數控滾齒機編程

① 數控磨齒

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② 數控滾齒機床的指令有那些

齒輪是工業生產中的重要基礎零件，其加工技師和加工能力反映一個國家的工業水平。實現齒輪加工數控傾和自動化、加工和檢測的一體化是目前齒輪加工的發展趨勢。

基於開放式運動控制器的數控滾齒系統的研究

摘要:討論了一種基於開放式運動控制器的數控滾齒體系結構，通過對其進行深入的研究，在國內首次提出了電子差動
齒輪箱的概念，開發出相應的數控滾齒軟體，給出了運動控制系統軟體的基本模塊，以及該數控系統成功用於YG6132B
機械滾齒機數控改造的實例。
序詞:數控 滾齒機床 運動控制
中圖分類號:TG659
前言
齒輪被廣泛地應用於機械設備的傳動系統中，滾齒是應用最廣的切齒方法〔1 〕，傳統的機械滾齒機床機械結構非常復雜，一台主電機不僅要驅動展成分度傳動鏈，還要驅動差動和進給傳動鏈，各傳動鏈中的每一個傳動元件本身的加工誤差都會影響被加工齒輪的加工精度，同時為加工不同齒輪，還需要更換各種掛輪調整起來復雜費時[2]，大大降低了勞動生產率。
以德國西門子、日本發那科公司數控系統為主流的數控滾齒機的出現，大大提高了齒輪加工能力和加工效率。我國目前真正能夠生產數控滾齒機的只有2－3個廠家，且使用的多是德國西門子數控系統，加工中模數齒輪，沒有自主產權的核心技術，缺少國際競爭力。
注意到以上問題，並根據近來數控技術，尤其是開放式運動控制器飛速發展的現狀，本文針對小模數、少齒數、大螺旋角斜齒輪滾齒加工迫切要求數控化的實際需求，進行了深入的研究，成功地開發了了一套基於開放式運動控制器的數控滾齒系統並用於實際生產。
1 基於開放式運動控制器的數控體系結構
該體系結構的核心是一塊具有PC104 匯流排並且自帶高速DSP 晶元的開放式多軸運動控制卡，與嵌入式PC 主機構成多處理器結構，提供4路16 位D/A 模擬電壓（＋/－10V）控制信號，4路4倍頻差動式光電編碼器反饋信號介面，輸入信號頻率最高可達8MHZ，32 路光電隔離輸入輸出介面。可編程數字PID+速度前饋+加速度前饋濾波方式，卡上自帶DSP 晶元以實現實時高速插補、計算功能，可完成空間直線、圓弧插補，大大減輕了主機負擔，還提供了程序緩沖區，降低了對主機通訊速度的要求[3]。該運動控制卡通過PC104 匯流排和計算機通訊，一方面將從各控制軸採集到的數據送給主機進行計算，另一方面，將主機根據工藝及數學模型進行運算生成的運動控制指令經過進一步處理送各軸伺服驅動器，完成各軸的運動控制，加工出滿足工藝要求的合格零件。由於使用標準的PC104 型工控機作
為主機，採用標准化介面，可靈活地選用電機、驅動裝置和反饋元件，支持包括乙太網甚至是Internet 網在內的多種網路協議及拓撲結構，可方便地實現遠程式控制制，組網技術十分靈活而且技術成熟[4]。適應網路化數控的未來發展要求，系統硬體控制部分結構如圖1 所示。

圖1基於開放式運動控制器的數控系統結構
2
2系統控制軟體
本系統控制軟體是在純DOS 下用C 語言開發的，DOS 系統的開放性、單任務、准確的時鍾中斷管理及其良好的穩定性，為工業化生產提供了可靠的保證。軟體框圖如圖2 所示。其中系統初始化包括自製小漢字字模的裝入，顯示器圖形方式的初始化，控制器濾波參數的整定等；系統診斷模塊的作用是監控各被控軸的運動狀態，如：各軸有無運動誤差超限、伺服報警、運動完成、限位開關動作等；實時控制模塊，由中斷服務程序實現，它在每個時鍾中斷周期內讀入各軸位置，根據加工對象的加工工藝要求計算出新的運動控制指令送運動器解釋執行。
3基於電子齒輪箱的數控滾齒系統
齒輪加工的關鍵在於實現滾刀和工件之間的展成分度運動關系，也就是要准確地滿足兩者之間的速比關系，即滾刀轉過一轉，工件轉過K/zc 轉，如下式(1)所示：
c b
c
z
K
n
n
= (1)
式中b c n n , －分別為工件軸轉速和滾刀軸轉速
k zc , －分別為工件齒數和滾刀頭數
而在加工斜齒輪和蝸輪時，要求在完成分齒運動的同時，還要完成Z軸或Y軸的附加運動，其運動學方程式如下：
p
l
p
b
c n
r
c n
z b
c
c z m
f
z m
f n
z
K
n
cos sin
± ± = (2)
式中r z f f , －分別為Z、Y軸的進給量
l b, －分別為斜齒輪的螺旋角和刀具安裝角
n m －為斜齒輪法面模數。
由式(2)可見，在加工斜齒輪和蝸輪時，輸入和輸出的關系已不再是一個簡單的單輸入、單輸出的定比傳動問題，而是一個多輸入、單輸出的問題。一般的電子齒輪方式無法解決這類問題，為此本系統成功地開發了電子齒輪箱功能，電子差動齒輪箱是指：對於任何一個通過機械差動變速機構將兩個以上（含兩個）不同運動，按一定的速比傳動關系
合成輸出的運動軸，都可以改由計算機控制的交、直流伺服電機單獨驅動，去掉原有的機械差動傳動鏈，通過計算機讀取安裝在各輸入軸上傳感器反饋回來的運動參數（如轉速，進給量等），用軟體編程的方法實時計算合成輸出軸的運動，實現機械差動傳動鏈的功能。
4應用實例
上述數控滾齒系統已成功地應用到一台寧江機床廠生產的小模數機械滾齒機YG3612B的改造中，改造前該滾齒機用於批量生產模數1，齒數4，螺旋角20 度以上的斜齒輪軸加工，由於我國尚無適應這種小模數、少齒數工件的數控滾齒機，對這種類型工件，該機械滾齒機是目前加工精度最高的滾齒設備，但是由它加工出來的零件成品率僅達80%左
右，造成了巨大的浪費，同時在更換加工品種時需要繁瑣地更換各種掛輪，使生產效率大為降低。為此生產廠家強烈要求進行數控改造以便提高加工精度，提高生產效率。經分析造成零件加工精度低的主要原因如下：
（1）滾刀至工件兩末端傳動件之間各傳動元件的加工、裝配誤差直接影響了展成分度的精度，從而影響工件的加工精度
（2）工件至Z進給軸兩末端傳動件之間各傳動元件的加工誤差直接影響了被加工工件螺旋角的准確性
（3）由於是加工4個齒的斜齒輪，單頭滾刀每轉1轉工件要轉過90 度，這就決定了滾刀到工件之間的末端傳動副不能像通常的滾齒機那樣使用大降速比的蝸輪－蝸桿傳動副，以便大大降低前面傳動副的誤差對展成分度的影響〔5 〕（如採用大降速比的蝸輪－蝸桿傳動副作末端傳動副，蝸桿的高速轉動將造成其迅速磨損而失去精度），因此該機床採用了一對19/76=1/4 的空間相交軸傳動的螺旋齒輪副作末端傳動副，從而使得上述(1)、(2)兩點成為影響被加工齒輪軸精度的關鍵。
針對以上問題，同時考慮生產廠家擔心改造後一旦不成功將造成機床報廢的顧慮，本文把以最少的改動、最小的投入加工出滿足精度要求的小模

圖2 控制軟體框圖
系統初始化
工藝參數修改
系統診斷
主控模塊
實時中斷控制
各軸坐標顯示
PID 參數修改
指令隊列各軸位置反饋
3
數、少齒數、大螺旋角斜齒輪作為目標，創造性地建立了如下的改造方案：
（1）徹底斷開工件軸和滾刀軸、工件軸和進給軸之間原有的機械傳動聯系，除去原有的差動傳動鏈
（2）保留滾刀軸至工件軸之間19/76 的末端傳動副，在工件軸的上一級傳動軸上直接安裝交流伺服電機，單獨驅動工件軸
（3）滾刀轉動和Z軸進給仍採用原來普通電機帶動
（4）沿Z軸絲桿進給方向加裝高解析度光柵尺A，直接從末端件提供進給量反饋，從而排除了進給傳動鏈誤差對工件螺旋角的影響
（5）在滾刀軸的上一級飛輪軸上加裝高解析度的光電編碼盤B，提供滾刀轉速反饋改造後的機械結構如圖3所示，本數控系統通過實時中斷讀取光電編碼盤B和光柵尺A的讀數，由電子差動齒輪箱自動進行合成、數據處理後，經
運動控制卡發出指令，控制伺服電機的運轉，最終加工出滿足精度要求的齒輪軸，並使產品合格率達到96％以上。
對以上改造的加工小模數、少齒數、大螺旋角數控滾齒機的進一步完善，應從以下幾個方面著手：
（1）在滾刀軸的上一級B軸上加裝直流或交流主軸電機，以滿足輸出功率大，調速范圍寬，進一步穩定轉速的加工要求〔6〕
（2）工件伺服驅動電機軸與工件軸之間，滾刀驅動電機軸與滾刀軸之間都只保留一對高精度降速齒輪傳動，這兩對齒輪傳動副要進行消隙處理，如採用兩薄片齒輪彈簧消隙裝置
（3）將軸向進給Z軸上的普通絲杠換成具有預緊、消隙功能的滾珠絲杠，並用交流伺服電機直接驅動滾珠絲杠實現勻速進給，消除進給爬行
（4）如需進一步提高該滾齒機的加工能力（加工鼓形齒、非園齒輪等），進一步提高生產效率，降低勞動強度的話，可對徑向進給X軸，切向進給Y軸和滾刀刀盤搬角度A軸，都採用單獨的伺服電機控制，但這些已不存在原理和技術上的難點，用戶只需根據需求和成本進行取捨。
5結論
（1）本數控系統經小模數機械滾齒機YG3612B改造證明是成功的實用系統，且該系統操作簡單，運行可靠
（2）本系統在國內首先提出了區別於電子齒輪的電子差動齒輪箱概念
（3）本系統採用國產開放式運動控制卡擺脫了國外進口的限制
（4）充分發揮了PC 平台上的軟硬體優勢，豐富和改善了開發環境。
（5）支持數控機床進一步向的智能化、集成化、網路化方向發展。
參考文獻
1 齒輪製造手冊編輯委員會.齒輪製造手冊.北京:機械工業出版社. 1997
2 韓彥成.金屬切削機床構造與設計. 國防工業出版社.1991
3 固高公司.GT-400-SV 四軸運動控制器用戶手冊，2001
4 毛軍紅. 機床數控軟體化結構體系. 機械工程學報.2000.36(7):48-51
5 會田俊夫〔日〕.圓柱齒輪的製造.中國農業機械出版社.北京.1984
6 孫漢卿.數控機床原理與維修.中國第一汽車集團公司.1998
A STUDY ON NUMERICAL CONTROL Gear HOBBING
SYSTEM BASED ON OPEN MOTION CONTROLLER
Du Jianming WuXutang
(Xi』an Jiaotong University)
Wu Hong
(Luo yang Institute of Technology)
Abstract: A numerical control gear Hobbing
圖3 機床改造後的結構
4
architecture system based on open motion controller is discussed. Through study deeply on it, an idea of electronic differential gearbox is put forward primarily in our country. The umerical control gear Hobbing software is developed. Basic software moles for motion control system and a successful instance that YG3612B model gear Hobbing machine tools is changed by the numerical control system are given.
Key word: Numerical control Gear Hobbing
machine tools Motion control
作者簡介：杜建銘，男，1963 年出生，高級工程師，博士研究生，中國第一拖拉機集團公司優秀專家，主要從事數控技術、高精度位置伺服控制和復雜曲面的研究工作

③ 滾齒機的特點

滾齒機是齒輪加工機床中應用最廣泛的一種機床，在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等，這種機床使用特製的滾刀時也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。廣泛應用汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械、石油、儀表、飛機航天器等各種機械製造業。齒輪加工機床品種規格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪小型機床，加工十幾米直徑齒輪大型機床，還有大量生產用高效機床加工精密齒輪高精度機床。下面簡單介紹下滾齒機有哪些特點：
一、滾齒機的加工原理
根據齒輪的成形原理，綜合考慮滾切中對機械進給系統跟隨性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滾齒機分齒傳動鏈的基礎上，按照數控理論中兩坐標圓弧插補原理，對機床的刀架垂直進給運動和水平徑向進給進行數控化控制改造，實現齒輪加工。
二、滾齒機傳動鏈分析
滾齒機應具備下列傳動鏈：主運動傳動鏈、展成運動傳動鏈、垂直進給運動傳動鏈、軸向運動傳動鏈、徑向進給運動傳動鏈。
三、滾齒機的工作運動
（1）主運動：主運動即滾刀的旋轉運動。
（2）展成運動：滾刀和工件的回轉，由伺服電動機分別驅動滾刀和工件的回轉，伺服電動機按控制指令運動，嚴格保證滾刀和工件二者同步。該方案投入大，成本高，對運動控制器的實時控制要求較高，控制軟體編程難度大。
（3）垂直進給運動：垂直進給運動即滾刀沿工件軸向作連續的進給運動，以切出整個齒寬上的齒形。軸向進給改造為由伺服電動機驅動，調節轉速可以得到需要的進給速度。
（4）徑向進給：工件向滾刀方向作徑向進給，垂直進給運動和徑向進給聯動加工鼓形齒輪。水平徑向進給改造為由伺服電動機驅動，經蝸桿副、絲桿副使滾刀切向移動，調整伺服電動機轉速可以得到需要的切向進給速度。
四、滾齒機的數控系統
採用開放式運動控制卡去驅動各軸電機，充分發揮了數控平台上的軟硬體優勢，豐富和改善了開發環境。硬體電路由外設、信號變換電路及輔助電路幾部分組成，構成一個完整的簡易數控系統，完成程序的輸入與處理、顯示、電機驅動等一系列功能。
五、滾齒機的加工的注意事項
（1）在數控滾齒機上加工齒輪，要根據其工件圖參數、夾具尺寸、滾刀參數、工藝要求，確定各軸位置，兩坐標聯動，用圓弧插值法，加工對稱於工件齒寬、帶圓弧的鼓形直齒和斜齒齒輪。
（2）機械部分改造在滿足實際應用需求的情況下為了降低成本，酌情減少數控軸數，對原機械滾齒機的改動較少。對不同尺寸的鼓形齒輪通過參數化設置便可進行加工，操作簡單、方便。
（3）分別採用伺服電動機通過數控系統單獨控制進給軸，數控機床的進給系統應滿足無間隙、低摩擦、高剛度等基本要求。
（4）各軸有無運動誤差超限、伺服報警、運動完成、限位開關動作等。實時控制模塊，由中斷服務程序實現，它在每個時鍾中斷周期內讀入各軸位置，根據加工對象的加工工藝要求計算出新的運動控制指令送運動器解釋執行。
（5）由於齒輪加工難度較高，尤其是加工不銹鋼、鈦合金等超硬材質的工件，所以為了保證齒輪工件的精度應選用專用的齒輪切削油。
以上就是使用滾齒機設備加工齒輪時的優勢，對於不同的齒輪工件要根據其零件圖參數、滾刀參數要求選擇合適的工藝方法。

④ 齒輪如何數控編程

好像有專門的數控滾齒機吧 或者有cam自動編程 手工編程不太可能實現 呵呵

⑤ 基於PLC的Y3150數控滾齒機如何編程急需

根據工藝到時給個輸出信號即可

⑥ yx3132cnc數控滾齒機自動編程好學嗎

這要看看你是不是有這方面的基礎了，如果有基礎一兩個月，如果全從新來有師傅帶的話，最少也要半年吧！我們廠里的數控師傅差不多就是這樣的。

⑦ 非圓齒輪的加工方法是什麼

由於非圓齒輪種類較多，形狀復雜，所以給製造帶來了一定的難度。加工非圓齒輪的方法較多。從形成齒廓的原理分，有成形法與展成法；從加工的方式分有銑齒、插齒、滾齒及線切割等。當前應用最廣的是在數控插齒機上，用標準的齒輪插刀加工，或在數控滾齒機上，用齒條形刀具或標準的齒輪滾刀加工。
（1）線切割加工
用計算機計算出各個輪齒的齒廓，並對其進行數控編程，在線切割機床上加工出非圓齒輪。這種方法的優點是，不需要專門的切齒機床和刀具，容易實現。缺點是要逐齒進行計算和編程，費時。這種方法的加工精度，取決於線切割機床和編程工藝的精度。
（2）在銑床上成形銑削
這種方法是在普通的卧式銑床上，用單齒分度法進行成形銑削。所用的刀具就是加工圓齒輪的模數銑刀。它不需要專門的切齒機床及刀具，加工調整也比較容易，所以在單件少量製造非圓齒輪時還有應用。成形銑削的缺點，首先是生產率低，其次是由於只用一把或少數幾把模數銑刀加工整個非圓齒輪，不符合非圓齒輪各個輪齒廓形不同的要求，所以齒廓精度低。
（3）用經機械改裝的機床加工非圓齒輪
對加工圓齒輪的插齒機、滾齒機進行各種機械式的改裝，使工件得到不等速的回轉，並改變刀具與工件之間的中心距，以切出要求的非圓齒輪。具體的做法是：先加工一個與被加工齒輪形狀完全相同的靠模齒輪或靠模凸輪（凸輪的輪廓曲線與加工的非圓齒輪節曲線相同）。加工時的刀具可以是圓盤形插齒刀。插齒刀的節圓直徑應與靠模齒輪相滾動的圓齒輪的節圓相同（或與靠模凸輪相滾動的圓滾輪的輪廓相同）。這樣，插齒刀相對於被切齒輪的嚙合滾動，決定於圓齒輪與靠模齒輪的嚙合滾動，因此就可以切出與靠模齒輪相同的非圓齒輪。這種方法的優點是可以不用特殊的切非圓齒輪的機床，缺點是需要改裝機床，很費事，而且加工一種齒輪，就需要一種靠模或凸輪，更換產品很不方便，通用性差，成本高。
（4）數控加工
利用數控齒輪加工機床的柔性，來加工非圓齒輪。

⑧ 數控滾齒機操作容易嗎

容易呀 ，我就開滾齒機。程序很簡單，都是參數化的，按照圖紙要求什麼輸入什麼即可。不過英語要好。面板都是英文的界面。加工方式也就是一上一下。一次順銑，一次逆銑。

⑨ 機床滾齒機怎樣滾斜齒的啊

齒輪箱左面差動，右面分齒。[差動定數乘sin的壓力角]除以[滾刀頭數乘以M數]。。。。算出的數查速查掛輪表的出ABCD四組輪，左旋加介輪右旋不加，這是差動掛輪。。。
分齒和干直齒一樣，加幾個介輪得看說明書。說明書有介紹
買書在當當網上有，看切削首冊也有
我的QQ是923072188可以問我，我干過Y3180，Y3150和Y2150滾齒機不知到和你的機器一樣不。

⑩ 數控滾齒機 yk3608卧式滾齒機，我們廠新進的設備，需要滾弧形齒，編程方法能請教一下嗎。

你說的應該是切鼓形齒，說明書中應該有加工方法