[发明专利]一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统

权利要求书

1.一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统,包括伺服驱动模块、通信接口模块、位置速度传感器，并通过传动机构与机床主机相连，其特征在于：所述机床上设置刀具主轴和工件主轴，刀具主轴可沿轴向直线运动和绕轴转动，刀具主轴的轴向直线运动称为Y坐标方向运动、绕轴转动称为B坐标方向运动，工件主轴也可沿着轴向直线运动和绕轴转动，工件主轴的沿着轴向运动称为Z坐标方向直线运动、绕轴转动称为C坐标方向运动，上述各坐标方向的运动由4台交流伺服电机分别驱动，交流伺服电机连接着对应的伺服驱动模块，B坐标伺服驱动模块、Y坐标伺服驱动模块和Z坐标伺服驱动模块均通过各自的通信接口接收上级数控系统发出的转速和位置信号，并对上级数控系统反馈数控滚齿机床各轴的运行状态，而C坐标伺服驱动模块接收B坐标方向、Y坐标方向和Z坐标方向运动的实际的速度位置反馈信号来控制C坐标交流伺服电机的转动位移和转动速度。

2.根据权利要求1所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统，其特征在于：所述B坐标、Y坐标、Z坐标和C坐标的伺服电机各自安装一个位置速度传感器，其中，B坐标、Y坐标、Z坐标伺服电机上的位置速度传感器将的速度、位置信号反馈给各自的伺服驱动模块的同时，还需将各自的速度、位置信号发送到驱动C坐标方向旋转运动的伺服驱动模块。

3.根据权利要求1所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统，其特征在于：所述B坐标、Y坐标和Z坐标的伺服驱动模块用于接收上级数控系统给定的位置速度命令信号和位置速度传感器的反馈信号，采用比例控制加前馈补偿的方式达到减小跟随误差提高运动精度的目的。

4.根据权利要求1所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统，其特征在于：所述C坐标方向的伺服驱动模块以B坐标、Y坐标和Z坐标伺服电机上的位置速度传感器的实际反馈信号作为输入信号，根据B坐标、Y坐标和Z坐标方向上的位置增量与工件主轴旋转运动(C坐标运动)的位置增量的比例关系，计算C坐标运动的位置增量给定信号，同时接收自己的C坐标伺服电机上的位置速度传感器的信号作为反馈信号。

5.根据权利要求4所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统，其特征在于：所述刀具主轴与工件主轴运动比例关系如下：和其中，Z_B、Z_C分别为机床刀具齿数和工件齿轮的齿数；m_n为齿轮的法面模数；β和λ是工件螺旋角和刀具安装角。

6.根据权利要求4所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转运动(C坐标运动)伺服驱动系统，其特征在于：在一个控制周期中(通常是1毫秒)，根据合成运动关系式ΔD_C＝K_BΔD_B+K_YΔD_Y+K_ZΔD_Z，可以得到在一个控制周期内的工件主轴旋转运动(C坐标运动)的位置增量给定信号ΔD_C，用此信号，以增量控制的方式，控制工件主轴的旋转运动；其中，ΔD_B、ΔD_Y和ΔD_Z分别是在一个控制周期内B坐标、Y坐标和Z坐标方向上的实际位置增量。

7.根据权利要求6所述的一种数控滚齿机床工件主轴旋转伺服驱动系统，其特征在于：B坐标、Y坐标和Z坐标方向传动机构上的位置速度传感器均采用增量式光电脉冲编码器，所述ΔD_B、ΔD_Y和ΔD_Z是在一个控制周期内各个增量式光电脉冲编码器所输出的相应坐标方向上的位置增量，此增量以脉冲个数来计，此增量可以为正值或负值，如果当前沿着相应坐标正方向运动，则相应的位置增量为正值，否则为负值。