马爱兵1，于海玲2
(1.包头职业技术学院 车辆工程系，内蒙古 包头 014035；2.包头北方工程机械制造有限责任公司，内蒙古 包头 014030)
摘 要：链轮是链传动设备上的核心零件，而链传动又是物料搬运输送机上的关键传动部件。为了保证传动的平稳及输送物品的均匀，既要求链轮的单齿轨迹精度，又严格要求其齿距角的等分。对于滚子链结构的链轮，如果在普通铣床上进行加工，链轮齿形轨迹和齿距角很难得到保证。在普通滚齿机上加工时，受链轮滚刀截面尺寸较大的影响，链轮产生较大的振动，导致链轮的加工效果并不理想。在使用数控机床加工的探索过程中，研究了如何利用数控系统的功能编制合理的加工程序、缩短程序长度、优化程序结构。通过滚子链轮齿形数控铣削加工工艺的编制与实施，说明数控铣削在类似零件加工中起到的作用，并由此介绍了有相同结构要素并以一定规律分布的零件数控加工时循环编程的技巧。
关键词：链轮；数控铣削；循环编程
链轮是链传动设备上的核心零件，而链传动又是物料搬运输送机上的关键传动部件，为了保证传动的平稳及输送物品的均匀，既要求链轮的单齿轨迹精度，又严格要求其齿距角的等分。对于滚子链结构的链轮，在普通铣床上进行加工，链轮齿形轨迹和齿距角很难得到保证。在普通滚齿机上加工时，受链轮滚刀截面尺寸较大的影响，链轮产生较大的振动，加工效果不理想[1]。
铣削是机械加工最常用的方法，它包括平面铣削和轮廓铣削。铣削加工使用数控机床的目的主要是解决复杂的和难加工工件的加工问题。把用普通机床可以加工，但效率不高、效果不好的工件改用数控机床加工，可以提高加工效率[2]。特别是对于轮廓铣削，由于数控机床具有插补的功能，因此能够运用给定的数字函数来模拟曲线上分割出的线段，如直线、圆弧或高次曲线，在被加工轨迹或轮廓上的已知点之间，进行数据点的密化，然后通过数控系统控制机床进行加工。特别是在加工具有相同结构要素并以一定规律分布的零件时(如链轮)，采用数控铣削加工具有加工精度高、加工效率高的特点。下述以链轮齿形的加工为例，说明数控铣削在此类加工中的作用及应用技巧。
滚子链传动是应用较广的一种机械传动，它是有中间挠性件的非共轭啮合传动。链轮是链传动设备上的核心零件，链轮上制有标准齿形的齿，齿廓的几何精度既影响传动质量，又影响使用寿命。
为了保证传动的平稳性，链轮的加工既要求单齿齿形的精度，又要求所有轮齿按圆周均匀分布。在以往的加工中，只能依靠手动分度装置及成形刀具来保证链轮的加工精度，加工误差较大。而采用数控机床加工，具有加工精度高、按程序加工人为因素少的优点，不仅能够保证产品质量，还能减少加工周期，降低刀具成本。
2.1 零件结构
链轮结构如图1所示。链轮齿形加工主要参数如下：齿数Z=38；分度圆直径d=192.24 mm；节距P=15.875 mm；测柱直径d1=10.16 mm；量柱测量距MR=202.4 mm；滚子直径d=10.16 mm；齿形依据GB/T 1244—1985[3]。链轮齿槽主要尺寸如图2所示。
图1 链轮结构图
图2 链轮齿槽主要尺寸图
2.2 加工工艺流程分析与制定
链轮的加工主要是车削加工和铣削加工。该零件车削较为简单，车削时主要注意链轮内孔与外圆的同轴度，为后续加工做好工艺基准；零件铣削采用数控铣削加工完成。由于车削加工后链轮齿形还有较大的加工余量，为了提高加工效率，数控加工分为粗加工和精加工等2个部分：粗铣加工先采用直线加工去除余量；精铣加工按照零件工艺参数，通过编制数控加工程序完成链轮的齿形加工。
2.3 数控铣削加工工艺分析
链轮的38个齿沿圆周方向均匀分布，可采用循环加工来实现。链轮齿顶要比齿根部加工余量大，选用粗、精铣程序分开的方法可大大提高加工效率。链轮的齿廓是单个齿沿圆周方向规则排列，因此在数控编程中可以将角度作为可变参数，设为R1，加工单个齿槽的程序段不变，作为循环程序段，每次循环通过改变角度参数来加工出下一个齿。利用条件语句IF GOTOB或GOTOF来循环实现(GOTOB是向前跳跃，GOTOF是向后跳跃)。
采用经济型数控铣床，数控系统为SIEMENS802D；刀具选用φ10的普通立铣刀进行粗加工，φ8的硬质合金刀进行精加工。
数控加工程序编制前首先应选择加工零点，根据设计基准及使用基准采用链轮内孔中心作为加工基准，即加工零点。
粗加工程序如下。
G90 G54 G0 X0 Y0
Z100
M03 S600
M08
T1
D1
G0 X0 Y110
Z10
G01 Z-9 F100
R1 = 0
AA1：
ROT RPL = R1
G01 Y97
G0 Y110
R1 = R1+360/38
IF R1 < 360="" gotob="">
G0 Z100
M09
M30
精加工程序如下。
G90 G54 G0 X0 Y0
Z100
M03 S800
M08
T1
D1
G0 X0 Y110
Z10
G01 Z-9 F100
G01 G42 X8 Y105
R1 = 0
AA1：
ROT RPL = R1
G01 X8.32 Y100.42
G03 X6.36 Y97.52 CR = 7.2477
G01 X5.95 Y96.4
G02 X4.11 Y93.01 CR = 13.283
G02 X-4.11 Y93.01 CR = 5.155
G02 X-5.95 Y96.4 CR = 13.283
G01 X-6.36 Y97.52
G03 X-8.32 Y100.42 CR = 7.2477
R1 = R1+360/38
IF R1 < 360="" gotob="">
G0 Z100
M09
M30
使用投影检测法检测数控铣床加工的链轮，完全符合产品设计要求。采用数控机床加工链轮，不仅提高了零件加工的精度，加工效率也比采用普通机床加工提高了近一倍。
参考文献：
[1] 纪雪林,安福新.链轮数控切割延迟裂纹原因分析及控制对策[J]. 新技术新工艺, 2015(9): 114-115.
[2] 王永章,等.机床的数字控制技术[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1995.
[3] GB/T 1244—1985，传动用短节距精密滚子链和套筒链链轮 齿形和公差[S].
责任编辑 郑练
Practical Application of CNC Milling Machining Process Sprocket
MA Aibing1, YU Hailing2
(1.Mechanical Engineering Department, Baotou Vocational & Technical College, Baotou 014035 China; 2.Baotou North Engineering Machinery Manufacturing Co., Ltd., Baotou 014030, China)
Abstract：Chain drive sprocket is a core part of the device, and the chain drive is a mine with a key on the conveyor drive component. In order to ensure the smooth transmission and distribution uniformity of the article, both single tooth sprocket trajectories require precision, and the strict requirement is needed in the pitch angle decile. For the structure of roller chain sprockets, on the general milling machining, the sprocket tooth and the tooth angle trajectories are difficult to guarantee. In the general hobbling processing by sprocket hob section of a larger size, a chain wheel vibration is generated during the processing, leading to a chain of processing results which are unsatisfactory. When using CNC machining process of the exploration, how to use the function of preparation of CNC reasonable processing procedures, shorten the length of the program, and optimize the structure of the program become the key programming. By CNC milling roller sprocket tooth preparation and implementation process, indicating CNC milling machining parts play in a similar role, and thus introduce the same structural elements and to a certain regular distribution of parts CNC machining cycle programming skills.
Key words：sprocket wheel, CNC milling, cycle programming
中图分类号：TG 54
文献标志码：B
作者简介：马爱兵(1965-)，女，教授，高级工程师，主要从事车辆设备的研究与设计及机械制图CAD的教学等工作。
收稿日期：2016-09-20
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