[发明专利]一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法，适用于万能式插齿机螺旋导轨的力矩电机的控制。

背景技术

在现有的普通插齿机上，一般只能加工直齿轮，若需要加工螺旋齿轮，必须增加一套机械螺旋导轨附件，该附件很复杂，制造难度大，并且一套螺旋导轨只能适应一种螺旋角。为了使插齿机能加工任意螺旋角的斜齿轮，一种万能式电子螺旋导轨插齿机应运而生，万能式插齿机用力矩电机代替机械式固定角度的螺旋导轨。针对不同螺旋角度的齿轮，可以通过齿轮参数计算力矩电机的螺旋曲线表，得到力矩电机的控制程序，从而实现任意角度的螺旋齿轮的插齿加工。由于电子螺旋导轨的应用在国内处于起步阶段，针对电子螺旋导轨的控制方法尚不够成熟。

发明内容

基于以上问题，本发明提出了一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法，实现了电子螺旋导轨的正确控制，并能计算出高效的电子螺旋导轨运行程序。该控制方法简单可靠，经自适应计算后程序执行效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法，插齿机曲柄运动的角度为主电机旋转角度α，插齿机刀轴螺旋运动的角度为力矩电机的旋转角度φ，主电机旋转角度α与力矩电机旋转角度φ呈实时非线性关系，用函数φ＝F(α)表示；主电机旋转角度α为主动值，其取值为离散的非等差数列，力矩电机的旋转角度φ为跟随值，通过在数控系统中建立主电机旋转角度与力矩电机旋转角度的周期性曲线表，用以控制插齿机电子螺旋导轨的运动。

所述非线性函数关系式为：

式中，φ为力矩电机的旋转角度；F为非线性关系函数；α为主电机旋转角度，是曲柄与运动坐标系Y轴的角度，即∠AOC；β为连杆Y轴的角度，即∠ABC；l₁为曲柄长度，即AO的距离；l₂为连杆长度，即AB的距离；p为电子螺旋导轨的节距；S_t为插齿机刀轴运动的实时位置。

所述主电机旋转角度α的取值为离散的非等差数列，相邻的两个角度值(α_i,φ_i)和(α_i+1，φ_i+1)通过拟合直线代替原始的曲线，通过不断改变α_i+1的取值，直到拟合直线与曲线之间的误差满足公差要求，此时的α_i+1取值，即为经过自适应计算后的主电机旋转角度值。

本发明一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法，优点在于：

1)、本发明提出了一种插齿机电子螺旋导轨运动控制算法，特别适用于万能式插齿机螺旋导轨的力矩电机的控制，控制方法简单可靠。

2)、本发明中所述的算法具备自适应计算功能，能有效的降低电子螺旋导轨曲线表中点的数量，提高数控程序的执行效率。

3)、本发明中所述的电机旋转角度α，以最优的取值，满足最小程序段数和齿轮螺旋精度要求，提高加工效率和加工质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的电子螺旋导轨示意图。

图2为本发明的电子螺旋导轨运动原理图。

图3为本发明的主电机角度自适应计算流程图。

图4为本发明的误差计算示意图。

图5为本发明的力矩电机旋转角度的周期性曲线表。

具体实施方式

如图1-2所示，一种插齿机电子螺旋导轨运动控制方法，实现了电子螺旋导轨的正确控制，并能计算出高效的电子螺旋导轨运行程序。

插齿机曲柄运动的角度为主电机旋转角度α，插齿机刀轴螺旋运动的角度为力矩电机的旋转角度φ，主电机旋转角度α与力矩电机旋转角度φ呈实时非线性关系，用函数φ＝F(α)表示；主电机旋转角度α为主动值，其取值为离散的非等差数列，力矩电机的旋转角度φ为跟随值，通过在数控系统中建立主电机旋转角度与力矩电机旋转角度的周期性曲线表，用以控制插齿机电子螺旋导轨的运动。

所述的非线性函数关系式为：

式中，φ为力矩电机的旋转角度；F为非线性关系函数；α为主电机旋转角度，是曲柄与运动坐标系Y轴的角度，即∠AOC；β为连杆Y轴的角度，即∠ABC；l₁为曲柄长度，即AO的距离；l₂为连杆长度，即AB的距离；p为电子螺旋导轨的节距；S_t为插齿机刀轴运动的实时位置。

由图2可知，