在數(shù)控銑床上加工鏈輪齒形

鏈輪是常見的零件之一，因應(yīng)用場(chǎng)合不同，其齒形大小、齒數(shù)等各不相同，但其齒形與節(jié)距是標(biāo)準(zhǔn)的，齒形最常見的就是“三弧一線”標(biāo)準(zhǔn)齒形，齒形的各個(gè)參數(shù)在設(shè)計(jì)手冊(cè)中能夠查到。圖1所示為標(biāo)準(zhǔn)的“三弧一線”鏈輪齒形，牙形關(guān)于Y軸左右對(duì)稱，圖中標(biāo)識(shí)了工件坐標(biāo)系的X、Y軸原點(diǎn)，Z軸原點(diǎn)在鏈輪齒形上端面。圖1牙形示意及參數(shù)1.刀具路線與編程思路編寫一個(gè)齒形的加工程序，其他齒形采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的方式加工，齒形的總厚度（Z軸厚度）采用變量進(jìn)行加工，每刀進(jìn)給0.3～0.8mm，可根據(jù)加工需要選擇。刀心軌跡及與齒形輪廓對(duì)應(yīng)點(diǎn)如圖2所示，從A點(diǎn)到G點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)與齒形輪廓上各交點(diǎn)都是對(duì)應(yīng)的，刀心的軌跡始終相對(duì)于齒形輪廓偏移一個(gè)銑刀半徑值。圖2刀心軌跡2.程序編制操作人員接到加工任務(wù)，拿到圖樣，把圖樣中鏈輪齒數(shù)#1、鏈滾子直徑#2、分度圓直徑#3、鏈輪外徑#5、齒形厚度#6、刀具直徑#32這6個(gè)參數(shù)賦值到程序中。程序中的計(jì)算方法及技巧，具體解釋及說明如下。G54G17G40G69M3S2000F1000#1=13；鏈輪齒數(shù)。#2=8.51；鏈滾子直徑。#3=52；分度圓直徑。#5=58；鏈輪外徑，賦值時(shí)比圖樣尺寸加1mm。#6=－10；齒形厚度，也就是Z軸的終點(diǎn)尺寸。#32=4；銑刀半徑。IF[#1LT11]GOTO10；IF[#1LE17]GOTO15；IF[#1LE35]GOTO20；IF[#1GT35]GOTO25；N10#4=0.58；GOTO50；N15#4=0.56；GOTO50；N20#4=0.53；GOTO50；N25#4=0.5；GOTO50；#4是K系數(shù)的賦值，K系數(shù)的對(duì)應(yīng)值與鏈輪齒數(shù)有關(guān)，齒數(shù)＜11為0.58，齒數(shù)11～17為0.56，齒數(shù)17～35為0.53，齒數(shù)＞35為0.5，這幾段程序可以自動(dòng)選擇K系數(shù)值，每次加工不同齒數(shù)的鏈輪齒形時(shí)不需要手動(dòng)查詢改寫#4參數(shù)。N50#7=[55-60/#1]；齒溝半角，公式來自工具書。#8=[17-64/#1]；齒形半角，公式來自工具書。#9=[18-56/#1]；工作段圓弧中心角，公式來自工具書。#10=0.5025*#2+0.05；齒溝圓弧半徑r1，公式來自工具書。#11=-0.8*#2*SIN[#7]；工作段圓弧中心O2的X軸坐標(biāo)，公式來自工具書。#12=0.8*#2*COS[#7]；工作段圓弧中心O2的Y軸坐標(biāo)，公式來自工具書。#13=1.3025*#2+0.05；工作段圓弧半徑r2，公式來自工具書。#14=1.3*#2*COS[180/#1]；齒頂圓弧O3的X軸坐標(biāo)，公式來自工具書。#15=-1.3*#2*SIN[180/#1]；齒頂圓弧O3的Y軸坐標(biāo)，公式來自工具書。#16=#2*[1.3*COS[#8]+0.8*COS[#9]-1.3025]-0.05；齒頂圓弧r3半徑，公式來自工具書。#18=#3-#10*2；齒根圓直徑，在機(jī)床查到此值用于檢測(cè)工件。參數(shù)#11、#12、#14、#15坐標(biāo)原點(diǎn)在r1的圓心上（見圖1）。計(jì)算A點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖3所示，程序如下。圖3計(jì)算A點(diǎn)坐標(biāo)圖解#19=SQRT[[#14*#14]+[#3/2+#15]*[#3/2+#15]]；r3圓心O3點(diǎn)到工作坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，根據(jù)O3點(diǎn)的坐標(biāo)和分度圓的半徑解直角三角形求斜邊#19。#20=ACOS[[#16*#16+#19*#19-#5/2*#5/2]/[2*#16*#19]]；使用余弦定理計(jì)算角度。#115=SQRT[[#16+#32]*[#16+#32]+#19*#19-2*[#16+#32]*#19*COS[#20]]；使用余弦定理，計(jì)算點(diǎn)A所在直角三角形的斜邊長(zhǎng)度。#21=ASIN[#14/#19]-ASIN[[#16+#32]*SIN[#20]/#115]；使用正弦定理計(jì)算角度。#22=SIN[#21]*#115；A點(diǎn)X軸坐標(biāo)。#23=COS[#21]*#115；A點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。計(jì)算B點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖4所示，程序如下。圖4計(jì)算B點(diǎn)坐標(biāo)圖解#24=#8+180/#1；利用外角等于兩內(nèi)角和公式計(jì)算。#25=#14-COS[#24]*[#16+#32]；B點(diǎn)X軸坐標(biāo)。#26=#3/2+#15+SIN[#24]*[#16+#32]；B點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。計(jì)算C點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖5所示，程序如下。圖5計(jì)算C點(diǎn)坐標(biāo)圖解#28=COS[#24]*#13+#11-COS[#24]*#32；計(jì)算C點(diǎn)X軸坐標(biāo)。圖5中兩個(gè)“#24”雖不是同一個(gè)位置的角度，但大小相等，因?yàn)閺腃點(diǎn)連接齒形直線段下端點(diǎn)是垂直關(guān)系，O3點(diǎn)連接直線段上端點(diǎn)也是垂直關(guān)系。#29=#3/2+SIN[#24]*#32-[SIN[#24]*#13-#12]；C點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。計(jì)算D點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖6所示，程序如下。圖6計(jì)算D點(diǎn)坐標(biāo)圖解#30=SIN[#7]*[#10-#32]；D點(diǎn)X軸坐標(biāo)。#31=#3/2-COS[#7]*[#10-#32]；D點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。#100=0；Z軸切削的起始點(diǎn)。#101=#6；#6賦值給#101。計(jì)算E點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖7所示，程序如下。圖7計(jì)算E點(diǎn)坐標(biāo)圖解#102=ACOS[[#115*#115+#5/2*#5/2-#32*#32]/[2*#115*#5/2]]+#21；連接EO，利用余弦定理計(jì)算該線段與Y軸的角度，E點(diǎn)是齒頂右端的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。#103=-SIN[#102]*[#5/2+#32]；E點(diǎn)X軸坐標(biāo)。#104=COS[#102]*[#5/2+#32]；E點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。計(jì)算F點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖8所示，程序如下。圖8計(jì)算F點(diǎn)坐標(biāo)圖解#106=360/#1-#102；左側(cè)第2個(gè)齒形旋轉(zhuǎn)角度為360/（#1），利用圖7計(jì)算的#102就很容易計(jì)算#106，F(xiàn)點(diǎn)是齒頂左端的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。#107=-SIN[#106]*[#5/2+#32]；F點(diǎn)X軸坐標(biāo)，負(fù)值。#108=COS[#106]*[#5/2+#32]；F點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。計(jì)算G點(diǎn)坐標(biāo)的圖解如圖9所示，程序如下。圖9計(jì)算G點(diǎn)坐標(biāo)圖解#110=360/#1-#21；G點(diǎn)相對(duì)于圖3中的A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角度為360/（#1），利用圖3計(jì)算的#21可直接計(jì)算#110。#111=-SIN[#110]*#115；G點(diǎn)X軸坐標(biāo)。#112=COS[#110]*#115；G點(diǎn)Y軸坐標(biāo)。到此為止，各個(gè)點(diǎn)就計(jì)算完成了，因齒形左右對(duì)稱，左半部分對(duì)應(yīng)的點(diǎn)不需要計(jì)算，編程是X軸取負(fù)值。G0Z100；IF[#32GE#10]GOTO100；如果銑刀半徑不小于齒溝圓弧半徑，程序執(zhí)行直接跳轉(zhuǎn)到程序結(jié)束，是質(zhì)量保護(hù)程序段。X0Y[#5/2+#32]；快速到達(dá)起始點(diǎn)，刀尖到工件外徑有0.5mm的距離，工件定位根據(jù)具體情況確定，可采用心軸加壓板式或采用自定心卡盤夾緊定位。Z5；WHILE[#100GE#101]DO1；循環(huán)語句，判斷Z軸是否到達(dá)終點(diǎn)。#109=0；坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的初始角度。G1Z#100；Z軸下降。WHILE[#109LT360]DO2；循環(huán)語句，判斷坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)是否到一周。G68X0Y0R#109；坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。G1X#22Y#23；刀心走到A點(diǎn)。G3X#25Y#26R[#16+#32]；刀心走到B點(diǎn)。G1X#28Y#29；刀心走到C點(diǎn)。G2X#30Y#31R[#13-#32]；刀心走到D點(diǎn)。G2X-#30R[#10-#32]；刀心走到D'點(diǎn)。G2X-#28Y#29R[#13-#32]；刀心走到C'點(diǎn)。G1X-#25Y#26；刀心走到B'點(diǎn)。G3X-#22Y#23R[#16+#32]；刀心走到A'點(diǎn)。G3X#103Y#104R#32；刀心走到E點(diǎn)，此段程序刀具沒有實(shí)際切削，刀具只作了一個(gè)“繞”的動(dòng)作，必須以圓弧半徑#32來“繞”，而不能以直線方式走到下一個(gè)點(diǎn)。G3X#107Y#108R[#5/2+#32]；刀心走到F點(diǎn)，沒有實(shí)際切削。G3X#111Y#1