数控滚齿机编程

① 数控磨齿

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② 数控滚齿机床的指令有那些

齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技师和加工能力反映一个国家的工业水平。实现齿轮加工数控倾和自动化、加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。

基于开放式运动控制器的数控滚齿系统的研究

摘要:讨论了一种基于开放式运动控制器的数控滚齿体系结构，通过对其进行深入的研究，在国内首次提出了电子差动
齿轮箱的概念，开发出相应的数控滚齿软件，给出了运动控制系统软件的基本模块，以及该数控系统成功用于YG6132B
机械滚齿机数控改造的实例。
序词:数控 滚齿机床 运动控制
中图分类号:TG659
前言
齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法〔1 〕，传统的机械滚齿机床机械结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，各传动链中的每一个传动元件本身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需要更换各种挂轮调整起来复杂费时[2]，大大降低了劳动生产率。
以德国西门子、日本发那科公司数控系统为主流的数控滚齿机的出现，大大提高了齿轮加工能力和加工效率。我国目前真正能够生产数控滚齿机的只有2－3个厂家，且使用的多是德国西门子数控系统，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技术，缺少国际竞争力。
注意到以上问题，并根据近来数控技术，尤其是开放式运动控制器飞速发展的现状，本文针对小模数、少齿数、大螺旋角斜齿轮滚齿加工迫切要求数控化的实际需求，进行了深入的研究，成功地开发了了一套基于开放式运动控制器的数控滚齿系统并用于实际生产。
1 基于开放式运动控制器的数控体系结构
该体系结构的核心是一块具有PC104 总线并且自带高速DSP 芯片的开放式多轴运动控制卡，与嵌入式PC 主机构成多处理器结构，提供4路16 位D/A 模拟电压（＋/－10V）控制信号，4路4倍频差动式光电编码器反馈信号接口，输入信号频率最高可达8MHZ，32 路光电隔离输入输出接口。可编程数字PID+速度前馈+加速度前馈滤波方式，卡上自带DSP 芯片以实现实时高速插补、计算功能，可完成空间直线、圆弧插补，大大减轻了主机负担，还提供了程序缓冲区，降低了对主机通讯速度的要求[3]。该运动控制卡通过PC104 总线和计算机通讯，一方面将从各控制轴采集到的数据送给主机进行计算，另一方面，将主机根据工艺及数学模型进行运算生成的运动控制指令经过进一步处理送各轴伺服驱动器，完成各轴的运动控制，加工出满足工艺要求的合格零件。由于使用标准的PC104 型工控机作
为主机，采用标准化接口，可灵活地选用电机、驱动装置和反馈元件，支持包括乙太网甚至是Internet 网在内的多种网络协议及拓扑结构，可方便地实现远程控制，组网技术十分灵活而且技术成熟[4]。适应网络化数控的未来发展要求，系统硬件控制部分结构如图1 所示。

图1基于开放式运动控制器的数控系统结构
2
2系统控制软件
本系统控制软件是在纯DOS 下用C 语言开发的，DOS 系统的开放性、单任务、准确的时钟中断管理及其良好的稳定性，为工业化生产提供了可靠的保证。软件框图如图2 所示。其中系统初始化包括自制小汉字字模的装入，显示器图形方式的初始化，控制器滤波参数的整定等；系统诊断模块的作用是监控各被控轴的运动状态，如：各轴有无运动误差超限、伺服报警、运动完成、限位开关动作等；实时控制模块，由中断服务程序实现，它在每个时钟中断周期内读入各轴位置，根据加工对象的加工工艺要求计算出新的运动控制指令送运动器解释执行。
3基于电子齿轮箱的数控滚齿系统
齿轮加工的关键在于实现滚刀和工件之间的展成分度运动关系，也就是要准确地满足两者之间的速比关系，即滚刀转过一转，工件转过K/zc 转，如下式(1)所示：
c b
c
z
K
n
n
= (1)
式中b c n n , －分别为工件轴转速和滚刀轴转速
k zc , －分别为工件齿数和滚刀头数
而在加工斜齿轮和蜗轮时，要求在完成分齿运动的同时，还要完成Z轴或Y轴的附加运动，其运动学方程式如下：
p
l
p
b
c n
r
c n
z b
c
c z m
f
z m
f n
z
K
n
cos sin
± ± = (2)
式中r z f f , －分别为Z、Y轴的进给量
l b, －分别为斜齿轮的螺旋角和刀具安装角
n m －为斜齿轮法面模数。
由式(2)可见，在加工斜齿轮和蜗轮时，输入和输出的关系已不再是一个简单的单输入、单输出的定比传动问题，而是一个多输入、单输出的问题。一般的电子齿轮方式无法解决这类问题，为此本系统成功地开发了电子齿轮箱功能，电子差动齿轮箱是指：对于任何一个通过机械差动变速机构将两个以上（含两个）不同运动，按一定的速比传动关系
合成输出的运动轴，都可以改由计算机控制的交、直流伺服电机单独驱动，去掉原有的机械差动传动链，通过计算机读取安装在各输入轴上传感器反馈回来的运动参数（如转速，进给量等），用软件编程的方法实时计算合成输出轴的运动，实现机械差动传动链的功能。
4应用实例
上述数控滚齿系统已成功地应用到一台宁江机床厂生产的小模数机械滚齿机YG3612B的改造中，改造前该滚齿机用于批量生产模数1，齿数4，螺旋角20 度以上的斜齿轮轴加工，由于我国尚无适应这种小模数、少齿数工件的数控滚齿机，对这种类型工件，该机械滚齿机是目前加工精度最高的滚齿设备，但是由它加工出来的零件成品率仅达80%左
右，造成了巨大的浪费，同时在更换加工品种时需要繁琐地更换各种挂轮，使生产效率大为降低。为此生产厂家强烈要求进行数控改造以便提高加工精度，提高生产效率。经分析造成零件加工精度低的主要原因如下：
（1）滚刀至工件两末端传动件之间各传动元件的加工、装配误差直接影响了展成分度的精度，从而影响工件的加工精度
（2）工件至Z进给轴两末端传动件之间各传动元件的加工误差直接影响了被加工工件螺旋角的准确性
（3）由于是加工4个齿的斜齿轮，单头滚刀每转1转工件要转过90 度，这就决定了滚刀到工件之间的末端传动副不能像通常的滚齿机那样使用大降速比的蜗轮－蜗杆传动副，以便大大降低前面传动副的误差对展成分度的影响〔5 〕（如采用大降速比的蜗轮－蜗杆传动副作末端传动副，蜗杆的高速转动将造成其迅速磨损而失去精度），因此该机床采用了一对19/76=1/4 的空间相交轴传动的螺旋齿轮副作末端传动副，从而使得上述(1)、(2)两点成为影响被加工齿轮轴精度的关键。
针对以上问题，同时考虑生产厂家担心改造后一旦不成功将造成机床报废的顾虑，本文把以最少的改动、最小的投入加工出满足精度要求的小模

图2 控制软件框图
系统初始化
工艺参数修改
系统诊断
主控模块
实时中断控制
各轴坐标显示
PID 参数修改
指令队列各轴位置反馈
3
数、少齿数、大螺旋角斜齿轮作为目标，创造性地建立了如下的改造方案：
（1）彻底断开工件轴和滚刀轴、工件轴和进给轴之间原有的机械传动联系，除去原有的差动传动链
（2）保留滚刀轴至工件轴之间19/76 的末端传动副，在工件轴的上一级传动轴上直接安装交流伺服电机，单独驱动工件轴
（3）滚刀转动和Z轴进给仍采用原来普通电机带动
（4）沿Z轴丝杆进给方向加装高分辨率光栅尺A，直接从末端件提供进给量反馈，从而排除了进给传动链误差对工件螺旋角的影响
（5）在滚刀轴的上一级飞轮轴上加装高分辨率的光电编码盘B，提供滚刀转速反馈改造后的机械结构如图3所示，本数控系统通过实时中断读取光电编码盘B和光栅尺A的读数，由电子差动齿轮箱自动进行合成、数据处理后，经
运动控制卡发出指令，控制伺服电机的运转，最终加工出满足精度要求的齿轮轴，并使产品合格率达到96％以上。
对以上改造的加工小模数、少齿数、大螺旋角数控滚齿机的进一步完善，应从以下几个方面着手：
（1）在滚刀轴的上一级B轴上加装直流或交流主轴电机，以满足输出功率大，调速范围宽，进一步稳定转速的加工要求〔6〕
（2）工件伺服驱动电机轴与工件轴之间，滚刀驱动电机轴与滚刀轴之间都只保留一对高精度降速齿轮传动，这两对齿轮传动副要进行消隙处理，如采用两薄片齿轮弹簧消隙装置
（3）将轴向进给Z轴上的普通丝杠换成具有预紧、消隙功能的滚珠丝杠，并用交流伺服电机直接驱动滚珠丝杠实现匀速进给，消除进给爬行
（4）如需进一步提高该滚齿机的加工能力（加工鼓形齿、非园齿轮等），进一步提高生产效率，降低劳动强度的话，可对径向进给X轴，切向进给Y轴和滚刀刀盘搬角度A轴，都采用单独的伺服电机控制，但这些已不存在原理和技术上的难点，用户只需根据需求和成本进行取舍。
5结论
（1）本数控系统经小模数机械滚齿机YG3612B改造证明是成功的实用系统，且该系统操作简单，运行可靠
（2）本系统在国内首先提出了区别于电子齿轮的电子差动齿轮箱概念
（3）本系统采用国产开放式运动控制卡摆脱了国外进口的限制
（4）充分发挥了PC 平台上的软硬件优势，丰富和改善了开发环境。
（5）支持数控机床进一步向的智能化、集成化、网络化方向发展。
参考文献
1 齿轮制造手册编辑委员会.齿轮制造手册.北京:机械工业出版社. 1997
2 韩彦成.金属切削机床构造与设计. 国防工业出版社.1991
3 固高公司.GT-400-SV 四轴运动控制器用户手册，2001
4 毛军红. 机床数控软件化结构体系. 机械工程学报.2000.36(7):48-51
5 会田俊夫〔日〕.圆柱齿轮的制造.中国农业机械出版社.北京.1984
6 孙汉卿.数控机床原理与维修.中国第一汽车集团公司.1998
A STUDY ON NUMERICAL CONTROL Gear HOBBING
SYSTEM BASED ON OPEN MOTION CONTROLLER
Du Jianming WuXutang
(Xi’an Jiaotong University)
Wu Hong
(Luo yang Institute of Technology)
Abstract: A numerical control gear Hobbing
图3 机床改造后的结构
4
architecture system based on open motion controller is discussed. Through study deeply on it, an idea of electronic differential gearbox is put forward primarily in our country. The umerical control gear Hobbing software is developed. Basic software moles for motion control system and a successful instance that YG3612B model gear Hobbing machine tools is changed by the numerical control system are given.
Key word: Numerical control Gear Hobbing
machine tools Motion control
作者简介：杜建铭，男，1963 年出生，高级工程师，博士研究生，中国第一拖拉机集团公司优秀专家，主要从事数控技术、高精度位置伺服控制和复杂曲面的研究工作

③ 滚齿机的特点

滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。齿轮加工机床品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮小型机床，加工十几米直径齿轮大型机床，还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。下面简单介绍下滚齿机有哪些特点：
一、滚齿机的加工原理
根据齿轮的成形原理，综合考虑滚切中对机械进给系统跟随性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滚齿机分齿传动链的基础上，按照数控理论中两坐标圆弧插补原理，对机床的刀架垂直进给运动和水平径向进给进行数控化控制改造，实现齿轮加工。
二、滚齿机传动链分析
滚齿机应具备下列传动链：主运动传动链、展成运动传动链、垂直进给运动传动链、轴向运动传动链、径向进给运动传动链。
三、滚齿机的工作运动
（1）主运动：主运动即滚刀的旋转运动。
（2）展成运动：滚刀和工件的回转，由伺服电动机分别驱动滚刀和工件的回转，伺服电动机按控制指令运动，严格保证滚刀和工件二者同步。该方案投入大，成本高，对运动控制器的实时控制要求较高，控制软件编程难度大。
（3）垂直进给运动：垂直进给运动即滚刀沿工件轴向作连续的进给运动，以切出整个齿宽上的齿形。轴向进给改造为由伺服电动机驱动，调节转速可以得到需要的进给速度。
（4）径向进给：工件向滚刀方向作径向进给，垂直进给运动和径向进给联动加工鼓形齿轮。水平径向进给改造为由伺服电动机驱动，经蜗杆副、丝杆副使滚刀切向移动，调整伺服电动机转速可以得到需要的切向进给速度。
四、滚齿机的数控系统
采用开放式运动控制卡去驱动各轴电机，充分发挥了数控平台上的软硬件优势，丰富和改善了开发环境。硬件电路由外设、信号变换电路及辅助电路几部分组成，构成一个完整的简易数控系统，完成程序的输入与处理、显示、电机驱动等一系列功能。
五、滚齿机的加工的注意事项
（1）在数控滚齿机上加工齿轮，要根据其工件图参数、夹具尺寸、滚刀参数、工艺要求，确定各轴位置，两坐标联动，用圆弧插值法，加工对称于工件齿宽、带圆弧的鼓形直齿和斜齿齿轮。
（2）机械部分改造在满足实际应用需求的情况下为了降低成本，酌情减少数控轴数，对原机械滚齿机的改动较少。对不同尺寸的鼓形齿轮通过参数化设置便可进行加工，操作简单、方便。
（3）分别采用伺服电动机通过数控系统单独控制进给轴，数控机床的进给系统应满足无间隙、低摩擦、高刚度等基本要求。
（4）各轴有无运动误差超限、伺服报警、运动完成、限位开关动作等。实时控制模块，由中断服务程序实现，它在每个时钟中断周期内读入各轴位置，根据加工对象的加工工艺要求计算出新的运动控制指令送运动器解释执行。
（5）由于齿轮加工难度较高，尤其是加工不锈钢、钛合金等超硬材质的工件，所以为了保证齿轮工件的精度应选用专用的齿轮切削油。
以上就是使用滚齿机设备加工齿轮时的优势，对于不同的齿轮工件要根据其零件图参数、滚刀参数要求选择合适的工艺方法。

④ 齿轮如何数控编程

好像有专门的数控滚齿机吧 或者有cam自动编程 手工编程不太可能实现 呵呵

⑤ 基于PLC的Y3150数控滚齿机如何编程急需

根据工艺到时给个输出信号即可

⑥ yx3132cnc数控滚齿机自动编程好学吗

这要看看你是不是有这方面的基础了，如果有基础一两个月，如果全从新来有师傅带的话，最少也要半年吧！我们厂里的数控师傅差不多就是这样的。

⑦ 非圆齿轮的加工方法是什么

由于非圆齿轮种类较多，形状复杂，所以给制造带来了一定的难度。加工非圆齿轮的方法较多。从形成齿廓的原理分，有成形法与展成法；从加工的方式分有铣齿、插齿、滚齿及线切割等。当前应用最广的是在数控插齿机上，用标准的齿轮插刀加工，或在数控滚齿机上，用齿条形刀具或标准的齿轮滚刀加工。
（1）线切割加工
用计算机计算出各个轮齿的齿廓，并对其进行数控编程，在线切割机床上加工出非圆齿轮。这种方法的优点是，不需要专门的切齿机床和刀具，容易实现。缺点是要逐齿进行计算和编程，费时。这种方法的加工精度，取决于线切割机床和编程工艺的精度。
（2）在铣床上成形铣削
这种方法是在普通的卧式铣床上，用单齿分度法进行成形铣削。所用的刀具就是加工圆齿轮的模数铣刀。它不需要专门的切齿机床及刀具，加工调整也比较容易，所以在单件少量制造非圆齿轮时还有应用。成形铣削的缺点，首先是生产率低，其次是由于只用一把或少数几把模数铣刀加工整个非圆齿轮，不符合非圆齿轮各个轮齿廓形不同的要求，所以齿廓精度低。
（3）用经机械改装的机床加工非圆齿轮
对加工圆齿轮的插齿机、滚齿机进行各种机械式的改装，使工件得到不等速的回转，并改变刀具与工件之间的中心距，以切出要求的非圆齿轮。具体的做法是：先加工一个与被加工齿轮形状完全相同的靠模齿轮或靠模凸轮（凸轮的轮廓曲线与加工的非圆齿轮节曲线相同）。加工时的刀具可以是圆盘形插齿刀。插齿刀的节圆直径应与靠模齿轮相滚动的圆齿轮的节圆相同（或与靠模凸轮相滚动的圆滚轮的轮廓相同）。这样，插齿刀相对于被切齿轮的啮合滚动，决定于圆齿轮与靠模齿轮的啮合滚动，因此就可以切出与靠模齿轮相同的非圆齿轮。这种方法的优点是可以不用特殊的切非圆齿轮的机床，缺点是需要改装机床，很费事，而且加工一种齿轮，就需要一种靠模或凸轮，更换产品很不方便，通用性差，成本高。
（4）数控加工
利用数控齿轮加工机床的柔性，来加工非圆齿轮。

⑧ 数控滚齿机操作容易吗

容易呀 ，我就开滚齿机。程序很简单，都是参数化的，按照图纸要求什么输入什么即可。不过英语要好。面板都是英文的界面。加工方式也就是一上一下。一次顺铣，一次逆铣。

⑨ 机床滚齿机怎样滚斜齿的啊

齿轮箱左面差动，右面分齿。[差动定数乘sin的压力角]除以[滚刀头数乘以M数]。。。。算出的数查速查挂轮表的出ABCD四组轮，左旋加介轮右旋不加，这是差动挂轮。。。
分齿和干直齿一样，加几个介轮得看说明书。说明书有介绍
买书在当当网上有，看切削首册也有
我的QQ是923072188可以问我，我干过Y3180，Y3150和Y2150滚齿机不知到和你的机器一样不。

⑩ 数控滚齿机 yk3608卧式滚齿机，我们厂新进的设备，需要滚弧形齿，编程方法能请教一下吗。

你说的应该是切鼓形齿，说明书中应该有加工方法