链轮数控加工技术研究

3 齿廓编程数学处理

　　（1）建编程坐标系

　　为了使工艺基准与设计基准重合，减少定位误差，选取齿坯孔中心线为 Z 轴，如图 4 建编程坐标系。 -X 轴与齿沟中心线重合，X、Y 轴经过链轮中心，Z0取在链轮大端面上表面，以方便编程及加工。

　　（2）计算基点坐标

　　基点坐标可以通过 GB／T8350-2003 提供的参数算式求出相关参数，然后根据坐标系确定坐标，或先用 AutoCAD 作图，再用坐标查询方式获得。 表1 列出了齿沟数控加工需要的链轮端面齿形和尺寸的计算式及计算结果，根据计算结果得到图 3 各点坐标：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 编程

　　下面是 2 种典型的手工编程方法，编程中应用了 G68 坐标旋转指令与数控系统的刀补功能，显得技巧简洁。

　　（1）子程序编程

　　编程基本思路：把刀看成一个点，按轮廓编程，先编一个齿沟程序，通过 G68 增量方式实现多个齿沟加工，参考程序：

　　O1;（铣床加工主程序,准8 立铣刀）
　　G54G90G69G40;（程序初始化）
　　G0Z100;（快速定位至安全高度）
　　M3S1000;（启动主轴）
　　X-140Y-10;（X、Y 向快速定位至 P）
　　Z2;（Z 向快速接近加工表面）
　　M8;（开冷却液）
　　G1Z-13F50;（工进下刀）
　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（P→E 建刀补）
　　M98P250011;（25 次调用子程序）
　　G90G69M9；（取消坐标旋转，关冷却液）
　　G0Z100;（抬刀至安全高度）
　　G40X0Y200；（取消刀补）
　　M30;（主程序结束）
　　O0011;（子程序）
　　G90G2X-64.454Y-6.290 R7.330;（E→D→C）
　　G1X-63.444Y-5.890;（C→B）
　　G3X-60.275Y-4.095 R13.283;（B→A）
　　G3X-60.275Y4.095 R5.155;（A→A′）
　　G3X-63.444Y-5.890 R13.283;（A′→B′）
　　G1 X-64.454Y6.290;（B′→C′）
　　G2-67.474 Y8.524 R7.330;（C′→D′→E′）
　　G91G68X0Y0R-360/25;（坐标旋转）
　　M99;（子程序结束并返回主程序）

表1 链轮端面齿形与尺寸参数

（2）变量编程

　　编程基本思路：每个齿沟的形状一样，位置不同，且位置呈现有规律变化，可用角度来表达。 因此，先编最左端一个齿沟程序，选角度为自变量，初始角取 0°， 再通过 G68 指令实现多个齿沟加工，参考程序如下。

　　O0001;（铣床加工主程序,准8 立铣刀）
　　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;（启动主轴）
　　M08;（开冷却液）
　　G1Z-13F50;（工进下刀）
　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（P→E 建刀补）
　　#1=0；（角度为自变量，初始值 0°）
　　N11G68X0Y0R#1;（建立坐标旋转）
　　X-140Y-10;（X、Y 向快速定位至 P）
　　G90G2X-64.454Y-6.290 R7.330；（E→D→C）
　　G1X-63.444Y-5.890;（C→B）
　　G3X-60.275Y-4.095 R13.283;（B→A）
　　G3X-60.275Y4.095 R5.155; （A→A′）
　　G3X-63.444Y-5.890 R13.283;（A′→B′）
　　G1 X-64.454Y6.290;（B′→C′）
　　G2-67.474 Y8.524 R7.330;（C′→D′→E′）
　　#1=#1-360/25;（自变量变化步距）
　　IF[#1GT-360]GOTO11;（循环条件）
　　G69M9；（取消坐标旋转，关冷却液）
　　G0Z100；（抬刀至安全高度）
　　G40X0Y200;（取消刀补）
　　M30;（主程序结束）

5 数控加工方法优点

　　链轮手工编程的数控加工方法具有如下优点：

　　（1）只 要用普通铣刀就能加工链轮端面齿形 ，无需专用刀具；

　　（2）能够加工多种齿形，如渐开线齿形；

　　（3）齿分度精确，无机械分度引起的误差；

　　（4）加工精度高，齿根径向跳动等精度易保证；

　　（5）加工效率高 ，能方便实现径向或端面分层切削，进行粗加工、精加工；

　　（6）手 工编程就能完成 ，无需专用软件和先三维造型要求；

　　（7）程序简练，编程调试方便，易于推广应用。

6 结语

　　手工编程方法提高了链轮数控加工的质量与效率，适用于单件小批量生产，能有效解决大外径、大节距的链轮加工，为无专用链轮加工刀具厂家制造链轮提供了方便，具有广泛的推广应用价值。