0 前言

　　本文研究的是基于 FANUC 系統(tǒng)的手工編程加工鏈輪，程序簡(jiǎn)練，調(diào)試方便，加工效率高。 以節(jié)距p=15.875，滾 子外徑 d1=10.16，齒 數(shù) z=25 的 三圓弧一直線齒形鏈輪為例系統(tǒng)地介紹鏈輪數(shù)控編程加工方法。

1 鏈輪圖紙分析

　　國(guó)標(biāo)推薦的常用鏈輪齒廓曲線為三圓弧一直線， A′A、AB、CD 為三段圓弧，BC為直線，這種齒形由直線、圓弧組成，編程方便； 鏈輪徑向基準(zhǔn)是齒坯孔 準(zhǔn)38 軸心線，齒坯孔尺寸精度為 H8，上極限偏差 0.062 mm，下極限偏差 0mm，表面粗糙度 Ra1.6 m；鏈 輪齒溝表面粗糙度 Ra3.2 μm，25 個(gè)齒均布于圓周； 幾何公差主要是鏈輪齒根圓徑向圓跳動(dòng)和齒根圓處端面圓跳動(dòng)，按 10 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，徑向和端面圓跳動(dòng)均為 0.15 mm；這些精度在數(shù)控加工中容易保證。

2 鏈輪工藝分析

　　2.1 鏈輪加工工藝過(guò)程

　　鏈輪數(shù)控加工工藝過(guò)程：鍛制毛坯預(yù)備熱處理車外圓、內(nèi)孔、端面插拉鍵槽銑齒溝齒面淬火回火。 車削時(shí)，一次性裝夾完成外圓、內(nèi)孔與定位端面加工，以保證內(nèi)孔與齒頂圓同軸度、軸心線與定位端面垂直度，從而保證齒廓加工時(shí)定位精度。

　　2.2 齒溝數(shù)控加工工藝

　　（1）刀具選擇盡量選用大直徑立銑刀加工，以提高加工質(zhì)量及效率；但加工內(nèi)圓弧輪廓，刀具受最小內(nèi)圓弧半徑 Rmin限制,通常刀具半徑 Rd=（0.8~0.9）Rmin。 故選用準(zhǔn)8 的立銑刀。

　?。?）走刀路線確定

　　①走刀方向 為了達(dá)到齒廓表面粗糙度，應(yīng)采取順銑工藝，則走刀路線為 E→D→A→A′→D′→E′，相應(yīng)的編程時(shí)采用 G41 刀補(bǔ)。

　?、谙碌饵c(diǎn) 選在齒坯外齒溝中心線上,-X 軸上 P 點(diǎn),推薦 XP=－［da/2+Rd+（5~10）］=-75。

　　③切入/出點(diǎn) 應(yīng)從齒廓延長(zhǎng)線上切入及切出；同時(shí)，為了使前一個(gè)齒溝切出點(diǎn)又是下一個(gè)齒溝切入點(diǎn)，選取齒廓圓弧延長(zhǎng)線交點(diǎn) E 為切入、切出點(diǎn)。

　?。?）齒溝粗/精加工

　　為了達(dá)到齒溝表面粗糙度，必須分粗加工與精加工，但粗、精加工用的是同一個(gè)程序，只是輸入刀補(bǔ)值不同。 如用 準(zhǔn)8 銑刀， 粗加工時(shí)輸入刀補(bǔ)值為4.2~4.5 mm，精 加工刀補(bǔ)值約 4 mm，需根據(jù)粗加工測(cè)量結(jié)果及刀補(bǔ)值計(jì)算得到。

　　（4）鏈輪裝夾

  由定位元件、夾緊裝置、夾具體三大部分組成。 為了保證齒溝圓徑向跳動(dòng)度 0.15 mm 等幾何公差的要求，采用了一面一銷定位方式。 一般采用短銷進(jìn)行不完全定位；如鏈輪幾何公差要求高，可用長(zhǎng)銷進(jìn)行過(guò)定位，以提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件的工作面之間的位置精度要求，達(dá)到增加工藝系統(tǒng)剛度，提高定位穩(wěn)定性目的。 用螺旋對(duì)鏈輪進(jìn)行夾緊時(shí)，為了防止加工過(guò)程螺母松動(dòng)，可采用了雙螺母結(jié)構(gòu)。

3 齒廓編程數(shù)學(xué)處理

　　（1）建編程坐標(biāo)系

　　為了使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，減少定位誤差，選取齒坯孔中心線為 Z 軸，如圖 4 建編程坐標(biāo)系。 -X 軸與齒溝中心線重合，X、Y 軸經(jīng)過(guò)鏈輪中心，Z0取在鏈輪大端面上表面，以方便編程及加工。

　　（2）計(jì)算基點(diǎn)坐標(biāo)

　　基點(diǎn)坐標(biāo)可以通過(guò) GB／T8350-2003 提供的參數(shù)算式求出相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)坐標(biāo)系確定坐標(biāo)，或先用 AutoCAD 作圖，再用坐標(biāo)查詢方式獲得。 表1 列出了齒溝數(shù)控加工需要的鏈輪端面齒形和尺寸的計(jì)算式及計(jì)算結(jié)果，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到圖 3 各點(diǎn)坐標(biāo)：P （-75，0）；A （-60.275， -4.095）；B （-63.444， - 5.890）；C（-64.454，-6.290）；D （-66.678，-7.677）； E （-67.474，-8.524）；A （-60.275，4.095）； B （-63.444，5.890）；C′ （-64.454，6.290）； D （-66.678，7.677）；E （-67.474，8.524）；F′（-66.492，9.147）。

4 編程

　　下面是 2 種典型的手工編程方法，編程中應(yīng)用了 G68 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令與數(shù)控系統(tǒng)的刀補(bǔ)功能，顯得技巧簡(jiǎn)潔。

　?。?）子程序編程

　　編程基本思路：把刀看成一個(gè)點(diǎn)，按輪廓編程，先編一個(gè)齒溝程序，通過(guò) G68 增量方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)齒溝加工，參考程序：

　　O1;（銑床加工主程序,準(zhǔn)8 立銑刀）　　G54G90G69G40;（程序初始化）　　G0Z100;（快速定位至安全高度）　　M3S1000;（啟動(dòng)主軸）　　X-140Y-10;（X、Y 向快速定位至 P）　　Z2;（Z 向快速接近加工表面）　　M8;（開(kāi)冷卻液）　　G1Z-13F50;（工進(jìn)下刀）　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（PE 建刀補(bǔ)）　　M98P250011;（25 次調(diào)用子程序）　　G90G69M9；（取消坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，關(guān)冷卻液）　　G0Z100;（抬刀至安全高度）　　G40X0Y200；（取消刀補(bǔ)）　　M30;（主程序結(jié)束）　　O0011;（子程序）　　G90G2X-64.454Y-6.290 R7.330;（EDC）　　G1X-63.444Y-5.890;（CB）　　G3X-60.275Y-4.095 R13.283;（BA）　　G3X-60.275Y4.095 R5.155;（AA）　　G3X-63.444Y-5.890 R13.283;（AB）　　G1 X-64.454Y6.290;（BC）　　G2-67.474 Y8.524 R7.330;（CDE）　　G91G68X0Y0R-360/25;（坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)）　　M99;（子程序結(jié)束并返回主程序）

（2）變量編程

　　編程基本思路：每個(gè)齒溝的形狀一樣，位置不同，且位置呈現(xiàn)有規(guī)律變化，可用角度來(lái)表達(dá)。 因此，先編最左端一個(gè)齒溝程序，選角度為自變量，初始角取 0°， 再通過(guò) G68 指令實(shí)現(xiàn)多個(gè)齒溝加工，參考程序如下。

　　O0001;（銑床加工主程序,準(zhǔn)8 立銑刀）　　G54G90G69G40； （ 程序初始化 ）G0Z100; （ 快 速　　定位至安全高度）　　Z2;（Z 向快速接近加工表面）　　M3S1000;（啟動(dòng)主軸）　　M08;（開(kāi)冷卻液）　　G1Z-13F50;（工進(jìn)下刀）　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（PE 建刀補(bǔ)）　　#1=0；（角度為自變量，初始值 0）　　N11G68X0Y0R#1;（建立坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)）　　X-140Y-10;（X、Y 向快速定位至 P）　　G90G2X-64.454Y-6.290 R7.330；（EDC）　　G1X-63.444Y-5.890;（CB）　　G3X-60.275Y-4.095 R13.283;（BA）　　G3X-60.275Y4.095 R5.155; （AA）　　G3X-63.444Y-5.890 R13.283;（AB&）　　G1 X-64.454Y6.290;（BC）　　G2-67.474 Y8.524 R7.330;（CDE）　　#1=#1-360/25;（自變量變化步距）　　IF[#1GT-360]GOTO11;（循環(huán)條件）　　G69M9；（取消坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，關(guān)冷卻液）　　G0Z100；（抬刀至安全高度）　　G40X0Y200;（取消刀補(bǔ)）　　M30;（主程序結(jié)束）

5 數(shù)控加工方法優(yōu)點(diǎn)

　　鏈輪手工編程的數(shù)控加工方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）只 要用普通銑刀就能加工鏈輪端面齒形 ，無(wú)需專用刀具；

　?。?）能夠加工多種齒形，如漸開(kāi)線齒形；

　　（3）齒分度精確，無(wú)機(jī)械分度引起的誤差；

　?。?）加工精度高，齒根徑向跳動(dòng)等精度易保證；

　?。?）加工效率高 ，能方便實(shí)現(xiàn)徑向或端面分層切削，進(jìn)行粗加工、精加工；

　?。?）手 工編程就能完成 ，無(wú)需專用軟件和先三維造型要求；

　?。?）程序簡(jiǎn)練，編程調(diào)試方便，易于推廣應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

　　手工編程方法提高了鏈輪數(shù)控加工的質(zhì)量與效率，適用于單件小批量生產(chǎn)，能有效解決大外徑、大節(jié)距的鏈輪加工，為無(wú)專用鏈輪加工刀具廠家制造鏈輪提供了方便，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。