專利名稱：滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種滾齒機的內聯(lián)傳動鏈，特別是ー種滾齒機內聯(lián)傳動鏈電子齒輪控制器。
背景技術：
滾齒機是加工齒輪的專用機床。滾齒機多是立式滾齒機，也有臥式滾齒機。立式滾齒機有床身，床身上有水平的立柱導軌，立柱導軌上有可沿立柱導軌滑動的垂直立柱，床身的另ー側有垂直的工作臺，垂直立柱上有垂直的刀架導軌，刀架導軌上有可沿刀架導軌垂直滑動的刀架，刀架有刀架軸，刀架上有滾刀主軸導軌，主軸導軌的滑塊上有安裝滾刀的主軸，工作臺上有垂直的エ件軸。
滾齒機中需要驅動的工作軸較多，上述立式滾齒機需要驅動的工作軸主要有滾刀主軸(B軸)，エ件軸(C軸)，刀架軸(A軸)，滾刀位移軸(Y軸)，垂直立柱驅動軸(X軸)和刀架垂直驅動軸(Z軸)。臥式滾齒機也有相應的上述多個工作軸。滾齒機是傳動關系較為復雜的機床。滾齒機在工作時，在主軸上安裝滾刀，在エ件軸上安裝エ件，主電動機與各工作軸有內聯(lián)傳動鏈和外聯(lián)傳動鏈，傳動鏈不僅使工作軸要按加工エ藝程序的指令轉動，還要使?jié)L刀主軸和エ件軸之間按展成分度運動關系轉動，也就是要準確地滿足滾刀主軸和エ件軸兩者之間的速比關系，而在加工斜齒輪和蝸輪時，在完成上述展成分度運動的同時，還要完成Z軸、Y軸對的滾刀主軸的附加運動，立式滾齒機在工作吋，為適應加工，刀架可沿立柱導軌垂直移動，刀架還可繞刀架軸調整ー個角度，垂直立柱可沿床身導軌水平移動，刀架還可沿滾刀軸線方向移動。滾齒機中，主電機與各工作軸之間連有傳動鏈。目前，滾齒機的傳動鏈多是機械傳動鏈，機械傳動鏈冗長，機械傳動元件的制造精度與安裝精度也影響機械傳動鏈的傳動精度，特別是滾刀主軸與エ件軸之間的內聯(lián)傳動鏈冗長、復雜，極大地影響滾刀主軸和エ件軸之間的展成分度運動，進而影響齒輪的制作精度。滾齒機機械傳動鏈的精度不是很高。單純依Φ提聞機械傳動兀件的制造精度與安裝精度，對傳動精度的提聞有限，還會使機床費用大幅上升。隨著機床的發(fā)展，機床是朝向高速度、高精度、高效率和數(shù)控的方向發(fā)展。目前，微處理數(shù)控技術已成熟地應用在車床、銑床等機床上。車床和銑床等機床的數(shù)控系統(tǒng)是基于定值控制的平行式同步控制器，基于定值控制的平行式同步控制器有機床用多軸運動控制器，如用于數(shù)控車床和數(shù)控銑床上的日本三菱公司生產的三菱多軸運動控制器，機床用多軸運動控制器內固化有基于定值控制的平行式同步控制程序，多軸運動控制器連有加工エ藝程序輸入裝置，多軸運動控制器的輸出接ロ連有工作軸的伺服驅動裝置，伺服驅動裝置有相連的伺服驅動器和伺服電機，伺服電機軸上連有轉速傳感器，
使用時，用聯(lián)軸器把伺服電機連接在工作軸上。輸入加工エ藝程序，機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令經連在伺服輸出接口上的伺服驅動器和伺服電機驅動機床上相關軸按給定的程序要求轉動，驅動刀具切削出エ件產品，轉速傳感器不斷地檢測工作軸的轉數(shù)，并反饋到機床用多軸運動控制器，修正控制指令。車床和銑床等機床上需要控制的工作軸不是很多，數(shù)控系統(tǒng)的輸入和輸出的關系只是簡單的單輸入、單輸出的定比傳動關系，所需的控制是ー種基于定值控制的平行式同步控制，車床數(shù)控系統(tǒng)不是很復雜。這種機床的數(shù)控系統(tǒng)是通用型數(shù)控系統(tǒng)。而滾齒機數(shù)控系統(tǒng)中除了用于外聯(lián)傳動鏈的基于定值控制的平行式同步控制器外還需要有用于內聯(lián)傳動鏈的基于跟蹤控制的主從式同步控制，滾齒機數(shù)控系統(tǒng)有多輸入、單輸出的關系，數(shù)控系統(tǒng)較為復雜。目前，微處理數(shù)控技術的滾齒機數(shù)控系統(tǒng)主要有德國西門子的SIEMENS 840D五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和日本發(fā)那科的FANUC 32Di五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)等滾齒機專用數(shù)控系統(tǒng)。具有上述種滾齒機專用數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機的滾刀主軸與エ件軸之間采用傳動鏈電子齒輪直聯(lián)，極大地縮短了傳動鏈，消除了冗長的機械傳動鏈對加工精度和加工速度的影響，大幅度地提高了滾齒機的加工精度和加工速度。這些微處理數(shù)控技術的滾齒機數(shù)控系統(tǒng)，傳動鏈電子齒輪同步控制器功能齊全、強大，但技術含量高，數(shù)控系統(tǒng)結構復雜，是高檔的滾齒機專用數(shù)控系統(tǒng)，這種滾齒機專用 數(shù)控系統(tǒng)價格較高，難于在大量的普通滾齒機中推廣應用，在滾齒機中，對齒輪加工影響最大的傳動鏈是滾刀主軸(B軸)和エ件軸(C軸)之間的內聯(lián)傳動鏈。現(xiàn)有技術中，在滾齒機中，滾刀主軸和エ件軸之間沒有作為傳動鏈的電子齒輪控制器滾齒機內聯(lián)控制器。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，提出一種結構簡單、價格較低、易于在大量普通的機械式滾齒機中推廣應用的采用數(shù)控微電子技術的滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器。本發(fā)明是用如下方法實現(xiàn)的。 滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器有日本OMRON公司生產的CPlH-Y可編程序控制器，可編程序控制器連有加工エ藝程序輸入裝置，可編程序控制器的輸出接ロ分別連有滾刀主軸(B軸)伺服驅動裝置和エ件軸(C軸)伺服驅動裝置，伺服驅動裝置有相連的伺服驅動器和伺服電機，伺服電機軸上連有轉速傳感器，可編程序控制器的輸入接ロ分別連有滾刀主軸(B軸)轉速傳感器、刀架垂直驅動軸(Z軸)轉速傳感器和滾刀位移軸(Y軸)轉速傳感器，可編程序控制器內有基于定值控制滾刀主軸(B軸)的轉速和基于滾刀主軸(B軸)的轉速跟蹤控制エ件軸(C軸)的轉速及根據(jù)齒輪エ件螺旋角、滾刀螺旋升角、刀架垂直驅動軸(Z軸)的轉速和滾刀位移軸(Y軸)的轉速對エ件軸(C軸)的轉速作補償處理的控制裝置。本發(fā)明可以作為普通機械式滾齒機的滾刀主軸(B軸)的外聯(lián)傳動鏈和滾刀主軸(B軸)與エ件軸(C軸)之間的內聯(lián)傳動鏈安裝在普通的機械式滾齒機上改造普通的機械式滾齒機。用本發(fā)明改造普通的機械式滾齒機時，斷開普通機械式滾齒機的主電機與エ件軸(C軸)之間的機械外傳動鏈和滾刀主軸(B軸)與エ件軸(C軸)之間的機械內聯(lián)傳動鏈，用聯(lián)軸器把連在本發(fā)明滾刀主軸(B軸)伺服驅動信號輸出接ロ的伺服電機連在滾刀主軸(B軸)上，用聯(lián)軸器把連在本發(fā)明エ件軸(C軸)伺服驅動信號輸出接ロ的伺服電機連在エ件軸(C軸)上，把連在本發(fā)明滾刀主軸(B軸)轉速傳感器信號的輸入接口上的轉速傳感器連在滾刀主軸(B軸)上，把連在本發(fā)明刀架垂直驅動軸(Z軸)轉速傳感器信號的輸入接ロ的轉速傳感器連在刀架垂直驅動軸(Z軸)，把連在本實用新滾刀位移軸(Y軸)的轉速傳感器信號的輸入接ロ轉速傳感器連在滾刀位移軸(Y軸)上。上述用本發(fā)明改造后的普通的機械式滾齒機的刀架軸(A軸)、滾刀位移軸(Y軸)、立柱驅動軸(X軸)和刀架垂直驅動軸(Z軸)與主電機之間仍是分別通過機械式外聯(lián)傳動鏈相連。用本發(fā)明改造后的普通機械式滾齒機工作時，從加工エ藝程序輸入裝置輸入滾刀主軸(B軸)的轉速定值，可編程序控制器基于上述定值控制滾刀主軸旋轉，可編程序控制器基于滾刀主軸(B軸)的轉速定值跟蹤控制エ件軸(C軸)的轉速，使エ件軸(C軸)與滾刀主軸(B軸)精確地按展成關系轉動，實現(xiàn)直齒輪加工；在加工斜齒輪時，可以根據(jù)齒輪エ件螺旋角、滾刀螺旋升角、刀架垂直驅動軸(Z軸)的轉速和滾刀位移軸(Y軸)的轉速對エ件軸(C軸)的轉速作補償處理，實現(xiàn)斜齒輪加工。本發(fā)明在普通機械式滾齒機中，用電子齒輪控制器代替主電機與滾刀主軸(B軸)之間的外聯(lián)傳動鏈，用電子齒輪控制器代替滾刀主軸(B軸)與エ件軸(C軸)之間的內聯(lián)傳 動鏈，對滾齒機最關鍵的傳動鏈實現(xiàn)電子齒輪控制，顯著地提高加工速度、加工精度和生產效率，產品結構簡單，價格較低、易于在大量普通的機械式滾齒機中推廣應用。下面結合附圖，對本發(fā)明作進ー步地說明。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明方案提出的一種滾齒機電子齒輪控制器的示意 圖2是可編程序控制器內的程序框圖示意 圖3是組合式滾齒機數(shù)控裝置的示意 圖4是機床用多軸運動控制器上的輸出接ロ也連有滾刀主軸的伺服驅動裝置的組合式滾齒機數(shù)控裝置的示意圖。
具體實施例方式圖I中，滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器有日本OMRON公司生產的CPlH-Y可編程序控制器I，可編程序控制器連有加工エ藝程序輸入裝置2，可編程序控制器的輸出接ロ 3分別連有滾刀主軸(B軸)的伺服驅動裝置servo-B和エ件軸(C軸)的伺服驅動裝置servo-C，伺服驅動裝置有相連的伺服驅動器和伺服電機，伺服電機軸上連有轉速傳感器，可編程序控制器的輸入接ロ 4分別連有滾刀主軸(B軸)的轉速傳感器sensor-B、刀架垂直驅動軸(Z軸)的轉速傳感器sensor-Z和滾刀位移軸(Y軸)的轉速傳感器sensor-Y,可編程序控制器內有基于定值控制滾刀主軸(B軸)的轉速和基于滾刀主軸(B軸)的轉速跟蹤控制エ件軸(C軸)的轉速及根據(jù)齒輪エ件螺旋角、滾刀螺旋升角、刀架垂直驅動軸(Z軸)的轉速和滾刀位移軸(Y軸)的轉速對エ件軸(C軸)的轉速作補償處理的控制裝置，上述控制裝置是可編程序控制器內有本發(fā)明提出的專用控制程序的相關部件，
上述控制裝置內的控制程序有如下步驟
啟動控制系統(tǒng)；
手動操作讓B軸、C軸、A軸、X軸、Y軸和Z軸都回參考點；
自動加工按循環(huán)啟動鍵；
齒輪參數(shù)賦值齒輪的數(shù)齒Z，齒輪的模數(shù)M，滾刀頭數(shù)K，齒輪エ件螺旋角β，滾刀螺旋升角λ ;
輸入加工エ藝程序，輸入エ藝參數(shù)滾刀主軸(B軸)的轉速nb，刀架垂直驅動軸(Z軸)的轉速和方向Vz，滾刀位移軸(Y軸)的轉速和方向Vy，齒輪エ件螺旋角β，滾刀螺旋升角入；
判斷β是否等于零？ λ是否等于零？，如果β=0，λ =0，則按公式
權利要求
1.一種滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器，其特征在于有日本OMRON公司生產的CPlH-Y可編程序控制器，可編程序控制器連有加工工藝程序輸入裝置，可編程序控制器的輸出接口分別連有滾刀主軸伺服驅動裝置和工件軸伺服驅動裝置，伺服驅動裝置有相連的伺服驅動器和伺服電機，伺服電機軸上連有轉速傳感器，可編程序控制器的輸入接口分別連有滾刀主軸轉速傳感器、刀架垂直驅動軸轉速傳感器和滾刀位移軸轉速傳感器，可編程序控制器內有基于定值控制滾刀主軸的轉速和基于滾刀主軸的轉速跟蹤控制工件軸的轉速及根據(jù)齒輪工件螺旋角、滾刀螺旋升角、刀架垂直驅動軸的轉速和滾刀位移軸的轉速對工件軸的轉速作補償處理的控制裝置。
2.按權利要求I或2所述的滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器，其特征是所述的可編程序控制器內的控制裝置有如下控制程序 啟動控制系統(tǒng)； 手動操作讓滾齒機的滾刀主軸、工件軸、刀架軸、滾刀位移軸、垂直立柱驅動軸、和刀架垂直驅動軸 自動加工按循環(huán)啟動鍵； 齒輪參數(shù)賦值齒輪的數(shù)齒Z，齒輪的模數(shù)M，滾刀頭數(shù)K，齒輪工件螺旋角β，滾刀螺旋升角入; 輸入加工工藝程序，輸入工藝參數(shù)滾刀主軸的轉速nb，刀架垂直驅動軸的轉速和方向Vz，滾刀位移軸的轉速和方向Vy，齒輪工件螺旋角β，滾刀螺旋升角入； 判斷β是否等于零？ λ是否等于零？， 如果β =0,入=0,則按公式
3.按權利要求I或2所述的滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器，其特征是所述的滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器連有機床用多軸運動控制器，機床用多軸運動控制器的輸出接口分別連有刀架軸伺服驅動裝置、滾刀位移軸伺服驅動裝置、垂直立柱驅動軸伺服驅動裝置和刀架垂直驅動軸伺服驅動裝置，伺服驅動裝置有相連的伺服驅動器和伺服電機，伺服電機軸上連有轉速傳感器。
4.按權利要求4所述的滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器，其特征是所述的機床用多軸運動控制器是日本三菱公司生產的M70數(shù)控系統(tǒng)。
全文摘要
滾齒機傳動鏈電子齒輪控制器，有日本OMRON公司生產的CP1H-Y可編程序控制器和日本三菱公司生產的M70機床用多軸運動控制器，可編程序控制器的輸出接口連有滾刀主軸和工件軸伺服驅動裝置，輸入接口分別連有滾刀主軸、刀架垂直驅動軸和滾刀位移軸的轉速傳感器，機床用多軸運動控制器上的輸出接口分別連有刀架軸、滾刀位移軸、垂直立柱驅動軸和刀架垂直驅動軸的伺服驅動裝置，可編程序控制器內有基于滾刀主軸的轉速跟蹤控制工件軸轉速的控制裝置及根據(jù)齒輪工件螺旋角、滾刀螺旋升角、刀架垂直驅動軸轉速和滾刀位移軸的轉速對工件軸的轉速作補償處理的控制裝置。本發(fā)明功能齊全、強大，結構簡單、價格較低、易于在普通機械式滾齒機中推廣應用。
文檔編號B23F5/20GK102689228SQ201210162108
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2012年5月23日
發(fā)明者馮小勇, 尹君, 徐寧, 滕緒剛, 許力娜, 鄧東明 申請人:遼寧西格馬數(shù)控機床有限公司