宏程序在銑削鏈輪外齒形加工中的應用

于　穎

（大連橡膠塑料機械股份有限公司，遼寧 大連 116036）

宏程序在銑削鏈輪外齒形加工中的應用

于穎

（大連橡膠塑料機械股份有限公司，遼寧 大連 116036）

著重介紹如何運用宏程序變量編程，實現(xiàn)粗、精加工鏈輪的方法，通過與自動編程比較，突出宏程序編程的高效率、通用性等優(yōu)點。

鏈輪；宏程序；數(shù)控加工

鏈輪是鏈傳動中主要的零件之一，是一種標準的運動傳動部件，其設計都是按照國家標準完成的，被廣泛地應用于各種機械的運動傳動中。鏈輪大部分在滾齒機上用滾刀加工。我廠設計的橫向拉伸機中出口導軌所使用的鏈輪，是大規(guī)格、非標鏈輪，受滾齒機設備規(guī)格、滾齒刀具限制，無法用常規(guī)方式加工，需要利用數(shù)控加工中心加工鏈輪外齒形。

在配置FANUC-Oi系統(tǒng)的數(shù)控加工中心上加工鏈輪的方法有兩種，①運用NX軟件進行三維造型，自動生成加工程序；②用宏程序設置變量參數(shù)進行加工。

1　手工編程

如圖1所示非標鏈輪，從鏈輪的齒形圖可以看出，齒形是由三段圓弧組成，如果將這三段圓弧看為一組，整個鏈輪有24組外齒。

1.1加工工藝分析

（1）工件裝夾：墊鐵墊起，絲桿、壓板壓住，平放工作臺。

（2）刀具：D20銑刀，選用涂層可轉位刀片、機夾刀。

（3）工步劃分：粗/精加工：鏈輪外形通過刀具半徑補償，留量0.2 mm加工；切削深度：通過變量循環(huán)分層加工 ，每層0.2 mm。

圖1　鏈輪齒形圖

（4）加工原點確定：X0、Y0在鏈輪的外圓圓心處，Z0在鏈輪的上表面。

（5）加工起始位置確定：在加工過程中，根據金屬切削原理，為了降低表面粗糙度值（見圖2），提高加工效率，加工中采用逆銑的方式。刀具的運動方向是1→2→3→4→5→6，逐步進行各齒形的加工。因在前一加工序，鏈輪的外圓已經車好，所以在編程過程中，起始點1和結束點6刀具軌跡延長，保護好已加工好的外圓面。

1.2計算分析

在數(shù)控加工中心上進行加工時，要對各個位置點坐標進行計算，分析如下：

（1）根據設計圖所示尺寸，繪制鏈輪的二維圖，通過繪二維圖，我們可以得知鏈輪外形輪廓的各個輪廓點對應的半徑和角度。

1點坐標計算 已知外輪廓半徑為401 mm，對應點角度為0.545°，通過三角函數(shù)，就可以算出該點的X、Y坐標值。

X=401×cos（0.545）；Y=401×sin（0.545）

2點坐標X=382.312×cos（1.825） ；

Y=382.312×sin（1.825）

通過這種方式可以分別求出其余各點對應的坐標值。

圖2　齒形設計圖

（2）計算出1～6各個點坐標后，以鏈輪的中心為原點，通過增加每角度增量，就可以自動算出其余各組齒形對應的坐標。

下一組1點X=401×cos（0.545+15°）；

Y=401×sin（0.545+15°）

（3）鏈輪齒厚為Z值加工深度，分層加工，每層Z下深0.20 mm，通過宏變量#16設定，利用宏程序循環(huán)功能，加工完鏈輪外形一圈后自動Z+0.20 mm，完成整個鏈輪的Z方向加工。

1.3鏈輪加工的宏程序

%

O0001 （程序名）

N005 #1=0 ；

#2=401. ； （外輪廓半徑）

#3=382.312 ； （R14.29輪廓半徑）

#4=381.409 ； （R14.48輪廓半徑）

#5=0.545 ； （對應角度）

#6=1.825 ；

#7=5.609 ；

#8=9.391 ；

#9=13.175 ；

#10=14.455 ；

#11=360 ； （R角度值）

#12=14.29 ；

#13=14.48 ；

#14=15 ；（增量角度）

#16=0.2 ；（每刀切削深度）

N010 T01 M06 ； （調用1號刀具）

N015 G17 G90 G54 G40 G49 G80 ； （工藝加工初始狀態(tài)設置）

N020 G43 G00 Z50. H01 S650 M03 ； （建立刀具長度補償，主軸正轉，轉速為650 r/ min）

N025 X0. Y0. M07； （快速移動到工件坐標零點，打開切削液）

N030 Z20.； （刀具快速移動到工件表面上方20 mm處，準備加工鏈輪外形）

N035 X410.；

N040 G01 Z-#1 F200.；（刀具移動到工件表面）

N 0 4 5 G 0 1 G 4 2 D 0 1 X［#2*c o s［#5］］Y［#2*sin［#5］］ ；（右補償，直線插補到1點上）

N050 G03 X［#3*cos［#6］］ Y［#3*sin［#6］］R#11 ；（逆時針插補到2點）

N055 G02 X［#4*cos［#7］］ Y［#4*sin［#7］］R#12 ； （順時針插補到3點）

N060 G02 X［#4*cos［#8］］ Y［#4*sin［#8］］R#13 ； （順時針插補到4點）

N065 G02 X［#3*cos［#9］］ Y［#3*sin［#9］］R#12 ； （順時針插補到5點）

N070 G03 X［#2*cos［#10］］ Y［#2*sin［#10］］ R#11 ； （順時針插補到6點）

N075 #5=#5+#14 ；（角度+15°加工第二組輪廓，每個角度都要加上對應的增量角度）

N080 #6=#6+#14 ；

N085 #7=#7+#14 ；

N090 #8=#8+#14 ；

N095 #9=#9+#14 ；

N100 #10=#10+#14 ；

N105 IF［#5LT360.］ GOTO045 ； （如果每組輪廓起始角度小于360，跳轉到N045）

N110 G00 Z20. ；

N115 #1=#1+#16 ； （深度+0.2 mm每層加工深度為0.2 mm）

N120 IF［#1LE39.］GOTO040（如果加工深度小于39，跳轉到N040）

N125 G90 G40 G00 X410. Y0 ；（取消刀補）

N130 G00 Z100. ；

N135 G49 ；

N140 G00 X0. Y0. M05 ；（返回參考點，主軸停）

N145 M30 ；（程序結束）

%

宏程序編程通用性好，以上述鏈輪的加工程序為例，要想實現(xiàn)粗、精加工可以通過改變“N045 G01 G42 D01”中 D01在數(shù)控系統(tǒng)中的刀具半徑值D01=10（D20銑刀）來實現(xiàn)。例：粗加工留量0.20 mm，增大半徑值D01=10.10即可。

加工齒厚深度，可以通過改變“#16=0.2”變量值來實現(xiàn)，一刀想加工多少量，就改成多少即可。

再加工類似外形齒，尺寸不同的，可以改變“#”參數(shù)值，即可。

1.4程序確認

宏程序編寫完成后，運行仿真軟件驗證程序，顯示刀軌，查看有無過切現(xiàn)象，確定無誤后，將程序利用CF卡或U盤導入機床，并試切工件。

1.5零件檢測

用跨棒距檢測外圓尺寸：用兩根小圓棒卡在對應的齒槽內，測量出鏈輪的外緣尺寸。見表1。

表1　齒形尺寸

2　自動編程

2.1建模

繪制鏈輪的三維模型，并建立使用刀具D20立銑刀，確定好加工零點，（鏈輪的中心），通過軟件設置加工方式，輸入加工參數(shù)，自動生成刀具加工軌跡如圖3。

2.2生成程序

圖3　鏈輪三維模型

利用軟件的后置處理文件，生成數(shù)控機床所需的G代碼，自動編程生成的程序見圖4。

由圖4可以看出自動編程生成的程序段數(shù)是宏程序編程的幾十倍，其加工時間相應的也會成倍的增長，這是其無法修正的根本缺陷；自動編程生成的加工程序，難以判讀、分析、修改。程序主體基本上是由簡單的加工指令如直線、圓弧等組合而成，沒有全面應用數(shù)控系統(tǒng)子程序、固定循環(huán)、鏡像等豐富指令，所以自動編程的通用性不好，且生成的程序冗長，更無法實現(xiàn)粗、精加工一個程序完成，每要改變一下加工方式，都需要重新建立模型或者重新編制一個程序。

3　結語

圖4　加工程序自動編程（部份截取）

通過實踐對比，宏程序編程出來的程序通用性強，可以適用于一系列產品的不同尺寸要求，只需要修改對應參數(shù)宏變量，使參數(shù)變量進行函數(shù)混合計算；還可以通過修改刀具參數(shù)設置，用一個程序進行對零件粗、精加工；還可以循環(huán)加工。宏程序程序設計質量高，簡潔明了，段數(shù)少，加工時間短，加工質量好，程序的可讀性、可移植性高，易于修改。在實際加工中，只要我們合理的建立加工零件的理論數(shù)學模型，巧妙的使用FANUC系統(tǒng)提供的宏程序功能，就可以實現(xiàn)各種有規(guī)律零件的加工。

（XS-04）

日本JSP公司開發(fā)出Arpro高密度發(fā)泡聚丙烯

日本東京發(fā)泡制品生產商JSP公司開發(fā)出用于寶馬i8的Arpro高密度發(fā)泡聚丙烯。Arpro高密度發(fā)泡聚丙烯是一種性能卓越的高結晶型聚合物復合材料，以其獨特而優(yōu)越的性能成為目前增長最快的環(huán)保新型抗壓緩沖隔熱材料，并在汽車行業(yè)得到廣泛應用。其制品具有超強的抗震吸能性能、形變后回復率高、很好的耐熱性、耐化學腐蝕性、耐油性和隔熱性。此外，作為環(huán)保材料，Arpro高密度發(fā)泡聚丙烯不僅可以回收再利用，而且可以自然降解，被喻為“綠色”泡沫。

燕豐供稿

Macro program used in sprocket outer tooth milling

TQ320.5

1009-797X（2015）10-0052-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.10.010

于穎，女，畢業(yè)于大連交通大學，機械設計與制造專業(yè)，曾發(fā)表過《宏程序加工環(huán)槽的應用》、《如何制定經濟合理的材料消耗定額》、《塑料機械產品數(shù)控加工中設計圖尺寸的合理標注》等文章。

2015-03-16