利用加工中心銑削鏈輪外齒形

河南洛陽第一拖拉機股份有限公司鍛造廠 （471004） 張福達 朱軍軍

鏈輪是鏈傳動中主要的零件之一，標準鏈輪大部分在滾齒機上用滾刀加工。而大規格與非標鏈輪的加工方法目前應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備規格、刀具、效率的限制，因此我廠擬定利用加工中心具備三軸聯動的特點嘗試加工鏈輪的外齒形。

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

1.利用UG對零件進行三維造型

造型的正確與否是決定最終能否加工出合格零件最基礎、最重要的環節，因為它會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品圖認真審閱并消化，將圖中要求的信息（如齒形計算公式、模數、齒數外徑、高度等）完全體現在三維造型中（見圖1）。

圖1

2.根據齒形最小拐角處確定刀具型號

刀具規格的選擇會直接影響加工效率、零件表面質量及加工成本。刀具在選擇時應盡量選擇刀桿直徑大一些的立銑刀，因為刀桿直徑大一些的立銑刀剛性相對較好，這樣在加工過程中可將機床進給速度提高，從而提高加工效率，但是在確定刀具直徑大小的時候應充分考慮在加工過程中是否會發生過切現象，以保證刀具能夠加工到最小凹處曲面與最小拐角處。

選擇刀具時要考慮刀具的材料及刀體結構，目前比較流行使用的是可換刀片式的機夾刀桿及硬質合金機夾刀片，可換式硬質合金機夾刀片在切削鋼件時（30Mn、42CrMo）進給速度可達1000 mm/min。根據圖樣提供的技術參數，進行計算，得知齒根圓弧為R25.6mm，因此選用外徑為φ25mm的可換機夾刀片的立銑刀對零件進行銑削。在UG中加工環境下設定具體刀具參數如圖2所示。

圖2

3.根據三維造型建立機床坐標

創建坐標系要考慮工件在加工中心上如何定位，如何安放，同時還要考慮操作人員便于對刀，通常是以鏈輪內孔圓心為X軸、Y軸零點，以被加工件最高面為Z軸零點，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準心軸頂尖孔就可準確對準X軸、Y軸零點，能夠達到既準確又方便的效果。在UG中加工環境下設定機床坐標點如圖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單

規則形狀的工件，如正方體的表面、側面等，而輪廓銑削方式能夠銑削較復雜的曲面，它幾乎可以加工任何形狀的曲面，經過分析，鏈輪的齒形是由復雜的漸開線形成，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

此項值得注意的是，在選取待加工表面后，一定要對選定的曲面進行校驗，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影響成品的最終加工尺寸，嚴重的情況可能會導致撞刀現象的發生，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生（見圖5）。

6.確定銑削參數

在U G中，較復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應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，最初確定的機床參數為1500r/min，進給速度1000mm/min，每刀加工深度0.7mm，通過試驗感覺機床振動嚴重，因此調整了機床參數，最終確定的機床參數為1500r/min，進給速度1200mm/min，每刀加工深度0.5mm，最終滿足加工要求。

圖5

機床進給參數的選擇還應考慮使用刀具的規格、材料以及機床規格等，只有合理的設置機床進給參數才能在滿足加工要求的前提下提高生產效率，降低加工成本。還要根據工件要求的表面粗糙度確定工件是否進行2次精加工，一般粗加工后的表面粗糙度值能夠達到Ra＝6.3μm，如果工件表面質量要求高于Ra＝6.3μm，那么應考慮進行2次精加工，一般粗加工給精加工留有0.5～0.7mm的余量，在精加工的時候應適當提高機床轉速（2000 r/min）同時降低進給速度（700～800mm/min），表面粗糙度值可達Ra＝3.2μm。設定銑削參數如圖6所示。

7.動態模擬仿真

圖6

動態模擬仿真能夠檢驗刀具路徑是否理想，同時可檢查是否發生過切現象，通過調整各個參數盡量使刀具路徑簡捷快速，減少空行程，如果發現存在過切現象應修改安全平面，使刀具在變更路徑時完全脫離工件，避免撞刀現象的發生（見圖7）。

8.后處理

后處理是將優化后的走刀路徑自動生成機床系統識別的G代碼，通過機床系統控制機床走刀路徑及各個動作（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盤導入數控系統中，并運行試切工件（見圖9），加工后成品效果如圖10所示。

9.結語

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

加工對比表