全数控锥齿轮铣齿机切齿数控软件开发

　　弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮是现有齿轮传动副中最为复杂的一种，其切齿加工工艺及机床的结构与调整都十分复杂。随着数控技术的发展及新技术的采用，该类齿轮的切齿加工机床由传统的机械式机床发展到目前最先进的全数控机床，机床结构得到大大简化，但是其加工过程的复杂性(包括加工工艺及齿面形状的控制因素)并没有改变。因此，先进的全数控锥齿轮铣齿机必需配备专用的数控切齿数控软件系统才能发挥其切齿加工的高效率。

1 全数控锥齿轮铣齿机的加工原理

　　全数控锥齿轮铣齿机也称Free Form铣齿机。该类机床(图1)通过6个轴的联动来实现传统摇台式铣齿机床刀盘与工件的相对运动，从而实现各种传统的切齿加工方法。其采用x轴与y轴两个直线轴联动插补运动实现刀盘在摇台上的圆周运动；传统机床(图2)的水平轮位、垂直轮位、床位调整也相应的被分配到3个线性轴的运动中；机床安装根锥角则表现为数控机床的B轴，当采用刀倾法加工时，刀盘轴线的倾角被补偿到B轴中。传统机床的工件与产形轮的展成运动表现为全数控机床的A轴与驱动刀盘运动的两个直线轴之间的运动。由于此类机床可以实现空间任何相对运动，因此可实现在传统结构铣齿机中不能实现的齿面修形。

图1全数控锥齿轮铣齿机模型图2摇台式锥齿轮铣齿机模型 

　　锥齿轮铣齿过程是给定刀盘和工件的相对运动，由刀具曲面包络齿面的过程。因此，在刀盘形状一致的情况下，在全数控铣齿机的切齿加工过程中，只要保证刀具和工件的相对运动关系与传统结构机床一致，就能保证加工出相同的齿面形状。锥齿轮的铣齿加工过程一般分为粗切和精切两个阶段。粗切一般是为了开出齿槽，通常双面法加工，大轮采用成形法或普通滚切法，小轮采用普通滚切法；精切时大轮仍采用双面法加工，小轮采用单面法加工，除了采用普通滚切法外，还通常采用滚切修正法或刀倾法对齿面进行修正。

2 数控软件的总体设计

　　根据全数控铣齿机的加工特点，按照功能将整个数控软件系统划分为文件管理、状态监控、辅助功能、报警帮助四大功能模块以及一个运动控制算法库，各个模块之间的联系如图3所示。文件管理模块主要完成机床加工数据文件的导入导出，实现数据文件中各项参数(机床调整参数、加工工艺参数等)的查看、编辑等功能；状态监控模块主要实现机床坐标轴、摇台角及加工齿深监控，以及其他加工信息(循环时间、加工齿数、进给率等)的显示；辅助功能模块实现对工装槽，分齿，精切余量分配等切齿辅助功能；报警及帮助模块用来对数控软件系统的操作步骤进行提示，以及对数据文件中各项参数的输人数值进行提示，同时对输入数据进行合理性检查。运动算法库包含全数控锥齿轮铣齿机运动控制模型算法程序、NC程序自动生成程序及加工过程的齿深监控算法程序等数控软件所需的各种核心算法程序。各个模块之间以锥齿轮切齿加工参数、机床状态参数以及机床系统变量等数据为纽带，通过动态数据交换实现机床的自动控制。

图3数控软件功能模块之间的联系