0 前言

　　本文研究的是基于 FANUC 系統的手工編程加工鏈輪，程序簡練，調試方便，加工效率高。 以節距p=15.875，滾 子外徑 d1=10.16，齒 數 z=25 的 三圓弧一直線齒形鏈輪為例系統地介紹鏈輪數控編程加工方法。

1 鏈輪圖紙分析

　　國標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； 鏈輪徑向基準是齒坯孔 準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 個齒均布于圓周； 幾何公差主要是鏈輪齒根圓徑向圓跳動和齒根圓處端面圓跳動，按 10 級標準，徑向和端面圓跳動均為 0.15 mm；這些精度在數控加工中容易保證。

2 鏈輪工藝分析

　　2.1 鏈輪加工工藝過程

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

　　2.2 齒溝數控加工工藝

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

　　（2）走刀路線確定

　　①走刀方向 為了達到齒廓表面粗糙度，應采取順銑工藝，則走刀路線為 E→D→A→A′→D′→E′，相應的編程時采用 G41 刀補。

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

　　③切入/出點 應從齒廓延長線上切入及切出；同時，為了使前一個齒溝切出點又是下一個齒溝切入點，選取齒廓圓弧延長線交點 E 為切入、切出點。

　　（3）齒溝粗/精加工

　　為了達到齒溝表面粗糙度，必須分粗加工與精加工，但粗、精加工用的是同一個程序，只是輸入刀補值不同。 如用 準8 銑刀， 粗加工時輸入刀補值為4.2~4.5 mm，精 加工刀補值約 4 mm，需根據粗加工測量結果及刀補值計算得到。

　　（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。 一般采用短銷進行不完全定位；如鏈輪幾何公差要求高，可用長銷進行過定位，以提高工件定位基準之間以及定位元件的工作面之間的位置精度要求，達到增加工藝系統剛度，提高定位穩定性目的。 用螺旋對鏈輪進行夾緊時，為了防止加工過程螺母松動，可采用了雙螺母結構。

3 齒廓編程數學處理

　　（1）建編程坐標系

　　為了使工藝基準與設計基準重合，減少定位誤差，選取齒坯孔中心線為 Z 軸，如圖 4 建編程坐標系。 -X 軸與齒溝中心線重合，X、Y 軸經過鏈輪中心，Z0取在鏈輪大端面上表面，以方便編程及加工。

　　（2）計算基點坐標

　　基點坐標可以通過 GB／T8350-2003 提供的參數算式求出相關參數，然后根據坐標系確定坐標，或先用 AutoCAD 作圖，再用坐標查詢方式獲得。 表1 列出了齒溝數控加工需要的鏈輪端面齒形和尺寸的計算式及計算結果，根據計算結果得到圖 3 各點坐標：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，編程中應用了 G68 坐標旋轉指令與數控系統的刀補功能，顯得技巧簡潔。

　　（1）子程序編程

　　編程基本思路：把刀看成一個點，按輪廓編程，先編一個齒溝程序，通過 G68 增量方式實現多個齒溝加工，參考程序：

　　O1;（銑床加工主程序,準8 立銑刀）　　G54G90G69G40;（程序初始化）　　G0Z100;（快速定位至安全高度）　　M3S1000;（啟動主軸）　　X-140Y-10;（X、Y 向快速定位至 P）　　Z2;（Z 向快速接近加工表面）　　M8;（開冷卻液）　　G1Z-13F50;（工進下刀）　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（PE 建刀補）　　M98P250011;（25 次調用子程序）　　G90G69M9；（取消坐標旋轉，關冷卻液）　　G0Z100;（抬刀至安全高度）　　G40X0Y200；（取消刀補）　　M30;（主程序結束）　　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;（坐標旋轉）　　M99;（子程序結束并返回主程序）

（2）變量編程

　　編程基本思路：每個齒溝的形狀一樣，位置不同，且位置呈現有規律變化，可用角度來表達。 因此，先編最左端一個齒溝程序，選角度為自變量，初始角取 0°， 再通過 G68 指令實現多個齒溝加工，參考程序如下。

　　O0001;（銑床加工主程序,準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;（啟動主軸）　　M08;（開冷卻液）　　G1Z-13F50;（工進下刀）　　G1G41D1X-67.474Y-8.524F200;（PE 建刀補）　　#1=0；（角度為自變量，初始值 0）　　N11G68X0Y0R#1;（建立坐標旋轉）　　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;（循環條件）　　G69M9；（取消坐標旋轉，關冷卻液）　　G0Z100；（抬刀至安全高度）　　G40X0Y200;（取消刀補）　　M30;（主程序結束）

5 數控加工方法優點

　　鏈輪手工編程的數控加工方法具有如下優點：

　　（1）只 要用普通銑刀就能加工鏈輪端面齒形 ，無需專用刀具；

　　（2）能夠加工多種齒形，如漸開線齒形；

　　（3）齒分度精確，無機械分度引起的誤差；

　　（4）加工精度高，齒根徑向跳動等精度易保證；

　　（5）加工效率高 ，能方便實現徑向或端面分層切削，進行粗加工、精加工；

　　（6）手 工編程就能完成 ，無需專用軟件和先三維造型要求；

　　（7）程序簡練，編程調試方便，易于推廣應用。

6 結語

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