开放式数控系统软硬件平台在数控滚齿机系统上的应用

　　3.2 基于电子齿轮箱功能实现数控系统滚齿加工

　　机床内联动是机床传动的一种重要形式，要求传动链的首端件与末端件满足一定的传动关系，以便2个运动的合成运动满足加工表面特性的需要。内联传动链应保持传动比的准确，不能用传动比不准确的传动副。

　　机械内联传动链常采用的传动副有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动与滚珠丝杠传动。由于机械传动链中零件的制造和安装误差，使得内联传动链首端件和末端件不能按理想的传动关系运动，存在传动误差。这种误差是影响加工精度的主要因素，且传动链的刚度差，易产生振动和噪声，使机床的动态性能降低。

　　由式2可见，在加工斜齿轮时，输入和输出的关系不再是一个简单的单输入、单输出的定比传动问题，而是一个多输入、单输出的问题。一般的电子齿轮方式无法解决该类问题。电子齿轮箱能代替机械齿轮传动链，并且能实现更准确的传动关系，为此在滚齿机数控系统中开发了电子齿轮箱功能。

　　对于数控滚齿机, 机床的各个运动轴(滚刀旋转B轴、工件旋转C轴、轴向进给Z轴、径向进给X轴) 都是数控的, 基于软件插补的滚齿加工数控系统的各轴通过数控指令经伺服电机直接驱动，根据被加工齿轮和使用刀具的参数来确定刀具与工件之间特定的运动关系。采用电子齿轮箱传动简化了传动链，直接从滚刀轴和进给轴上读取反馈数据，取消大量中间传动环节，传动误差大大减少，加工精度远高于传统的加工方法，它的实现是滚齿机数控系统实现滚齿加工的核心技术。

　　滚齿机数控系统开发了专门用于齿轮加工的固定循环，G代码编程格式为：

　　G81.4 T_ (L_) (Q_) (P_)；电子齿轮箱开启同步机床在进行滚齿加工时，要求建立C轴和滚刀B轴的同步关系。G81.4就是C轴与B轴的同步指令。T：工件齿数L：滚刀头数。通过L 的符号来指定工件轴的旋转方向。Q：齿轮模数或者齿距P：齿轮螺旋角。G80.4 ：电子齿轮箱同步解除

　　3.3 参数化编程人机界面

　　开放式数控系统的研究目的就是要解决变化频繁的需求与封闭的控制系统结构之间的矛盾，建立一种新型的模块化、可重构、可扩充的控制系统结构，以增强数控系统的功能柔性，能够快速而有效地响应新的加工需求，也是今后数控系统的重要发展方向。由于齿轮加工机床有其复杂性和特殊性，运动关系复杂，滚齿加工时调整因素多、影响加工精度的因素多，所使用的工件参数、刀具参数和加工参数比较多，在加工不同类型的齿轮时调整起来非常繁琐，很容易出错，所以滚齿机对数控系统的要求更高、更特殊，这就需要滚齿机数控系统人机界面可根据用户需求进行定制。

　　在滚齿机数控系统中开发专用的用户界面，把参数直观地反映到操作界面上。利用滚齿机数控系统提供的参数编程模板编辑工具就可以满足这一需求，把繁琐的工作进行简化。

　　在滚齿机数控系统参数编程模板编辑工具软件中，根据用户要求及加工对象特点，建立模板文件，编制好程序，导入系统，如图3所示。用户只要在滚齿机数控系统软件界面中调出适合自己零件加工的模板程序，输入加工件的齿数、模数和螺旋角等相关参数，启动后机床就能自动完成零件的加工，操作较为简便，如图4所示。

图3 滚齿机数控系统参数编程模板编辑工具软件界面

图4 滚齿机数控系统参数化编程人机界面
 

4 结 语

　　目前该滚齿机数控系统已应用到重庆晨宇四轴数控滚齿机上，如图5所示。

图5 滚齿机数控系统应用

　　采用电子齿轮箱功能来实现滚齿加工，不仅简化机床的机械结构，而且在一定程度上方便调整。与普通机床相比，加工精度提高了1级，加工速度提高了30%，调整时间缩短了10%~30%。该滚齿机数控系统以其开放性、友好的人机界面受到欢迎。