一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置及控制方法
【專利摘要】一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置及控制方法，包括：砂輪主軸單元(1)、砂輪修整器(2)、控制裝置(3)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)；控制裝置包括工控機(jī)、SERCOS卡、控制面板、SERCOS光纖、KE整流供電模塊、KW主軸控制模塊、KW進(jìn)給控制模塊和PLC-IO模塊；SERCOS卡通過ISA插口安裝在工控機(jī)上；控制面板通過控制線與SERCOS卡連接，并發(fā)出控制指令；SERCOS卡通過SERCOS光纖與KE整流供電模塊和KW主軸控制模塊、KW進(jìn)給控制模塊相連；KW主軸控制模塊與修整器主軸電機(jī)及砂輪主軸電機(jī)連接；KW進(jìn)給控制模塊通過控制線與各進(jìn)給電機(jī)連接。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)面齒輪磨削專用砂輪的數(shù)控修整過程的控制。
【專利說明】一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置及控制方法，適用于任何 模數(shù)、壓力角的面齒輪磨削專用砂輪的修整加工。

【背景技術(shù)】
[0002] 砂輪修整是使用修整工具將砂輪修整成形或修去磨鈍的表層，以恢復(fù)砂輪工作表 面的磨削性能和正確的幾何形狀的操作過程。在使用面齒輪專用磨床對(duì)面齒輪進(jìn)行磨削加 工的過程中，對(duì)砂輪的尺寸、形狀、幾何角度等進(jìn)行修整，是保證加工出的面齒輪型面正確 性及表面質(zhì)量的必需環(huán)節(jié)。
[0003] 面齒輪專用磨床使用漸開線廓型的砂輪，對(duì)面齒輪的齒面通過展成運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精加 工。若使用成型金剛滾輪對(duì)砂輪型面進(jìn)行修整，則對(duì)金剛滾輪的制造精度要求高，型面復(fù) 雜，金剛滾輪的制造誤差、安裝誤差、機(jī)床誤差綜合作用后，修整的砂輪誤差大，對(duì)展成加工 的齒面精度影響大，且成型法修整時(shí)磨削接觸面積大，發(fā)熱高，不具有通用性，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng) 用使用及維護(hù)困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù) 控修整加工控制裝置及加工控制方法，實(shí)現(xiàn)面齒輪磨削專用砂輪的高效、高精度修整加工。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0006] 1、一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置，包括：砂輪主軸單元（1)、砂輪修 整器（2)、控制裝置（3)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4);所述砂輪主軸單元⑴包括主軸電機(jī)（5)，進(jìn)給電 機(jī)（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、拖板1(9)、床身1(10)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板II (12)、底 座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身I (9)上的拖板I (9)、 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板II (12)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪修整器（2)包 括金剛滾輪（14)、修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機(jī)（5)、進(jìn)給電機(jī) (6)和底座（13)，金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱（15)通過拖 板III (16)安裝在床身11(17)上，床身11(17)安裝在底座（13)上；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)包 括聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進(jìn)給電機(jī)（6)通過 聯(lián)軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動(dòng)形成滾珠絲杠 螺母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)通 過螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)接；控制裝置（3)包括工控機(jī)（22)、SERC0S卡（23)、控制面板（24)、 SERC0S光纖（25)、KE整流供電模塊（26)、KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)和 PLC-I0模塊（29) ;SERC0S卡（23)通過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；控制面板（24)通 過控制線與SERC0S卡（23)連接，并發(fā)出各種控制指令；SERC0S卡（23)通過SERC0S光纖 (25)與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)相連；KW主 軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接；KW進(jìn)給控制模塊（28)通過控制線與進(jìn)給電機(jī)（6) 連接；工控機(jī)（22)為控制裝置的核心部件，負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的計(jì)算和產(chǎn)生，SERCOS卡（23)負(fù) 責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；工作時(shí)，工控機(jī)（22)根據(jù)修整加工原理進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)軸的運(yùn) 動(dòng)位置指令數(shù)據(jù)，然后通過ISA插口將指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23)，SERCOS卡（23)將指 令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊（28)，實(shí) 現(xiàn)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制，并接收KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊（28)反 饋的電機(jī)實(shí)際位置數(shù)據(jù)，做閉環(huán)控制；砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)修整時(shí)兩條軸 的主運(yùn)動(dòng)，金剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)進(jìn)行e向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪 (8)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)通過拖板I (9)進(jìn)行y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過拖板II (12)進(jìn)行z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0007] 2、一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0008] A.根據(jù)砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對(duì)刀位置及修整加工程 序；
[0009] B.將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；工控機(jī)（22)根據(jù)輸入 的加工程序及修整加工原理進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)位置指令數(shù)據(jù)，然后通過ISA插 口將指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23);
[0010] C.控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機(jī)（22)讀寫SERCOS 卡（23)上的端口地址，實(shí)現(xiàn)控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25) 與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)相連；SERCOS卡 (23)將指令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊 (27)，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制；
[0011] D.將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接；各KW進(jìn)給控制模塊（28)通過 控制線與各進(jìn)給電機(jī)（6)連接；各KW進(jìn)給控制模塊采用變頻調(diào)速的原理實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控 制，電機(jī)使用編碼器反饋轉(zhuǎn)動(dòng)位置給KW進(jìn)給控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)位置控制；
[0012] E.根據(jù)實(shí)際加工要求在控制裝置（3)中設(shè)定加工參數(shù)，所述加工參數(shù)包括金剛滾 輪（14)轉(zhuǎn)速、砂輪（8)轉(zhuǎn)速、修整進(jìn)給速度、單次修整切深；然后砂輪（8)和金剛滾輪（14) 進(jìn)行對(duì)刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數(shù)控修整加工。
[0013] 3、面齒輪專用砂輪數(shù)控修整時(shí)采用偏置曲線法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0014] A.考慮面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側(cè)進(jìn)行加工特點(diǎn)，對(duì)需修整的砂輪外廓 線，通過軟件進(jìn)行參數(shù)化建模，作出其需修整的一側(cè)的1_的外偏置曲線。
[0015] B.在偏置曲線上按精度要求取一系列點(diǎn)，以通過這些的折線作為修整時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌 跡。
[0016] C.通過軟件獲得這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出每?jī)牲c(diǎn)間的相對(duì)坐標(biāo)，從而獲得在 相對(duì)坐標(biāo)下該段折線的G代碼。
[0017] 4、面齒輪專用砂輪數(shù)控修整時(shí)采用偏置曲線法，工藝參數(shù)如下：
[0018] 修整工藝參數(shù)為砂輪轉(zhuǎn)速1200r/min，滾輪轉(zhuǎn)速480?840r/min，每次修整總切深 0. 2mm，單次進(jìn)刀切深0. 02mm，進(jìn)給速度1. 5?2. 5mm/s。
[0019] 5、使用的金剛滾輪（8)切削刃部分圓角半徑為R1，滾輪直徑100mm，厚22mm。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0021] (1)本發(fā)明采用開放式數(shù)控技術(shù)。所述的SERCOS總線是一種用于數(shù)字伺服控制裝 置的現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與數(shù)字伺服系統(tǒng)、傳感器和可編 程控制器10 口之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，1995年被確立為IEC1491SYSTEM-Interface國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)，它可以擴(kuò)展連接多個(gè)伺服電機(jī)；加工程序由用戶用C語(yǔ)言編寫，能充分利用C語(yǔ)言的功 能和資源，特別適合開放式系統(tǒng)的技術(shù)要求。
[0022] (2)采用數(shù)控軌跡法進(jìn)行砂輪修整，降低了修整器的安裝精度要求，且可以通過調(diào) 整機(jī)床參數(shù)降低修整誤差，較傳統(tǒng)的成型法修整，砂輪型面精度更高，易于保證砂輪加工出 的面齒輪精度及表面質(zhì)量。
[0023] (3)采用數(shù)控軌跡法進(jìn)行砂輪修整，修整時(shí)為點(diǎn)接觸，較傳統(tǒng)的成型法的線接觸發(fā) 熱小，對(duì)冷卻要求降低，易于維護(hù)和使用。
[0024] (4)采用數(shù)控軌跡法進(jìn)行砂輪修整，可以通過修改程序?qū)θ我馔馔骨€廓型的面 齒輪加工用砂輪進(jìn)行修整，較傳統(tǒng)的成型法具有通用性。
[0025] (5)采用數(shù)控軌跡法進(jìn)行砂輪修整，可以根據(jù)需要將平型砂輪修整出任意特定的 外凸形成型砂輪截面，靈活制造面齒輪磨削專用磨具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為金剛滾輪的形狀示意圖；
[0027] 圖2為偏置曲線法修整原理示意圖；
[0028] 圖3為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置砂輪主軸單元示意圖；
[0029] 圖4為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置砂輪修整器示意圖；
[0030] 圖5為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖6為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置硬件平臺(tái)組成；
[0032] 圖7為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置軟件平臺(tái)組成；
[0033] 圖8為面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工控制裝置各軟件和硬件平臺(tái)之間的聯(lián) 接方式圖；
[0034] 圖9為本發(fā)明的加工方法實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0035] 圖10為KE整流供電模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖11為KW控制模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12為砂輪修整對(duì)刀位置示意圖； 圖13為砂輪修整機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 金剛滾輪的形狀示意圖見圖1，其用于修整切削的部分為R1的圓角。偏置曲線法 修整漸開線廓型砂輪的原理如圖2所示，面齒輪磨削專用砂輪的截面形狀均為外凸?jié)u開線 形，由于面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側(cè)進(jìn)行加工特點(diǎn)，每次修整時(shí)只需修整砂輪磨損 的一側(cè)。通過軟件對(duì)要修整的漸開線進(jìn)行參數(shù)化建模，并作出其需修整的一側(cè)的1mm的外 偏置曲線，在該偏置曲線上按精度要求取一系列點(diǎn)，以通過這些的折線作為修整時(shí)的運(yùn)動(dòng) 軌跡，通過軟件獲得這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出每?jī)牲c(diǎn)間的相對(duì)坐標(biāo)，從而獲得在相對(duì)坐 標(biāo)下該段折線的G代碼。通過機(jī)床的兩軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行修整，則金剛滾輪的圓角部分可以包絡(luò) 出要修整的漸開線形。
[0038] 本發(fā)明以用與磨削模數(shù)為3. 5的面齒輪的漸開線砂輪的數(shù)控修整為例。所述砂輪 主軸單元（1)結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括主軸電機(jī)（5)，進(jìn)給電機(jī)（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、 拖板1(9)、床身1(10)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板II (12)、底座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸 箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身I (9)上的拖板I (9)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板II (12)、傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪修整器（2)結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括金剛滾輪（14)、 修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機(jī)（5)、進(jìn)給電機(jī)（6)和底座（13)， 金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)安裝在 床身11(17)上，床身11(17)安裝在底座（13)上；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)⑷結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括 聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進(jìn)給電機(jī)（6)通過聯(lián) 軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動(dòng)形成滾珠絲杠螺 母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)通過 螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)接；工作時(shí)，砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩條軸的主運(yùn)動(dòng)，金 剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板111(16)進(jìn)行e向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪⑶轉(zhuǎn)動(dòng)的 同時(shí)通過拖板I (9)進(jìn)行y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過拖板II (12)進(jìn)行z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。上述主運(yùn)動(dòng) 和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是由控制裝置（3)發(fā)送指令給各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0039] 控制裝置（3)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括工控機(jī)（22)、SERC0S卡（23)(連續(xù)的 實(shí)時(shí)控制方式卡，SERC0S是一種用于數(shù)字伺服控制裝置的現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠 實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與數(shù)字伺服系統(tǒng)，傳感器和可編程控制器10 口之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。 1995年被確立為IEC1491SYSTEM-Interface國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。SERC0S接口由一個(gè)主站和若干個(gè)從 站（1-254個(gè)，伺服，主軸或PLC-I0)組成，各站之間采用光纜聯(lián)接，構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)，站間的最大 距離為40或80米，最大從站數(shù)為254,通訊速度為2Mbit/秒，4Mbit/秒或16Mbit/秒）、控 制面板（24)、SERC0S光纖（25)、KE整流模塊（26) (KE是德文kontrolle erganzen的縮寫， 意思是電源控制模塊）、KW主軸控制模塊（27) (KW是德文kontrolle wechselrichter的縮 寫，意思是伺服控制模塊）、KW進(jìn)給控制模塊（28)和PLC-I0模塊（29) ;SERC0S卡（23)通 過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；控制面板（24)通過控制線與SERC0S卡（23)連接，并發(fā) 出各種控制指令；SERC0S卡（23)通過SERC0S光纖（25)與KE整流供電模塊（26)和KW主 軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)相連；KW主軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接； KW進(jìn)給控制模塊（28)通過控制線與各進(jìn)給電機(jī)（6)連接。KE是將正常的三相380伏交流 電變?yōu)?00伏直流電，其結(jié)構(gòu)如圖10所示，它的輸入端是是正常的三相380伏交流電，在通 過變壓裝置時(shí)變壓，在通過整流裝置把三相交流電變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電，最 后通過濾波裝置來(lái)消除干擾雜訊，而得到純凈的700伏直流電。KW是將KE輸出的700伏 直流電變?yōu)槿嚯妷嚎煽氐慕涣麟姡浣Y(jié)構(gòu)如圖11所示，它的輸入端是700伏直流電，在通 過可控硅時(shí)將直流電進(jìn)行逆變和調(diào)壓得到三相電壓，通過控制和監(jiān)視裝置對(duì)三相電壓進(jìn)行 調(diào)節(jié)，得到可控的交流電。SERC0S接口由一個(gè)主站（Master)和若干個(gè)從站（Slave, 1-254 個(gè)，伺服，主軸或PLC-I0)組成，各站之間采用光纜聯(lián)接，構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)，站間的最大距離為40 或80米，最大從站數(shù)為254,通訊速度為2Mbit/秒，4Mbit/秒或16Mbit/秒。通過SERC0S 卡（23)控制機(jī)床控制單元，它由1-50個(gè)SERC0S進(jìn)給或主軸單元和40-320個(gè)PLC-I0點(diǎn)組 成。該控制裝置使用德國(guó)AMK公司的KE/KW系列交流數(shù)字伺服單元和交流電動(dòng)機(jī)。KE為 整流供電模塊，可以為多個(gè)KW模塊提供動(dòng)力電，KW為驅(qū)動(dòng)控制模塊，可以控制各種交流電 機(jī)。每個(gè)KW模塊還可以附加12個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)。所有的數(shù)據(jù)（位置、速度、參數(shù)、 10等）都通過SERCOS總線傳輸。
[0040] 控制裝置（3)的軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖7所示，CNC系統(tǒng)軟件運(yùn)行在D0S6. 22環(huán)境，由 NC內(nèi)核和PLC內(nèi)核組成，其功能相當(dāng)于一個(gè)高性能無(wú)人機(jī)界面的NC-PLC軟件，NC內(nèi)核主要 功能包括：1-10個(gè)控制通道、每通道1-8軸聯(lián)動(dòng)、直線，圓弧，螺旋線插補(bǔ)、預(yù)譯碼，正反向插 補(bǔ)、多種刀具補(bǔ)償和管理功能、多種機(jī)床誤差補(bǔ)償功能等，以滿足修整加工過程中的各種需 要。
[0041] 其控制各伺服軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)的過程為：首先將修整加工程序一次且全部輸入到工控 機(jī)（22)的存儲(chǔ)器中，加工時(shí)再?gòu)墓た貦C(jī)（22)的存儲(chǔ)器把一個(gè)個(gè)程序段調(diào)出，工控機(jī)（22) 還將零件以一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各個(gè)零件輪廓信息、加工速度信息和其 他輔助信息，按照一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，控制裝置（3)中的 伺服部分就是把工控機(jī)（22)給的位移指令轉(zhuǎn)換成加工設(shè)備移動(dòng)部件的位移指令，工控機(jī) (22) 能過ISA接口將指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23)，工控機(jī)（22)讀寫SERCOS卡（23)上的 端口地址，實(shí)現(xiàn)控制面板（24)的操作，將指令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控 制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊（28)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制。插補(bǔ)運(yùn)算就是 根據(jù)工作軸所在坐標(biāo)系和各伺服軸坐標(biāo)值、刀具號(hào)和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算，計(jì)算出刀具向 各伺服軸的移動(dòng)量。
[0042] 應(yīng)用軟件在WIND0WS98操作系統(tǒng)下運(yùn)行。該應(yīng)用軟件用Visual Basic語(yǔ)言編寫， 它是一種簡(jiǎn)單易學(xué)的可視化的編程語(yǔ)言，用它可以非常方便地使用WINDOWS操作系統(tǒng)提供 的各種系統(tǒng)資源。
[0043] 而系統(tǒng)軟件平臺(tái)與應(yīng)用軟件之間通過NC變量、NC數(shù)據(jù)和PLC變量傳遞命令和數(shù) 據(jù)，構(gòu)成了應(yīng)用軟件與系統(tǒng)軟件平臺(tái)之間的開放式接口。其中應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和硬件平 臺(tái)之間的聯(lián)接方式如圖8所示。
[0044] 本實(shí)施例由北航自主研發(fā)的面齒輪磨齒機(jī)床及砂輪數(shù)控修整加工裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，將 面齒輪磨削專用砂輪和金剛滾輪安裝在在裝置上，調(diào)整好對(duì)刀位置，完成面齒輪專用砂輪 的數(shù)控修整加工。
[0045] 結(jié)合實(shí)例說明本發(fā)明的面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整加工方法，如圖9所示，其 實(shí)現(xiàn)步驟如下 ：
[0046] (1)根據(jù)砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對(duì)刀位置及修整加工 程序，本實(shí)例加工對(duì)象為磨削模數(shù)為3. 5的面齒輪的專用砂輪，對(duì)刀位置如圖12所示，修整 軌跡示意圖如13所示；
[0047] (2)將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；工控機(jī)（22)根據(jù)輸 入的加工程序及修整加工原理進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)位置指令數(shù)據(jù)，然后通過ISA 插口將指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23);
[0048] (3)控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機(jī)（22)讀寫SERCOS 卡（23)上的端口地址，實(shí)現(xiàn)控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25) 與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)相連；SERCOS卡 (23) 將指令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊 (27)，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制；
[0049] (4)將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接；各KW進(jìn)給控制模塊（28)通 過控制線與各進(jìn)給電機(jī)（6)連接；各KW進(jìn)給控制模塊采用變頻調(diào)速的原理實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度 控制，電機(jī)使用編碼器反饋轉(zhuǎn)動(dòng)位置給KW進(jìn)給控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)位置控制；
[0050] (5)調(diào)試加工控制裝置。根據(jù)實(shí)際加工要求在控制裝置（3)中設(shè)定加工參數(shù)，所述 加工參數(shù)包括金剛滾輪（14)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向、砂輪（8)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向、修整進(jìn)給速度、單 次修整切深；然后砂輪（8)和金剛滾輪（14)進(jìn)行對(duì)刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數(shù)控修 整加工。
[0051] 本實(shí)例中，砂輪為用于模數(shù)3. 5_，壓力角為25°的面齒輪磨削專用砂輪，砂輪轉(zhuǎn) 速1200r/min，滾輪轉(zhuǎn)速480/min，每次修整總切深0. 2mm，單次進(jìn)刀切深0. 02mm，進(jìn)給速度 2. 5mm/s。部分程序G代碼如下：
[0052] 主程序：
[0053] G90G00Y23. 4Β0· 33Z150. 574E-200F500
[0054] M03S2000
[0055] ......
[0056] $0START1
[0057] $0F0R I = 0T09
[0058] $0CALL m35zc
[0059] $0NEXT I
[0060] MO5
[0061] MO2
[0062] 子程序 m35zc :
[0063] G91G01E-0. 02
[0064] G91G01Z1F300
[0065] G91G01z0. 200
[0066] E-0. 005z0. 126
[0067] E-0. 007z0. 074
[0068] E-0. 047z0. 2
[0069] ......
[0070] E-0. 843z0. 2
[0071] E7. 528F1000
[0072] Z-5. 4
[0073] M29
[0074] 本發(fā)明提供了一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置以及修整控制方法。本 發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方 案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制裝置，其特征在于包括：砂輪主軸單元（1)、 砂輪修整器（2)、控制裝置（3)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4);所述砂輪主軸單元（1)包括主軸電機(jī)（5)， 進(jìn)給電機(jī)（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、拖板1(9)、床身1(10)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板 II (12)、底座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身1(9)上 的拖板1(9)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（11)、拖板II (12)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪 修整器⑵包括金剛滾輪（14)、修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機(jī) (5)、進(jìn)給電機(jī)（6)和底座（13)，金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱 (15)通過拖板III (16)安裝在床身II (17)上，床身II (17)安裝在底座（13)上；所述傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)（4)包括聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進(jìn)給電 機(jī)（6)通過聯(lián)軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動(dòng)形 成滾珠絲杠螺母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接 器（20)通過螺釘與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)接；控制裝置⑶包括工控機(jī)（22)、SERCOS卡（23)、控制 面板（24)、SERCOS光纖（25)、KE整流供電模塊（26)、KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制 模塊（28)和PLC-IO模塊（29) ;SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；控制 面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，并發(fā)出各種控制指令；SERCOS卡（23)通過 SERCOS光纖（25)與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28) 相連；KW主軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接；KW進(jìn)給控制模塊（28)通過控制線與進(jìn) 給電機(jī)（6)連接；工控機(jī)（22)為控制裝置的核心部件，負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的計(jì)算和產(chǎn)生，SERCOS 卡（23)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；工作時(shí)，工控機(jī)（22)根據(jù)修整加工原理進(jìn)行計(jì)算，得到各 個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)位置指令數(shù)據(jù)，然后通過ISA插口將指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23)，SERCOS卡 (23)將指令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊 (28)，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制，并接收KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊 (28)反饋的電機(jī)實(shí)際位置數(shù)據(jù)，做閉環(huán)控制；砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)修整時(shí) 兩條軸的主運(yùn)動(dòng)，金剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)進(jìn)行e向進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)，砂輪（8)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)通過拖板I (9)進(jìn)行y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過拖板II (12)進(jìn)行z向進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)。
2. -種面齒輪磨削專用砂輪數(shù)控修整控制方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下： A. 根據(jù)砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對(duì)刀位置，通過偏置曲線法 確定修整加工程序； B. 將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機(jī)（22)上；工控機(jī)（22)根據(jù)輸入的加 工程序及修整加工原理進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)位置指令數(shù)據(jù)，然后通過ISA插口將 指令數(shù)據(jù)寫入SERCOS卡（23); C. 控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機(jī)（22)讀寫SERCOS卡（23) 上的端口地址，實(shí)現(xiàn)控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25)與KE整 流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進(jìn)給控制模塊（28)相連；SERCOS卡（23)將 指令數(shù)據(jù)通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進(jìn)給控制模塊（27)，實(shí) 現(xiàn)主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)的控制； D. 將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機(jī)（5)連接；各KW進(jìn)給控制模塊（28)通過控制 線與各進(jìn)給電機(jī)（6)連接；各KW進(jìn)給控制模塊采用變頻調(diào)速的原理實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制， 電機(jī)使用編碼器反饋轉(zhuǎn)動(dòng)位置給KW進(jìn)給控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)位置控制； E.根據(jù)實(shí)際加工要求在控制裝置（3)中設(shè)定加工參數(shù)，所述加工參數(shù)包括金剛滾輪 (14)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向、砂輪（8)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向、修整進(jìn)給速度、單次修整切深；然后砂輪 (8)和金剛滾輪（14)進(jìn)行對(duì)刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數(shù)控修整加工。
3. 權(quán)利要求2所述偏置曲線法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下： A. 考慮面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側(cè)進(jìn)行加工特點(diǎn)，對(duì)需修整的砂輪外廓線，通 過軟件進(jìn)行參數(shù)化建模，作出其需修整的一側(cè)的1mm的外偏置曲線； B. 在偏置曲線上按精度要求取一系列點(diǎn)，以通過這些點(diǎn)的折線作為修整時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌 跡； C. 通過軟件獲得這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出每?jī)牲c(diǎn)間的相對(duì)坐標(biāo)，從而獲得在相對(duì) 坐標(biāo)下該段折線的G代碼。
4. 權(quán)利要求2所述的偏置曲線法，其特征在于工藝參數(shù)如下： 修整工藝參數(shù)為砂輪轉(zhuǎn)速1200r/min，滾輪轉(zhuǎn)速480?840r/min，每次修整總切深 0. 2_，單次進(jìn)刀切深0. 02_，進(jìn)給速度1. 5?2. 5mm/s。
5. 權(quán)利要求2所述的金剛滾輪（8)，其特征在于：修整用切削刃部分圓角半徑為R1，滾 輪直徑100mm，厚22mm。
【文檔編號(hào)】G05B19/18GK104057396SQ201410216941
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王延忠, 鐘揚(yáng), 侯良威 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)