利用加工中心銑削鏈輪外齒形

河南洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)股份有限公司鍛造廠 （471004） 張福達(dá) 朱軍軍

鏈輪是鏈傳動(dòng)中主要的零件之一，標(biāo)準(zhǔn)鏈輪大部分在滾齒機(jī)上用滾刀加工。而大規(guī)格與非標(biāo)鏈輪的加工方法目前應(yīng)用最廣泛的仍然是成形法銑切鏈輪與范成法滾切鏈輪兩種，但是由于以上兩種加工方法容易受設(shè)備規(guī)格、刀具、效率的限制，因此我廠擬定利用加工中心具備三軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)嘗試加工鏈輪的外齒形。

通過對(duì)成品圖的認(rèn)真研究及討論后，利用UG軟件對(duì)鏈輪加工過程進(jìn)行模擬分析，以便確定此加工方案是否可行。

1.利用UG對(duì)零件進(jìn)行三維造型

造型的正確與否是決定最終能否加工出合格零件最基礎(chǔ)、最重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響到成品的最終尺寸。因此在造型前一定要將客戶提出的特殊要求及客戶提供的產(chǎn)品圖認(rèn)真審閱并消化，將圖中要求的信息（如齒形計(jì)算公式、模數(shù)、齒數(shù)外徑、高度等）完全體現(xiàn)在三維造型中（見圖1）。

圖1

2.根據(jù)齒形最小拐角處確定刀具型號(hào)

刀具規(guī)格的選擇會(huì)直接影響加工效率、零件表面質(zhì)量及加工成本。刀具在選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇刀桿直徑大一些的立銑刀，因?yàn)榈稐U直徑大一些的立銑刀剛性相對(duì)較好，這樣在加工過程中可將機(jī)床進(jìn)給速度提高，從而提高加工效率，但是在確定刀具直徑大小的時(shí)候應(yīng)充分考慮在加工過程中是否會(huì)發(fā)生過切現(xiàn)象，以保證刀具能夠加工到最小凹處曲面與最小拐角處。

選擇刀具時(shí)要考慮刀具的材料及刀體結(jié)構(gòu)，目前比較流行使用的是可換刀片式的機(jī)夾刀桿及硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片，可換式硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片在切削鋼件時(shí)（30Mn、42CrMo）進(jìn)給速度可達(dá)1000 mm/min。根據(jù)圖樣提供的技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，得知齒根圓弧為R25.6mm，因此選用外徑為φ25mm的可換機(jī)夾刀片的立銑刀對(duì)零件進(jìn)行銑削。在UG中加工環(huán)境下設(shè)定具體刀具參數(shù)如圖2所示。

圖2

3.根據(jù)三維造型建立機(jī)床坐標(biāo)

創(chuàng)建坐標(biāo)系要考慮工件在加工中心上如何定位，如何安放，同時(shí)還要考慮操作人員便于對(duì)刀，通常是以鏈輪內(nèi)孔圓心為X軸、Y軸零點(diǎn)，以被加工件最高面為Z軸零點(diǎn)，這樣不僅能夠避免超出加工中心各軸的行程，而且只需利用頂尖對(duì)準(zhǔn)心軸頂尖孔就可準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)X軸、Y軸零點(diǎn)，能夠達(dá)到既準(zhǔn)確又方便的效果。在UG中加工環(huán)境下設(shè)定機(jī)床坐標(biāo)點(diǎn)如圖3所示。

4.確定銑削方式

U G軟件提供了平面銑削方式及輪廓銑削方式，平面銑削方式是基于加工簡(jiǎn)單

規(guī)則形狀的工件，如正方體的表面、側(cè)面等，而輪廓銑削方式能夠銑削較復(fù)雜的曲面，它幾乎可以加工任何形狀的曲面，經(jīng)過分析，鏈輪的齒形是由復(fù)雜的漸開線形成，因此采用輪廓銑削方式（見圖4）。

圖3

5.選取待加工的表面

圖4

此項(xiàng)值得注意的是，在選取待加工表面后，一定要對(duì)選定的曲面進(jìn)行校驗(yàn)，以防多選曲面或漏選曲面，無論是多選曲面或漏選曲面都會(huì)影響成品的最終加工尺寸，嚴(yán)重的情況可能會(huì)導(dǎo)致撞刀現(xiàn)象的發(fā)生，因此要切記選取的被加工表面正確無誤，以避免不必要的麻煩發(fā)生（見圖5）。

6.確定銑削參數(shù)

在U G中，較復(fù)雜的曲面選擇的切削方式一般為跟隨周邊，使用此銑削的方式能夠在加工過程中減少空行程，在確定每次切削深度時(shí)應(yīng)充分考慮被加工零件的材料及硬度，我廠加工的零件材料為35Mn，硬度為143～207HBW，最初確定的機(jī)床參數(shù)為1500r/min，進(jìn)給速度1000mm/min，每刀加工深度0.7mm，通過試驗(yàn)感覺機(jī)床振動(dòng)嚴(yán)重，因此調(diào)整了機(jī)床參數(shù)，最終確定的機(jī)床參數(shù)為1500r/min，進(jìn)給速度1200mm/min，每刀加工深度0.5mm，最終滿足加工要求。

圖5

機(jī)床進(jìn)給參數(shù)的選擇還應(yīng)考慮使用刀具的規(guī)格、材料以及機(jī)床規(guī)格等，只有合理的設(shè)置機(jī)床進(jìn)給參數(shù)才能在滿足加工要求的前提下提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。還要根據(jù)工件要求的表面粗糙度確定工件是否進(jìn)行2次精加工，一般粗加工后的表面粗糙度值能夠達(dá)到Ra＝6.3μm，如果工件表面質(zhì)量要求高于Ra＝6.3μm，那么應(yīng)考慮進(jìn)行2次精加工，一般粗加工給精加工留有0.5～0.7mm的余量，在精加工的時(shí)候應(yīng)適當(dāng)提高機(jī)床轉(zhuǎn)速（2000 r/min）同時(shí)降低進(jìn)給速度（700～800mm/min），表面粗糙度值可達(dá)Ra＝3.2μm。設(shè)定銑削參數(shù)如圖6所示。

7.動(dòng)態(tài)模擬仿真

圖6

動(dòng)態(tài)模擬仿真能夠檢驗(yàn)刀具路徑是否理想，同時(shí)可檢查是否發(fā)生過切現(xiàn)象，通過調(diào)整各個(gè)參數(shù)盡量使刀具路徑簡(jiǎn)捷快速，減少空行程，如果發(fā)現(xiàn)存在過切現(xiàn)象應(yīng)修改安全平面，使刀具在變更路徑時(shí)完全脫離工件，避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生（見圖7）。

8.后處理

后處理是將優(yōu)化后的走刀路徑自動(dòng)生成機(jī)床系統(tǒng)識(shí)別的G代碼，通過機(jī)床系統(tǒng)控制機(jī)床走刀路徑及各個(gè)動(dòng)作（后處理操作見圖8）。

圖7

圖8

將后處理的程序利用CF卡或U盤導(dǎo)入數(shù)控系統(tǒng)中，并運(yùn)行試切工件（見圖9），加工后成品效果如圖10所示。

9.結(jié)語(yǔ)

利用加工中心銑削鏈輪外齒形是一種新的嘗試，通過與滾齒機(jī)作比較，采用此方法不僅提高了加工效率，而且大大降低了加工成本，具體成果如附表所示。

圖9

圖10

加工對(duì)比表