[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

技術領域

本發明涉及一種新型齒輪-面齒輪數控滾齒加工控制裝置及加工控制方法，適用于任何軸交角的面齒輪數控滾齒加工。

背景技術

由于面齒輪可以采用插齒、滾齒和磨齒的加工方法加工，而國外對面齒輪加工技術實行嚴格保密，致使其加工技術在國內還未能掌握，國內已認識到面齒輪傳動的優點和廣泛的前景，并進行了一些基礎理論的工作，但由于國內在面齒輪加工的能力方面不夠，嚴重地限制了面齒輪傳動的深入研究，阻礙了面齒輪的傳動實驗和應用的進程，目前國內對面齒輪滾齒加工還沒有一個系統的研究。國內對面齒輪的插齒加工方法比較深入，南航和北航都對傳統的插齒機進行了改進，實現了面齒輪插齒加工，北航已建立面齒輪插齒加工專用機床，但是插刀插齒的切削不連續，而且齒條刀齒數固定，而被加工齒輪齒數為任意，它們之間存在矛盾，使得插齒效率低，且精度不高，為了避免矛盾和機床復雜化，提出滾齒加工方法。在滾齒加工中，滾刀相當于軸截面為直線齒形的螺桿，滾刀旋轉時，相當于直線齒廓的齒條沿其軸線方向連續不斷移動，可以加工任意齒數的齒輪，簡單快捷，再加上數控加工方式的應用，從而既可以提高面齒輪加工精度，又可以提高面齒輪的加工效率，目前國內還沒有面齒輪滾齒加工專用控制裝置和加工方法。

因此，目前尚缺乏一種面齒輪滾齒加工方法及相應的控制裝置來加工出高精度的面齒輪，本發明為面齒輪滾齒加工專用設備的發展提供了一套較為具體的控制裝置及方法設計。同時，由于滾齒原理和磨齒原理的相似或相同，使得開展面齒輪滾齒加工技術的研究為面齒輪磨齒加工的研究奠定了基礎。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種面齒輪數控滾齒加工控制裝置及加工控制方法，實現面齒輪的高效滾齒加工。

本發明的技術解決方案：一種面齒輪數控滾齒加工控制裝置，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。

一種面齒輪數控滾齒加工控制方法，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；