对大模数齿轮精铣齿形的数控加工

2011-08-15李兆君

科技传播 2011年5期

李兆君

沈阳东基工业集团有限公司，辽宁沈阳 110045

在采煤机行走箱内的行走轮中，大模数齿轮是比较关键的部件，大模数齿轮就是通过马达的不断转动，其动力经过了一系列的传输，经过了一对小型直齿轮的传动逐渐减速之后，最后再利用双行星的减速器直接把扭矩传送到行走的驱动轮之上，经行走轮与驱动轮与运输机上的销排的相互啮合，就实现了驱动采煤机的正常运行。

1 大模数齿轮的设计路线与加工要求

1.1 加工精度

齿面的渗碳设计深度通常为2.5-3，芯部的硬度值为HRC36-42，而淬火的硬度则为HRC58-62。齿形的误差要≤0.15，齿圈的直径方向的跳动误差值为≤0.24，节距的误差也要≤O.17。

1.2 加工工艺路线

1锻→2车→3热（正火、高回）→4铣（粗、精铣齿形）→5划→6磨→7钳→8热（淬火）→9车→10热（渗碳） →11钳→12车，工序4铣齿形的工序有：方案一、在数控的电火花线切割的机床上加工，其效率比较低，而机床成天都在运转，需要64小时的时间；方案二、在螺旋铣床上的加工，目前很多公司都缺少这么大模数齿轮的加工螺旋铣床，方案三、在VMC1500的数控立式加工中心加工，程序控制，自制胎具，自动如同走刀加工，需要时间比较短，效率高，完全能够满足机床加工过程中的精度要求。这里笔者选择了方案三。

2 VMC 1500立式加工中心

VMC1500立式加工中心属于一种新型、高效率、高精度的数控机床，VMC1500立式加工中心是柔性加工系统（FMS）中最普遍的配备的机种。机床配置具有其行业较为先进的FANUC系统，囊括了常规加工与精致加工于一体，在工件的加工过程中，能够一次性装夹之后，同时可以连续自动运转，从而完成铣、钻、铰、镗及攻丝等一系列的工序加工，所以它比较适合用于一些比较复杂的凸轮零件加工和三维空间曲面的模具的加工；同时还能满足中小批量或者大批量的生产规模。

2.1 主要参数与规格

工作台x轴的行程参数为1500（ram）、工作台的面积标准为800 X 1700（ram）、工作台上的Y轴行程距离为800（mm）、机床配置的数控系统为FANUC-OI-MC的系统、主轴箱上的Z轴行程距离为700（mm）、以上数据都是符合VMC1500立式加工中心行走轮的所有加工条件。

2.2 加工准备

准备-夹具，夹具由底板和定位盘两部分所组成的。工作台用T形槽与底板两端开槽螺栓紧固，底板与定位盘连接处有定位的直口，依据螺栓连接和紧固，行走轮内孔间隙与上端外圆相互配合实现定位的，中间通过一个长螺栓进行固定，其螺栓装入行走轮和内孔上端，面有还应该上盖，再通过螺母把所有的零件进行锁紧。加工的时候零件一定要摆放到以划中心线作为对刀标准点，然后根据沿图中的箭头所标注的路线进给，直到返回到对刀点。刀具的选用通常都是ø40合金立铣刀。

2.3 加工编程指导书

我们根据其零部件的图样，结合其上所给出的所有圆柱齿轮参数进行数据设置，然后再进过使用电子图板绘图，利用软件把所画的渐开线齿轮的全部功能逐一打开，然后根据参数表将所有的数据输进去，这样就能画出实际的运行图形，最后再在渐开线得一侧，即齿形上（不包括齿跟圆弧段）选取26个不同的点，然后跟据三点确定一个圆的原则，在两个点之间取第三个点，通过此方法找出所有点的圆心坐标，在跟据FANUC-OI-MC系统的编程指令，进行下一步的编写编程指导书。通常情况下都是先算出了行走路线中圆弧终点的圆心坐标的相对起点的增量。

其中03l4和O315是子程序，主程序是0313，执行0313主程序时，当走到子程序O3l4段的时候，0313程序的所有语句都走的是每一段小圆弧，他们走完一个齿形之后，才能回到0313接着再调用子程序03l5，0315子程序的语句是以XO、YO为中心旋转25.714度，之后才回到了子程序0323上接着进行加工的，重复上述调用子程序十三次，才能回到主程序0313上，只有此时才属于完成了所有走轮的加工。G40取消刀具补偿，G17是XY平面选择，G90绝对值编程，PXX是子程序号，GO3逆时针圆弧，OXXXX是程序号，GO1直线， NXXX是顺序号， GO2是顺时针圆弧， G41刀具半径补偿左侧，M3主轴正转， G80固定循环取消，G42刀具半径偿右侧，G43刀具长度正向补偿，G21毫米输入G68旋转变换G69旋转取消，MOO主程序停止，M98调用子程序，G49刀具长度补偿取消，IJ是圆心相对圆弧起点的坐标增量，FXX是进给速度mm/min，SXX是主轴转速r/min，M99子程序停止。