基于SIEMENS和FANUC 数控系统加工圆环链轮链窝的工艺

0 前言

　　刮板(转载)机主要靠链轮带动圆环链及刮板运动．从而带动物料运输．链轮体质量的好坏直接影响刮板输送机的工作效率．提高输送机的使用寿命就必须提高链轮的整体质量。链轮作为主要的核心部件．齿部为多重渐开线的组合，因此，齿部链窝的加工精度直接影响链轮的质量和使用寿命。

1 链轮结构分析

　　根据GB／T 24503—2009{矿用圆环驱动链轮》分析可知(见图1)，链窝假想剖面齿形，θ=360°／(2N)(N为链轮齿数)，齿根圆弧半径R₂=0.5d(d为圆环链直径)，齿根圆弧半径R₂与齿形圆弧R₁相切，且齿形圆弧尺。圆弧半径的圆心在离链轮中心H+0.5d的直线上。

图1 假想剖面齿形及主要参数 

2 数控加工方法及应用范围

　　圆环链轮链窝目前主要加工方法有直接铸造或锻造成型、使用成形铣刀和专用工装用展成法加工、CAD／CAM自动数控编程加工。由于R代码编程和用户宏程序允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移．使得编制同样的加工程序更简便灵活，程序短小．具有相当大的优势，可加工同类型的零件，通用性极强．具有极好的易修改性和易读性。采用R代码或者用户宏程序无论是加工效率、速度、还是加工精度都要比CAD／CAM自动编程加工要高。R代码编程或宏程序主要利用各种数学方程式和函数进行运算加工。因此，编制程序必须掌握一定的数学理论基础。

3 编程前的主要参数分析与计算

　　将编程坐标系原点(零点)设定在链窝底部中心位置．通过圆的标准方程式，找出坐标系中X值和y值之间的关系．使用程序条件循环和无条件转向等诸多功能改变纵向切削深度y数值。利用数学方程式在每层深度赋值计算横向变量赋值x。

　　根据圆的标准方程式

　　如图2所示．计算出坐标系中尺。圆心横、纵坐标值a、b和R₂圆弧与R₁圆弧的切点q的纵向坐标值，为关键的编程数据。

图2主要参数分析图 

　　(1)R1圆心横、纵坐标值计算方法两圆相切．相切圆的圆心连线必经过切点。R1与R2圆心连线长度b=R₁+R₂(见图3)，在离链轮中心H+0.5 d直线延长后相交的图形为正多边形。先利用正切计算出图3中口的尺寸．再通过多边形内角计算公式(n-2)x180°/n，计算出β的角度，式中n为正多边形边数(n等于链轮的齿数)，再通过正弦定理a/sinα=b/sinβ，结合反正弦函数计算出R₁与R₂圆心连线与坐标原点X轴的夹角α，最后用三角函数余弦、正弦分别计算出R1圆心横、纵坐标值。

图3三角计算法图解

　　(2)R1与R2切点纵向坐标值计算方法

　　通过上述方法计算出R₁与R₂圆心连线与坐标X轴的夹角a后．再通过三角函数正弦计算出R₁与R₂切点纵向坐标值q。

4 加工工艺确定及刀具的选择

　　为提高链窝加工效率．降低制造费用，经综合性因素考虑．使用涂层硬质合金可转位刀具高速铣削加工。粗加工留1mm裕量后再进行精加工。

　　粗加工采用可转位直角台肩面铣刀(见图4)，刀具半径应小于或等于所加工链窝平面圆弧半径，刀具选择要适当，直径不宜过小。粗加工应根据机床工艺系统刚性及刀具直径选择最大的层切削深度，以减少走刀次数，提高加工效率。

　　精加工主要保证工件的质量，采用可转位圆鼻面铣刀(见图5)。刀具半径应小于或等于所加工链窝平面圆弧半径，刀具前端圆鼻圆弧半径应小于或等于链窝底部尺：圆弧半径，精加工刀具圆弧主要起修光作用．层切削深度设定不宜过大，应根据所加工表面的粗糙度和精度而定，以最大程度上降低切削残留面积。降低表面粗糙度，可有效提高加工。