本發(fā)明涉及一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制方法，適用于萬能式插齒機(jī)螺旋導(dǎo)軌的力矩電機(jī)的控制。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的普通插齒機(jī)上，一般只能加工直齒輪，若需要加工螺旋齒輪，必須增加一套機(jī)械螺旋導(dǎo)軌附件，該附件很復(fù)雜，制造難度大，并且一套螺旋導(dǎo)軌只能適應(yīng)一種螺旋角。為了使插齒機(jī)能加工任意螺旋角的斜齒輪，一種萬能式電子螺旋導(dǎo)軌插齒機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，萬能式插齒機(jī)用力矩電機(jī)代替機(jī)械式固定角度的螺旋導(dǎo)軌。針對不同螺旋角度的齒輪，可以通過齒輪參數(shù)計(jì)算力矩電機(jī)的螺旋曲線表，得到力矩電機(jī)的控制程序，從而實(shí)現(xiàn)任意角度的螺旋齒輪的插齒加工。由于電子螺旋導(dǎo)軌的應(yīng)用在國內(nèi)處于起步階段，針對電子螺旋導(dǎo)軌的控制方法尚不夠成熟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上問題，本發(fā)明提出了一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制方法，實(shí)現(xiàn)了電子螺旋導(dǎo)軌的正確控制，并能計(jì)算出高效的電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)行程序。該控制方法簡單可靠，經(jīng)自適應(yīng)計(jì)算后程序執(zhí)行效率高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制方法，插齒機(jī)曲柄運(yùn)動的角度為主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a，插齒機(jī)刀軸螺旋運(yùn)動的角度為力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度φ，主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a與力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度φ呈實(shí)時非線性關(guān)系，用函數(shù)f＝F(a)表示；主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a為主動值，其取值為離散的非等差數(shù)列，力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度φ為跟隨值，通過在數(shù)控系統(tǒng)中建立主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的周期性曲線表，用以控制插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌的運(yùn)動。

所述非線性函數(shù)關(guān)系式為：

$f=F(a,b)=\frac{l_2\cos b-l_1\cos a-l_2+l_1}{p}$

式中，f為力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度；F為非線性關(guān)系函數(shù)；a為主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，是曲柄與運(yùn)動坐標(biāo)系Y軸的角度，即∠AOC；b為連桿Y軸的角度，即∠ABC；l₁為曲柄長度，即AO的距離；l₂為連桿長度，即AB的距離；p為電子螺旋導(dǎo)軌的節(jié)距；S_t為插齒機(jī)刀軸運(yùn)動的實(shí)時位置。

所述主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a的取值為離散的非等差數(shù)列，相鄰的兩個角度值(a_i,f_i)和(a_i+1,f_i+1)通過擬合直線代替原始的曲線，通過不斷改變a_i+1的取值，直到擬合直線與曲線之間的誤差滿足公差要求，此時的a_i+1取值，即為經(jīng)過自適應(yīng)計(jì)算后的主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度值。

本發(fā)明一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制方法，優(yōu)點(diǎn)在于：

1)、本發(fā)明提出了一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制算法，特別適用于萬能式插齒機(jī)螺旋導(dǎo)軌的力矩電機(jī)的控制，控制方法簡單可靠。

2)、本發(fā)明中所述的算法具備自適應(yīng)計(jì)算功能，能有效的降低電子螺旋導(dǎo)軌曲線表中點(diǎn)的數(shù)量，提高數(shù)控程序的執(zhí)行效率。

3)、本發(fā)明中所述的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a，以最優(yōu)的取值，滿足最小程序段數(shù)和齒輪螺旋精度要求，提高加工效率和加工質(zhì)量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明的電子螺旋導(dǎo)軌示意圖。

圖2為本發(fā)明的電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動原理圖。

圖3為本發(fā)明的主電機(jī)角度自適應(yīng)計(jì)算流程圖。

圖4為本發(fā)明的誤差計(jì)算示意圖。

圖5為本發(fā)明的力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的周期性曲線表。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，一種插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)動控制方法，實(shí)現(xiàn)了電子螺旋導(dǎo)軌的正確控制，并能計(jì)算出高效的電子螺旋導(dǎo)軌運(yùn)行程序。

插齒機(jī)曲柄運(yùn)動的角度為主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a，插齒機(jī)刀軸螺旋運(yùn)動的角度為力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度φ，主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a與力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度φ呈實(shí)時非線性關(guān)系，用函數(shù)f＝F(a)表示；主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a為主動值，其取值為離散的非等差數(shù)列，力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度φ為跟隨值，通過在數(shù)控系統(tǒng)中建立主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的周期性曲線表，用以控制插齒機(jī)電子螺旋導(dǎo)軌的運(yùn)動。

所述的非線性函數(shù)關(guān)系式為：

$f=F(a,b)=\frac{l_2\cos b-l_1\cos a-l_2+l_1}{p}$

式中，f為力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度；F為非線性關(guān)系函數(shù)；a為主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，是曲柄與運(yùn)動坐標(biāo)系Y軸的角度，即∠AOC；b為連桿Y軸的角度，即∠ABC；l₁為曲柄長度，即AO的距離；l₂為連桿長度，即AB的距離；p為電子螺旋導(dǎo)軌的節(jié)距；S_t為插齒機(jī)刀軸運(yùn)動的實(shí)時位置。

由圖2可知，

$l_2\cos b=\sqrt{{l_2}^2-{\left(l_1\sin a\right)}^2}$

則上述的雙變量的非線性函數(shù)關(guān)系式可變?yōu)槿缦聠巫兞亢瘮?shù)。

$f^{\′}=F\left(a\right)=\frac{\sqrt{{l_2}^2-{\left(l_1\sin a\right)}^2}-l_1\cos a-l_2+l_1}{p}$

所述的主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度a的取值為離散的非等差數(shù)列，其角度取值計(jì)算流程如下：

(1)設(shè)某一起始點(diǎn)為a_i，則根據(jù)上述單變量非線性函數(shù)可計(jì)算出對應(yīng)的f'_i；

(2)初始化a_i+1的取值，令a_i+1＝a_i+5；

(3)計(jì)算出在a_i+1點(diǎn)力矩電機(jī)f'_i+1的值；

(4)根據(jù)相鄰的兩個角度值(a_i,f'_i)和(a_i+1,f'_i+1)，擬合直線EF代替原始的曲線；

(5)取兩個相鄰角度的中間值計(jì)算誤差GH的值，圖4為本發(fā)明的誤差計(jì)算示意圖。若滿足以下不等式，ΔT-0.01<GH<ΔT+0.01，則a_i+1取值結(jié)束。若不滿足以上不等式，則根據(jù)圖3中的GH精度標(biāo)準(zhǔn)要求返回到第(3)步。

(6)結(jié)束a_i+1取值計(jì)算。

其中GH為誤差，ΔT為誤差閾值，-0.01和0.01為誤差公差帯。

通過以上流程不斷改變a_i+1的取值，直到擬合直線與曲線之間的誤差滿足公差要求，此時的a_i+1取值即為經(jīng)過自適應(yīng)計(jì)算后的主電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度值。經(jīng)過此方法計(jì)算出來的主電機(jī)取值點(diǎn)較少，生成的數(shù)控代碼數(shù)量小，數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行效率高。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。