[發明專利]一種面齒輪數控滾齒加工控制裝置及加工控制方法

有效

• 申請號: 201110053078.6
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102172790A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 王延忠;郇極;劉艷強;侯良威;鄒武
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23F15/06
• 分類號: B23F15/06;G05B19/19
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種面齒輪數控滾齒加工控制裝置，其特征在于包括：控制裝置(1)、滾齒機、數控回轉工作臺(10)、傳動機構(3)及面齒輪工件(9)；滾齒機包括床底座(8)、床身(4)、主軸箱(6)、滾齒刀(7)、上滑板(11)、下滑板(12)、主軸電機(5)和驅動電機(2)；床身(4)連接在床底座(8)上，滾齒刀(7)在主軸箱(6)上，主軸箱(6)與床身(4)相連接，數控回轉工作臺(10)通過上滑板(11)、下滑板(12)與底座(8)相連接，面齒輪工件(9)固定在數控回轉工作臺(10)上；所述傳動機構(3)包括聯軸器(21)、滾珠絲杠(22)、絲杠螺母(24)和執行機構聯接器(26)，驅動電機(2)通過聯軸器(21)與滾珠絲杠(22)相聯，絲杠螺母(24)在滾珠絲杠(22)上移動形成滾珠絲杠螺母副，絲杠螺母(24)通過螺釘(23)與執行機構聯接器(26)相聯接，執行機構聯接器(26)通過螺釘(25)與各種執行機構相聯接；控制裝置(1)包括工控機(13)、SERCOS卡(14)、控制面板(15)、SERCOS光纖(16)、KE整流供電模塊(17)、KW主軸控制模塊(18)、KW進給控制模塊(19)和PLC-IO模塊(20)；SERCOS卡(14)通過ISA插口安裝在工控機(13)上；控制面板(15)通過控制線與SERCOS卡(14)連接，并發出各種控制指令；SERCOS卡(14)通過SERCOS光纖(16)與KE整流供電模塊(17)和KW主軸控制模塊(18)、KW進給控制模塊(19)相連；KW主軸控制模塊(18)與主軸電機(5)連接；KW進給控制模塊(19)通過控制線與各進給電機連接；工控機(13)為控制裝置的核心部件，負責控制數據的計算和產生，SERCOS卡(14)負責數據的發送和接收；工作時，工控機(13)根據齒輪加工原理進行計算，得到各個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA插口將指令數據寫入SERCOS卡(14)，SERCOS卡(14)將指令數據通過SERCOS光纖(16)發送給KW主軸控制模塊(18)和KW進給控制模塊(19)，實現主軸電機和進給電機的控制，并接收KW主軸控制模塊(18)和KW進給控制模塊(19)反饋的電機實際位置數據，做閉環控制；滾齒刀(7)本身的旋轉實現滾刀的切削主運動，滾齒刀(7)隨主軸箱(6)在床身(4)上移動實現面齒輪滾齒加工的垂直進給運動，滾齒刀(7)轉動的同時面齒輪工件(9)圍繞自身的軸線旋轉運動實現分齒運動，面齒輪工件(9)隨數控回轉工作臺(10)的傾斜運動實現面齒輪加工過程中的螺旋升角的要求，面齒輪數控回轉工作臺(10)隨上下滑板在床底座(8)上的運動完成面齒輪加工的水平進給運動。

2.一種面齒輪數控滾齒加工控制方法，其特征在于實現步驟如下：

A.根據實際傳動需求，確定面齒輪滾齒刀(7)軸線和面齒輪工件(9)軸線的軸交角和偏置距；

B.調整數控回轉工作臺(10)位置使其滿足面齒輪滾齒加工要求所需的軸交角和偏置距，并固定數控回轉工作臺(10)；

C.將SERCOS卡(14)通過ISA插口安裝在工控機(13)上；工控機(13)根據輸入的加工程序及齒輪加工原理進行計算，得到各個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA插口將指令數據寫入SERCOS卡(14)；

D.控制面板(15)通過控制線與SERCOS卡(14)連接，工控機(13)讀寫SERCOS卡(14)上的端口地址，實現控制面板(15)的操作；SERCOS卡(14)通過SERCOS光纖(16)與KE整流供電模塊(17)和KW主軸控制模塊(18)、KW進給控制模塊(19)相連；SERCOS卡(14)將指令數據通過SERCOS光纖(16)發送給KW主軸控制模塊(18)和KW進給控制模塊(19)，實現主軸電機和進給電機的控制；

E.將KW主軸控制模塊(18)與主軸電機(5)連接；各KW進給控制模塊通過控制線與各進給電機連接；各KW進給控制模塊采用變頻調速的原理實現電機的速度控制，電機使用編碼器反饋轉動位置給KW進給控制模塊，從而實現位置控制；

F.根據實際加工要求在控制裝置(1)中設定加工參數，所述加工參數包括滾齒刀齒數、面齒輪齒數、加工過程垂直進給量和水平進給量；然后對面齒輪滾齒刀(7)進行對刀，完成面齒輪的數控滾齒加工。