HIR低重心导轨滑块LMW17CA 21 35CR LR3475C
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青岛海瑞卓越工业科技有限公司
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LR2562B LR2562B-K LR3070B LR3070B-K LR40102B
LR40102B-K LR40126B LR40126B-K LR52140BLR124133B
LR3050K LR3662K LR4575K LR5585K
LR68105K LR82145K
SR1540RN SR2050RN SR2560RN SR3270RN
SR4087RN SR50125RN
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN北方奔跑重慶變速器公司承接了如圖1所示的鏈
輪加工，銑削外形擺設在引進的辛辛那提馬750型立式加工中間上舉行。分析零件圖可以看出，該
零件在圓周上勻稱散布了8個雷同的槽，全部是圓弧連接。要是根據直接編程要領，則要謀略大量
的圓弧切點坐標。雖然可以用繪圖軟件用作圖法求這些切點的坐標，但在沒有自動編程軟件的環境
下，這些點的坐標數據量還是比力大的。要是全部用手工方式，不光費時，而且容易墮落。能不能
利用機床數控統自身的成果來簡化編程，提高事情效率呢？
1
圖1 鏈輪的零件圖
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN馬750加工中間接納辛辛那提的ACRAMATIC
850MC數控統。雖然該統開辟時間較早，但其資助編程成果還是很強的，有多種算數運算、函數運
算、序次控制、坐標旋轉等豐富的編程成果。機動運用這些成果，應該是可以大概實現簡化編程的
目的的。
二、相幹指令介紹
以下緊張介紹850MC數控統的有關指令，對FANUC 0統的相應指令也作簡要介紹。實際上，當代
數控統根本上都具備這些成果，只是表現要領有所差異。
1.賦值指令
850MC統的賦值指令爲G10，其格局爲：
G10=[T1] V123.45；將值123.45存儲于臨時變量T1中，即[T1]=123.45
G10=[T2] V[T1]+1.23；將臨時變量T1的值與數值1.23之和存儲于臨時變量T2中，即[T2]=124.68
G10=[T3] V[T1]+[T2]；將臨時變量T1加上T2之和存儲于臨時變量T3中
850MC數控統共有從T1至T32共32個臨時變量。
FANUC 0統也有多少大衆變量（#100～#149、#500～#531）。賦值指令更容易明白，如
#100=123.45 或 #101=#102等。
2.轉移指令
G11 轉移指令，可分爲帶條件轉移指令和無條件轉移指令。
(1)無條件轉移
G11 L100是無條件轉移指令，L後的值爲轉移標號，轉移之處利用Q帶標號，如Q100。若向G11步調
段之後轉移，L後不帶標記；若向前轉移，則L後要帶“－”號。Q標號不帶標記。比方，向後轉移
：
N1210 …………
N1220 G11 L100；
N1230 …………
N1240 …………
N1250 Q100；
向前轉移：
N1410 Q200；
N1420 …………
N1430 …………
N1440 …………
N1450 G11 L－200；
標號的值可爲恣意整數。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RNFANUC 0統利用“GOTO nnnn”指令，此中“
nnnn”爲步調序次號，不帶標記，如“GOTO 1000”表現轉移至N1000步調段。
(2)條件轉移
G11 E[T1]<8 L100是條件轉移指令，L100的意義同上。此中的E[T1]<8爲條件測試表達式，E爲
要害字。關運算符共有“>”、“<”、“=”及“<>”四種，分別表現大于、小于、等于和不等于
。
G11 E[T1]<8 L100表現：要是臨時變量T1的值小于8，則向後轉移至標號Q100之步調段。
FANUC 0統利用“IF [#100 LT 8] GOTO 1000”來舉行條件轉移。此中的關運算符用“GT”、“GE
”、“LT”、“LE”、“EQ”和“NE”分別表現大于、大于等于、小于、小于等于、等于和不等于
。
3.循環指令
850MC統沒有循環指令，但可以利用條件轉移指令來實現循環成果。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RNFANUC 0統利用“WHILE .... DOn”加
上“ENDn”實現循環成果。此中的n=1～3，可以明白爲循環體標號，“DOn”和“ENDn”必須配對
利用。循環布局可以嵌套至多三層，但不能交錯。比方：
WHILE[#100 LE 8] DO1
…………
END1
表現當#100變量的值小于等于8時則實行循環體中的步調段。
4.坐標旋轉
850MC統利用如下指令來舉行坐標旋轉（此中的左右括號是必需的）：
（ROT，G0 X0 Y0 A45）
此中，ROT爲坐標旋轉指令；G0表現旋轉角度爲增量要領，G1表現旋轉角度爲絕對要領；X、Y
爲旋轉中間坐標，A爲旋轉角度。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN坐標旋轉的取消可用指令（ROT，G1 A0）、
步調中帶“：”的同步段或按操作面板上“數據光複”鍵。步調結束也自動取消坐標旋轉。
FANUC 0統利用G68 X_ Y_ R_指令實現坐標旋轉成果。X_、Y_爲旋轉中間坐標，R_爲旋轉角度
，而旋轉角度的增量要領、絕對要領的選擇則在統參數#041的0位（低位）中設定，若該位設爲1，
則旋轉角度爲絕對要領；若爲0，則用G90/G91要領決定。G69指令取消坐標旋轉。
三、辦理方案
由于零件8個槽在圓周上勻稱散布，我們可以思量只編寫此中一個槽的步調，然後利用循環布
局，8次旋轉零件坐標，就可加工出零件的全部表面了。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN如圖2所示，求出一個槽的全部點坐標值，
編寫該部門的表面銑削步調。再綜合運用上述相應指令，生成的零件加工步調如下。
金屬切削進程是具與工件相互作用的進程。在機床—夾具—具—工件構成的加工統中，合理選用
具非常緊張。具的團體布局、切削刃質料與多少形狀都市直接影響具利用壽命、工件加工質量和切
削生産效率。因此，在切削進程中，具應具有較高的強度、良不壞的韌性、較長的壽命以及良不壞
的工藝性。對具強度舉行理論分析，相識具內部的應力應變狀態，不但有利于在加工進程中合理選
擇具，而且可爲進一步改進具內部受力狀態、提高具利用壽命提供理論依據。
2、 有限元數值分析軟件ANSYS簡介
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN有限元數值分析軟件(ANSYS)將當代數學、
力學的根本理論與有限元分析技能、謀略機圖形學和優化技能相聯合，具有豐富、完善的單元庫、
質料模型庫和求解器，可利用數值模擬技能高效求解種種布局動力、靜力和線性、非線性問題。
ANSYS作爲一種有限元分析軟件，已成爲CAE和工程數值模擬的有效東西，是當今CADFCAEFCAM軟件
中的主流産品之一。
利用ANSYS舉行有限元布局的力學分析時，議決對所施加的載荷舉行數值模擬，分析應力應變
會合區，從而到達強度分析和優化計劃的目的。ANSYS求解的三個緊張步驟爲：創建有限元模型(前
處理懲罰)→施加載荷並求解(求解)→查察分析結果(後處理懲罰)。
3、 具力學模型的創建
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN在金屬切削進程中，當具切入工件時，使被
加工質料産生變形並形成切屑所需的力稱爲切削力。切削力的大小直接影響具、機床、夾具的計劃
與利用。切削力包羅降服被加工質料變形時孕育産生的彈性和塑性變形抗力、降服切屑對具前面的
摩擦力以及具背面對加工外貌和已加工外貌之間的摩擦力。
1
圖1 具受力分析表示圖
爲便于分析、謀略和測量具受力環境，可按切削主活動速度偏向、切深偏向和進給偏向創建空
間直角坐標，將切削合力Fr在該坐標中分析成三個分力，即主切削力Fz——切削速度偏向分力(切
向力)、切深抗力Fy——切深偏向分力(徑向力)和進給抗力Fx——進給偏向分力(軸向力)(見圖1)。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN主切削力Fz是大的分力，也是計劃、利用具
的緊張依據，同時還可用于驗算機床、夾具緊張零部件的強度、剛度以及機床電機功率等。切深抗
力Fy並不斲喪功率，緊張對工藝統的變形及零件的加工質量孕育産生影響，但當機床—夾具—具—
工件組成的工藝統剛性不夠時，Fy是造成零件變形和加工振動的緊張因素。進給抗力Fx緊張作用于
機床進給統，是驗算機床進給統緊張零部件強度和剛性的緊張依據。
4、 具強度有限元分析實例
車是應用普遍的金屬切削具之一，緊張用于車削加工種種回轉外貌和回轉體端面等。下面以典
範的外圓車爲例，應用ANSYS對具強度舉行有限元數值模擬分析。
(1)試驗參數
接納硬質合金車在C630臥式車床上舉行車削試驗。工件質料爲的碳素鋼。選取具多少參數：杆
質料：45鋼；杆多少尺寸：B×H=20mm×25mm，L=150mm。片質料：YT15；車緊張角度：前角 ，具
質料的呆板性能：強度極限：600Mpa；屈服極限：355MPa；彈性模量E=206GPa；泊松比=0.27。切
削用量：切削速度)vc=100m/min，進給量(或進給速度)f=0.5mm/r，背吃量
(2)分別單元格
根據具的多少尺寸，在ANSYS交互模式下創建具有限元實體模型。
1
圖2 有限元網格圖
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN議決ANSYS自帶的自順應網格分別要領舉行
單元格的分別，自定義單元長度。接納八節點六面體Solid45單元範例(該單元範例便于施加載荷，
且謀略精度較高)，將車分別爲1569個節點、6934個單元(見圖2，單元分別較密是爲了更明白地表
現應力會合區)，並作如下假設：
* 將杆和片質料視爲一體，便于模擬加載分析和謀略。
* 謀略中假定質料爲線彈性，即不産生屈服。
* 具在切削進程中會受到肯定的打擊和振動，思量到這種打擊和振動的有限性，爲簡化謀略，
視具在切削進程中某時間爲靜應力散布。
* 在切削進程中，具因劇烈摩擦會孕育産生高溫，但爲便于謀略，暫不思量溫度場影響。
(3)模擬加載求解
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN由于切削力的影響因素較多，謀略較龐大，
加之現在所用切削力理論謀略公式是在馬虎了溫度、正應力、III變形區的變形與摩擦力等條件下
推導出來的，與實際切削狀態差異較大，故只能用于切削力的定性分析，不宜用于實際謀略。因此
，根據本實例的原始試驗數據，接納一個文獻中的實行公式，謀略出三個切削分力的經曆值分別爲
：
根據上述分析，按切削條件惡劣的極限環境(即會合作用于尖一點)舉行模擬加載，在具末了施
加全部束縛(這樣並不影響分析結果)。
(4)結果分析
議決ANSYS的靜載荷謀略，可得到圖3所示具內部應力散布圖、圖4所示尖部門應變散布圖和圖5
所示全部自由度解USUM散布圖(位移等值線圖)。
1
圖3 車應力散布表示圖 圖4尖部位應變散布圖 圖5位移等值線圖
由圖3可知，車大應力點位于尖部位(21節點處)，大應力值爲676MPa，大應力點的坐標爲(-
0.025，-0.008，0.002)。接納類似要領，可謀略出尖處的大應變值爲0.00426m。由圖5可知，大合
位移DMX=0.609，謀略結果與實際環境符合。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN由于上述分析結果是在極限條件(切削力會
合作用于尖一點)下得到的，且接納ANSYS線性分析，因此得出的大應力值略大于強度極限值仍應屬
于容許範疇。如舉行ANSYS非線性分析，則大應力值應在許用應力範疇之內，且分析結果會更爲精
確。
由于尖部位爲大應力點，由此可知具破壞的緊張情勢爲尖和刃破壞，因此選用高強度片質料對
付增長具強度黑白常須要的。由于切削進程中會孕育産生高溫，且具與工件質料之間存在較大壓力
，因此當溫度和應力到達肯定水通常，在應力大處就大概孕育産生刃點蝕以及具質料塑性變形，使
加工精度難以包管，爲此必須調解切削參數以低沈應力，以包管具在穩固的切削狀態下事情。別的
，由于尖部位應力大，磨損緊張，將直接影響加工質量，因此必要及時查抄具狀態並舉行具補償。
以上述分析爲理論依據，即可在切削加工中精確選擇和利用具，合理調解切削參數。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN爲了更明白地闡明應力會合處的應力散布狀
態，還可利用ANSYS沿應力大處的縱切面外貌節點作切片，以表現截面應力變革曲線。由于本文分
析的車布局較簡略，故從略。
齒輪滾的短有效切削長度是指能切出齒輪全齒高所需的滾短軸向長度(L0t)min。在齒輪加工中，必
要謀略滾短有效切削長度的環境許多。如滾切雙聯齒輪的小齒輪時，若小齒輪爲斜齒輪且與大齒輪
相距很近，則需驗算滾滾切小齒輪時是否會與大齒輪相碰。滾外徑越小，軸向長度越短，與大齒輪
相碰的大概性就越小。但是，滾外徑過小會影響齒根鍵槽部門的強度(此時可思量將滾與軸做成一
體)；別的，如滾軸向長度過短，大概無法切出完備的小齒輪。因此在這種環境下必要謀略滾的短
軸向長度。別的，(L0t)min也是謀略滾齒部總長度(思量串長度)的根本。
1 謀略要領
根據圖1 可推導謀略出滾切直齒輪時的(L0t)min。對付平凡精度的滾，由于螺旋升角很小，可認爲
法向齒形角等于軸向齒形角。設過切點P 的齧合線與齒輪齒頂圓直徑的交點爲a，與滾齒頂線的交
點爲b，則工件齒形在齧合線a與b點之間形成。過a點作齧合線的垂線與滾齒頂線交于c'，設c' 外
側的滾齒頂齒角爲c，則滾齒部沿法向的短距離(即不需串即可切出齒輪全齒高的利害度)爲
(L0n)min=2(pm/2+CE)=pm+2L3 (1)
圖1
謀略時之以是代入滾法向齒距的一半(pm/2)，是因爲假設滾的齒頂高等于其齒根高。雖然實際上並
不要求滾齒頂高肯定等于其齒根高，只要求滾齒全高大于工件齒全高、滾齒頂高等于工件齒根高即
可(工件齒根高爲( fa1+c1)m，此中fa1爲工件齒頂高數，c1爲徑向間隙數，齒根位置如圖1 中RS所
示)，但代入工件齒根高RS舉行謀略比力貧苦。爲簡化謀略，沒幹系假設滾齒根高等于滾齒頂高，
此時RS=pm/2。由于實際滾齒根高通常小于工件齒根高，因此按式(1)算出的滾(L0n)min值稍有增大
，謀略結果更爲甯靜。
由圖1可知，爲使滾切出完備齒形，必須餍足L3≥L2，因爲必要謀略滾的利害度，故可取其極限環
境L3=L2。L2爲實際加入切削的長度，在加工雙聯齒輪舉行驗算時即取此長度，其謀略公式爲
L2 =L1+Qa=L1+QC'tana1
=L1+EN tana1=L1+(NP+ME-PM)tana1
=L1+[L1tana1+(fa1+c1)m-x1m]tana1
=(tan2a1+1)L1+(fa1+c1-x1)mtana1
(2)
式中：L1=Ra1sin(aa1-a1)
Ra1——工件的齒頂圓半徑
aa1——工件的齒頂圓壓力角，cosaa1=rb1/Ra1=mz1cosaa1/Ra1
求得L2後，取L3≥ L2，代入式(1)即可求出(L0n)min，滾的軸向利害度則爲
(L0t)min=(L0n)min/cosg0 (3)
式中g0——滾的螺旋升角
由于g0通常較小(約3°，cos3°≈0. 9986)，而滾短有效切削長度後要圓整到mm，因此也可直接將
(L0n)min作爲(L0t)min。
上述公式雖是按滾切直齒圓柱齒輪的環境推導出的，但若將有關參數換成法向參數，以當量齒輪代
替工件，也可將其類似用于斜齒圓柱齒輪的謀略。如需驗算滾切雙聯齒輪時小齒輪是否會與大齒輪
相碰，則應以式(2)算出的L2的兩倍作爲(L0t)min，即(L0t)min=2L2是加入切削的滾利害度。式(1)
算出的值則是不串時滾應有的利害度。
2 應用實例
例1：我廠不停齒輪工件的參數爲：da1=96.2mm，徑節P=8(即m=3.175mm)，z1=29，a1=20°，齒全
高h1=5.733mm，齒頂高ha1=2.06mm。用外徑爲90mm、分度圓直徑D0=82. 654mm 的單頭滾滾切該齒
輪，求該滾齒部的利害度。
解：首先求出工件齒頂圓壓力角aa1：
cosaa1=mz1cosaa1/Ra1=0.8993991382
aa1=25.9208°
L1=Ra1sin(aa1-a1)=4.96mm
工件齒根高數爲
fa1+c1=(h1-ha1)/m=1.15
L2=(tan2a1+1)L1+( fa1+c1-x1)mtana1=6.94mm
因爲L3>L2，故取L3=7。則滾的法向利害度爲(L0n)min=pm+2L3≈24mm滾爲單頭，其螺旋升角爲
g0=arcsin(m/D0)=2.201452653
則(L0t)min=(L0n)min/cosg0=24.01mm
可見，將(L0n)min作爲(L0t)min帶來的誤差極小，可馬虎不計。
由上述謀略可知，對(L0n)min值影響較大的是L1=Ra1 sin(aa1-a1)，對L1影響較大的則是Ra1和aa1
。工件越大，Ra1和aa1也越大，滾的(L0n)min就越長。別的，由式(2)可知，工件的齒根高越大，
其變位數越小(本例中x1=0)，滾的(L0n)min也越大。
HIR十字导轨滑块LME15 LME30 LR3050K SR50125RN例2：斜齒輪的mn=3.5mm，an=20°，z1=100，
b1=60°，h1=7.875mm，ha1=3.5mm(爲分析各參數對(L0n)min的影響，對b1等參數略有誇大)。設工
件爲雙聯齒輪，爲驗算加工時是否會與大齒輪相碰，求滾切該齒輪滾的
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