[发明专利]一种面齿轮数控滚齿加工控制装置及加工控制方法

权利要求书

1.一种面齿轮数控滚齿加工控制装置，其特征在于包括：控制装置(1)、滚齿机、数控回转工作台(10)、传动机构(3)及面齿轮工件(9)；滚齿机包括床底座(8)、床身(4)、主轴箱(6)、滚齿刀(7)、上滑板(11)、下滑板(12)、主轴电机(5)和驱动电机(2)；床身(4)连接在床底座(8)上，滚齿刀(7)在主轴箱(6)上，主轴箱(6)与床身(4)相连接，数控回转工作台(10)通过上滑板(11)、下滑板(12)与底座(8)相连接，面齿轮工件(9)固定在数控回转工作台(10)上；所述传动机构(3)包括联轴器(21)、滚珠丝杠(22)、丝杠螺母(24)和执行机构联接器(26)，驱动电机(2)通过联轴器(21)与滚珠丝杠(22)相联，丝杠螺母(24)在滚珠丝杠(22)上移动形成滚珠丝杠螺母副，丝杠螺母(24)通过螺钉(23)与执行机构联接器(26)相联接，执行机构联接器(26)通过螺钉(25)与各种执行机构相联接；控制装置(1)包括工控机(13)、SERCOS卡(14)、控制面板(15)、SERCOS光纤(16)、KE整流供电模块(17)、KW主轴控制模块(18)、KW进给控制模块(19)和PLC-IO模块(20)；SERCOS卡(14)通过ISA插口安装在工控机(13)上；控制面板(15)通过控制线与SERCOS卡(14)连接，并发出各种控制指令；SERCOS卡(14)通过SERCOS光纤(16)与KE整流供电模块(17)和KW主轴控制模块(18)、KW进给控制模块(19)相连；KW主轴控制模块(18)与主轴电机(5)连接；KW进给控制模块(19)通过控制线与各进给电机连接；工控机(13)为控制装置的核心部件，负责控制数据的计算和产生，SERCOS卡(14)负责数据的发送和接收；工作时，工控机(13)根据齿轮加工原理进行计算，得到各个轴的运动位置指令数据，然后通过ISA插口将指令数据写入SERCOS卡(14)，SERCOS卡(14)将指令数据通过SERCOS光纤(16)发送给KW主轴控制模块(18)和KW进给控制模块(19)，实现主轴电机和进给电机的控制，并接收KW主轴控制模块(18)和KW进给控制模块(19)反馈的电机实际位置数据，做闭环控制；滚齿刀(7)本身的旋转实现滚刀的切削主运动，滚齿刀(7)随主轴箱(6)在床身(4)上移动实现面齿轮滚齿加工的垂直进给运动，滚齿刀(7)转动的同时面齿轮工件(9)围绕自身的轴线旋转运动实现分齿运动，面齿轮工件(9)随数控回转工作台(10)的倾斜运动实现面齿轮加工过程中的螺旋升角的要求，面齿轮数控回转工作台(10)随上下滑板在床底座(8)上的运动完成面齿轮加工的水平进给运动。

2.一种面齿轮数控滚齿加工控制方法，其特征在于实现步骤如下：

A.根据实际传动需求，确定面齿轮滚齿刀(7)轴线和面齿轮工件(9)轴线的轴交角和偏置距；

B.调整数控回转工作台(10)位置使其满足面齿轮滚齿加工要求所需的轴交角和偏置距，并固定数控回转工作台(10)；

C.将SERCOS卡(14)通过ISA插口安装在工控机(13)上；工控机(13)根据输入的加工程序及齿轮加工原理进行计算，得到各个轴的运动位置指令数据，然后通过ISA插口将指令数据写入SERCOS卡(14)；

D.控制面板(15)通过控制线与SERCOS卡(14)连接，工控机(13)读写SERCOS卡(14)上的端口地址，实现控制面板(15)的操作；SERCOS卡(14)通过SERCOS光纤(16)与KE整流供电模块(17)和KW主轴控制模块(18)、KW进给控制模块(19)相连；SERCOS卡(14)将指令数据通过SERCOS光纤(16)发送给KW主轴控制模块(18)和KW进给控制模块(19)，实现主轴电机和进给电机的控制；

E.将KW主轴控制模块(18)与主轴电机(5)连接；各KW进给控制模块通过控制线与各进给电机连接；各KW进给控制模块采用变频调速的原理实现电机的速度控制，电机使用编码器反馈转动位置给KW进给控制模块，从而实现位置控制；

F.根据实际加工要求在控制装置(1)中设定加工参数，所述加工参数包括滚齿刀齿数、面齿轮齿数、加工过程垂直进给量和水平进给量；然后对面齿轮滚齿刀(7)进行对刀，完成面齿轮的数控滚齿加工。