0 前言

　　本文研究的是基于 FANUC 系统的手工编程加工链轮，程序简练，调试方便，加工效率高。 以节距p=15.875，滚 子外径 d1=10.16，齿 数 z=25 的 三圆弧一直线齿形链轮为例系统地介绍链轮数控编程加工方法。

1 链轮图纸分析

　　国标推荐的常用链轮齿廓曲线为三圆弧一直线， A′A、AB、CD 为三段圆弧，BC为直线，这种齿形由直线、圆弧组成，编程方便； 链轮径向基准是齿坯孔 准38 轴心线，齿坯孔尺寸精度为 H8，上极限偏差 0.062 mm，下极限偏差 0mm，表面粗糙度 Ra1.6 m；链 轮齿沟表面粗糙度 Ra3.2 μm，25 个齿均布于圆周； 几何公差主要是链轮齿根圆径向圆跳动和齿根圆处端面圆跳动，按 10 级标准，径向和端面圆跳动均为 0.15 mm；这些精度在数控加工中容易保证。

2 链轮工艺分析

　　2.1 链轮加工工艺过程

　　链轮数控加工工艺过程：锻制毛坯预备热处理车外圆、内孔、端面插拉键槽铣齿沟齿面淬火回火。 车削时，一次性装夹完成外圆、内孔与定位端面加工，以保证内孔与齿顶圆同轴度、轴心线与定位端面垂直度，从而保证齿廓加工时定位精度。

　　2.2 齿沟数控加工工艺

　　（1）刀具选择尽量选用大直径立铣刀加工，以提高加工质量及效率；但加工内圆弧轮廓，刀具受最小内圆弧半径 Rmin限制,通常刀具半径 Rd=（0.8~0.9）Rmin。 故选用准8 的立铣刀。

　　（2）走刀路线确定

　　①走刀方向 为了达到齿廓表面粗糙度，应采取顺铣工艺，则走刀路线为 E→D→A→A′→D′→E′，相应的编程时采用 G41 刀补。

　　②下刀点 选在齿坯外齿沟中心线上,-X 轴上 P 点,推荐 XP=－［da/2+Rd+（5~10）］=-75。

　　③切入/出点 应从齿廓延长线上切入及切出；同时，为了使前一个齿沟切出点又是下一个齿沟切入点，选取齿廓圆弧延长线交点 E 为切入、切出点。

　　（3）齿沟粗/精加工

　　为了达到齿沟表面粗糙度，必须分粗加工与精加工，但粗、精加工用的是同一个程序，只是输入刀补值不同。 如用 准8 铣刀， 粗加工时输入刀补值为4.2~4.5 mm，精 加工刀补值约 4 mm，需根据粗加工测量结果及刀补值计算得到。

　　（4）链轮装夹

  由定位元件、夹紧装置、夹具体三大部分组成。 为了保证齿沟圆径向跳动度 0.15 mm 等几何公差的要求，采用了一面一销定位方式。 一般采用短销进行不完全定位；如链轮几何公差要求高，可用长销进行过定位，以提高工件定位基准之间以及定位元件的工作面之间的位置精度要求，达到增加工艺系统刚度，提高定位稳定性目的。 用螺旋对链轮进行夹紧时，为了防止加工过程螺母松动，可采用了双螺母结构。

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;（PE 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;（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;（坐标旋转）　　M99;（子程序结束并返回主程序）

（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;（PE 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；（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。