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全功能数控齿轮加工机床的系统结构

发布日期:2011-08-10

 

全功能数控不仅指齿轮机床的各轴进给运动是数控的,而且机床的展成分度运动和差动运动也是数控的。目前展成分度链和差动链的数控处理方法不尽相同,有基于软件插补的和基于硬件控制的两种类型。
(1)基于软件插补的齿轮加工数控系统
这类数控系统的刀具主轴一般采用变频装置控制,工件主.轴通过数控指令经伺服电机直接驱动。目前国产数控齿轮加工机床所配置的数控系统大多为国外知名的通用数控系统,因而都是采用这种基于软件插补的数控加工方式。
目前,由于控制精度、动态响应等方面的原因,基于软件插补的齿轮加工数控系统还不能胜任高速高精度磨齿机的要求。随着计算机速度的不断提高,新的控制方法的出现和控制精度的提高,这种方法的应用面会越来越广。
(2)基于硬件控制的齿轮加工数控系统
在传统的齿轮机床的展成分度链中,刀具和工件是由同一个电动机来拖动的,传动链很长,并常需要采用精度不易提高的传动元件(如锥齿轮、万向联轴节等),所以提高机床精度受到了限制。
为了提高齿轮加工机床展成分度链的精度,在蜗杆砂轮磨齿机行业,实际上早在20世纪60年代就开始了研究工作[643,其基本思路是尽量缩短展成分度链直到取消展成分度链的机械部分,具体来说展成分度链的发展历程为:
①同步电机电轴传动的传动链:工件主轴与刀具主轴由两同步电机来实现分齿联系。如瑞士赖斯豪尔(REISHAUER)公司的NZA、AZA和ZB磨齿机、匈牙利CSEPEL公司的FKP一326、秦川机床厂的YE7232、上海机床厂的Y7232。在这种传动方式中,由于工件主轴和刀具主轴由两同步电机分别拖动,取消了砂轮主轴与工件主轴之间的机械传动,大大缩短了机床传动链,因而简化了机床结构,提高了机床的加工精度。在这里假设两个同步电动机的转速相同,实际上是有差别的,这种差别直接反映为工件的分齿运动的误差。另外,分度运动仍然需用交换齿轮。
②电变频分度传动链:采用电子技术来进行变频调速,代替交换齿轮使驱动工件主轴的三相反应式同步电机以一定的转速旋转,以实现分度联系,大大简化了机床展成分度部分。如上海机床厂的YA7232B、日本津上公司的GG300一2等。由于工件轴为开环系统,因此磨削精度没有明显的提高。
③光电盘脉冲分频分度传动链:砂轮主轴以固定转速旋转,并带动发讯元件(如光电盘),光电盘讯号经数字分频后,控制工件轴伺服电机以一定的转速旋转以实现精确分度传动关系。同时把机床的差动链也纳人控制系统,系统结构。IPC负责控制刀具主轴的转速和工件各进给轴的运动,而工件主轴完全由硬件控制。控制电路实现分度与差动运动,即实现式(2—2),其中控制电路中的差动系数和展成分度比是可调的,由IPC进行修改。目前锁相伺服技术(又称为电子齿轮)是硬件控制的最好方式之一。

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