全 文 ：第 vz卷 第 w期
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林 业 科 学
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锯齿齿形 ≤„⁄及数控加工
刘庆民
k北华大学交通建筑学院 吉林 tvustvl
刘晓荣 陈亚军
k吉林市农业广播电视学校 吉林 tvustvl
关键词 } 锯齿齿形 o≤„⁄技术 o‘≤指令 o数控加工
收稿日期 }t|||2s|2uz ∀
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Κεψ ωορδσ} ≥¤º·¨¨·«¶«¤³¨ o≤„⁄·¨¦«±²¯²ª¼o‘≤ ¦²°°¤±§¶o‘≤2º²µ®¬±ª
目前 o我国各种锯切刀具的最初齿形一般是经过冲压制造而成 o加工质量较差 o齿形表面有毛刺 o易
出现裂纹 o特殊齿形k模具l的设计及制造周期长 o不适宜单件 !小批生产 o刃磨工作量大 ∀对厚度较大 !
齿形复杂的锯齿 o加工困难 o生产成本高 ∀
本文研究的系统 o实现了设计 !绘图及 ‘≤ 编程k≤²°³∏·¨µ¶¦¬¨±¦¨ ·¨¬·¶ot|{xl一体化 o改进了常规的
设计制造工艺 o减轻了工人的劳动强度 o具有较好的实用价值 ∀
1 设计及制造环境
t qt 设计环境 绘图机 t台 o打印机 t台 ox{y微机 t台 o•¬±§²º¶|{操作系统 o„∏·² ≤„⁄ usss o前处理
程序 o后处理程序 ∀
t qu 制造环境 线切割机 t台 ∀
2 锯齿齿形 ΧΑ∆技术
本文用 „∏·²Œ≥°语言k孙江宏等 ot|||l对各种圆锯片 !带锯条和手工锯锯齿编制了通用程序 o运行
相应程序 o可完成齿形的设计计算及绘图 o并可形成 ‘≤程序的相关数据 ∀
u qt 图形数据的生成 本文以交互方式输入锯切刀具及齿形的原始数据 o如刀具类型 !齿形参数及结
构参数 ∀程序自动计算出每个齿形的坐标数据 o并在屏幕上绘制轮廓图形 ∀
设计者可编辑 !修改相应数据 o最后将实体数据提取出来 o输入到一个数据文件中 o以备后处理程序
调用 ∀
u qu 锯齿齿形的绘制 „∏·²Œ≥°是 Œ≥°语言和 ≤„⁄k李京江 ousss ~唐荣锡 ot||| ~汪诚波 ot||| ~吴义忠
等 ot||zl的有机结合体 o是实现微机自动绘图程序设计的基础 ∀
本系统根据锯切刀具的不同结构类型 o用 „∏·² Œ≥°语言编制相应程序 o根据刀具结构调用 „∏·²
≤„⁄绘图指令及数据文件中的数据 o绘制零件图 ∀可在绘图机上输出零件图 ∀
3 锯齿齿形的数控加工
v qt ‘≤程序的生成 本系统根据设备要求采用相对坐标指令生成 ‘≤ 程序 ∀运行该模块时 o系统判
断从数据文件中取出的数据类型k直线Π圆弧l并形成相应的指令 o一个齿形的 ‘≤ 指令生成后 o做 Ζk齿
数l次循环 o可生成全部齿形的 ‘≤ 程序 ∀由于刀具大小及毛坯尺寸的不确定性 o开始时通过人机对话
或手动设置参考点 o加工结束后钼丝要返回参考点 ∀
生成的 ‘≤指令以数据k 3 q‘≤l的形式存盘 o可在屏幕及打印机上输出并加以检验 ∀
v qu 刀具中心轨迹 本系统在数控线切割机上加工锯齿齿形 o刀具为钼丝 ∀ ≤„⁄部分形成的数据文件
是锯齿齿形的设计数据 o在实际加工时 o为得到正确的锯齿齿形 o钼丝中心相对设计齿形要有一偏移量
ϖ oϖ值为钼丝半径 Ρχ与单边放电间隙 ∆之和 ∀数控编程时 o可以视锯齿的设计齿形为钼丝中心轨迹 o
加工时利用控制台的/刀偏0功能设置刀具半径补偿量 ϖ o按设计齿形生成 ‘≤指令 ∀
这样 o‘≤程序可直接利用 ≤„⁄形成的数据来生成 ∀
v qv ‘≤程序的传输 目前 o一般的线切割机配置的微机内存很小 o主要用于形成 ‘≤ 指令 o不能进行
≤„⁄!≤„⁄Π≤„ 等工作 ∀
本文在较高档微机上完成 ≤„⁄o进而形成刀具路线和 ‘≤指令 ∀在传递 ‘≤程序时 o必须将记录 ‘≤
指令的数据文件名k 3 q‘≤l改变为k 3 qŒ≥’l o以便加工系统能够识别这一文件 o从而将 ‘≤ 程序k 3 q
Œ≥’l传输至机床 ∀
v qw 加工过程的仿真 机床控制系统本身带有模拟显示功能 o即在不启动机床的情况下 o在显示器上
模拟切割工件的情况 o便于操作者检验 ‘≤ 程序的正确与否 ∀模拟过程速度很快 o当发现个别错误时 o
可在加工系统上修改 ∀错误较多时 o退出加工系统 o修改 ‘≤ 指令的生成模块 o直至正确为止 ∀加工前
进行仿真 o可减少废品率 o降低生产成本 o提高综合效率 ∀ ‘≤程序经检验后 o即可启动机床进行加工 ∀
4 实验
本系统使用泰州机床厂生产的 ⁄Žzzxs2≤w数控电火花线切割机进行加工 o该机床的 Ρχ € s1s|
°° o∆€ s1st °°∀设计的齿形为折背齿圆锯片 o如图 t所示 o锯片孔径 δ € ux °° ~锯齿前角 Χ€ usβ ~楔
角 Β€ wxβ ~齿槽圆半径 Ρ € u1x| °° ~齿高 η € ts1vx °° ~齿数 ν € ys ~锯片厚度为 t1y °°∀运行有关模
块 o可得数据文件和 ‘≤指令 ∀
图 t 折背齿圆锯片
ƒ¬ªqt ≥±¤³¥¤¦®¦¬µ¦∏¯¤µ¶¤º¥¯¤§¨ 图 u 加工样件
ƒ¬ªqu • ²µ®¨ § ¬¨¤°³¯¨
加工出的锯片如图 u所示 o全部设计过程只需几分钟k包括出图l o切齿时间 t1x «∀
5 结论
本系统利用 „∏·²Œ≥°语言将锯齿齿形的 ≤„⁄技术与 ‘≤编程集成 o对设计及制造一体化技术做了
有益的偿试 ∀用高级语言实现了自动编程 ∀
由于采用线切割进行加工 o故加工速度慢 o因此该技术特别适合中小尺寸 o单件或小批量k不超过
tss件l或特殊齿形产品k如变齿距 !变齿高l的设计制造 ∀如对某些参数变化时 o分析刀具的噪声 !寿
命 !振动及有限元件分析等影响时 o可用该技术生产不同参数锯齿 o也可用来生产常规刀具的模具 ∀
若用 t台线切割机加工 tss件刀具齿形 o需 tys«kus§l o材料费 xss元 o工资 tsss元 o工艺费用 xsss
vwt 第 w期 刘庆民等 }锯齿齿形 ≤„⁄及数控加工
元 o共 yxss元 ∀而常规冲压生产时 o仅模具的设计制造周期即为 vx §k设计计算 !出图 !毛坯制取 !机加 !
热处理 !磨削等l o而模具 t项费用即达 w ≅ tsw 元 ∀若为单件k或十几件l o其经济效益更为显著 ∀
本系统解决了锯切刀具齿形的 ≤„⁄!数控编程及制造一体化问题 ∀操作非常灵活 o只须输入某些
设计参数 o立即可得设计结果及 ‘≤ 程序 o不需模具 o加工精度高 !表面无毛刺及裂纹 ∀系统界面好 o用
户可根据特殊需要自编模块介入本系统 o为特殊参数锯切刀具k模具l齿形的单件 o小批生产及科学试验
提供了较好的工具 ∀
参 考 文 献
李京江 q•¬±§²º¶系统下的线切割编程控制软件的设计 q≤„⁄Π≤„ 计算机辅助设计及制造 qusss ott
孙江宏 o丁立伟 o米 洁 q∂¬¶∏¤¯ Œ≥° • tw ∗ usss编程及应用 q北京 }科学出版社 ot|||
唐荣锡 q≤„⁄Π≤„ 技术 q北京 }北京航空航天大学出版社 ot|||
汪诚波 q基于 „∏·² ≤„⁄数控编程系统 q制造技术与机床 ot||| ot
吴义忠 o李广安 o胡元庭 q机械 ≤„⁄参数化绘图的一种方法 q机械设计 ot||z ott
≤²°³∏·¨µ¶¦¬¨±¦¨ ·¨¬·¶}„±¬±·µ²§∏¦·¬²±·²¦²°³∏·¨µ) „¬§¨§§¨¶¬ª± ¤±§ °¤±∏©¤¦·∏µ¨ q’¬©²µ§²±§²±}…¯¤¦®º¨¯¯¶¦¬¨±·¬©¬¦³∏¥¯¬¦¤·¬²±¶ot|{x
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