G0 Z（這是必須具備的程序段，以防止銑刀直接到達(dá)下一圓弧起點(diǎn)過程中發(fā)生“碰刀”現(xiàn)象，且Z值必須大于鏈輪齒的Z向深度）；

N40 G0 XB ZB ；

N50 G02 XG ZG CR=R4 F：鏜銑R4圓弧軌跡的程序段，F(xiàn)為進(jìn)給率；

N60 G0 Z；

……按照同樣方式依次編制后續(xù)各圓弧鏜銑程序段；

N200 M30；

然后，再用類似編程方式編程鏜銑臨齒的鏈窩即可。

每鏜銑完一對(duì)鏈窩，只需將裝夾鏈輪工臺(tái)帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn) N °（N=360 °/齒數(shù)Z），即可依次重復(fù)執(zhí)行上述程序鏜銑后續(xù)鏈窩。

5 應(yīng)用加工中心鏜銑圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩的過程

圓形鏈鏈輪窩鏜銑示意圖如圖3所示，首先，將轉(zhuǎn)盤底座緊固在機(jī)床工臺(tái)上，參照?qǐng)D2和圖1的內(nèi)容，按照通常確定工件坐標(biāo)系的方法確定好此時(shí)的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)；其次，把鏈輪安裝在轉(zhuǎn)盤上，使鏈輪內(nèi)孔中的鍵槽扣在轉(zhuǎn)盤的鍵塊上（防止鏈輪在鏜銑鏈窩的過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象），適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，同時(shí)并左右開動(dòng)機(jī)床工臺(tái)，使鏈輪靠近主軸側(cè)的相鄰兩個(gè)輪齒的頂端與機(jī)床主軸中的專用銑刀在Z向的距離一致后，鎖緊轉(zhuǎn)盤，記下此時(shí)轉(zhuǎn)盤的刻度，并用螺栓、壓板緊固鏈輪；然后，按照上述編程方式編程，鏜銑該鏈輪鏈窩即可。并依次轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，將鏈輪的鏈窩逐個(gè)鏜銑完成。

鏜銑鏈窩過程中必須打開冷卻液，防止燒刀。鏜銑完成后，鏈窩淬火前，要先修磨鏈輪齒部的棱角，防止淬火時(shí)輪齒發(fā)生裂紋。

6 結(jié) 語

該編程方式完全按照鏈輪鏈窩的成形原理進(jìn)行鏜銑的，編程較為科學(xué)，刀具運(yùn)行軌跡簡(jiǎn)短，加工效率較高，加工質(zhì)量可靠，且該編程方式通俗易懂、方便易學(xué)，很值得在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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