[实用新型]数控锥齿轮研齿机的三轴联动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控研齿机技术领域，尤其是一种数控锥齿轮研齿机的三轴联动控制系统。

背景技术

随着汽车行业对后桥锥齿轮副的运转平稳和低噪声等性能提出越来越高的要求，现代数控研齿技术成为了国内外锥齿轮机床装备行业的几个关键技术之一。现有的研齿机研磨运动模型可以归为两类：摆动小轮节锥法研齿运动模型和V/H调整法研齿运动模型。摆动小轮节锥法研齿运动模型主要要用在传统的机械式半自动锥齿轮研齿机上，而数控研齿机基本上都是采用V/H调整法研齿运动模型。其中，摆动小轮节锥法研齿加工的调试过程复杂，运动轨迹设置较为麻烦，对于变化多样的齿面状况来说，这些运动轨迹的样式过于单一，不具有太大的可变性；此外，摆动机构的设计相对于直线运动机构的设计更为复杂，同时增加了系统的成本以及不稳定性。因此，现代数控研齿机基本上都是采用V/H调整法研齿运动模型来进行研齿加工。目前市场上主流产品如Glerson和Oerlikon公司的数控研齿机均直接采用进口CNC数控平台，因此功能扩展方面受到平台很大限制，而且由于进口CNC数控平台本身成本过高，导致使用该平台的机型无法大规模应用。

实用新型内容

为了克服现有的CNC数控平台限制功能扩展，成本高的不足，本实用新型提供了一种数控锥齿轮研齿机的三轴联动控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数控锥齿轮研齿机的三轴联动控制系统，其特征是，包括工业计算机、嵌入式控制芯片单元、光栅刻度尺、高速串行通信总线、局域控制单元和伺服驱动单元，工业计算机的中央处理器通过PCI系统总线与嵌入式控制芯片单元进行数据交换，嵌入式控制芯片单元分别与光栅刻度尺和局域控制单元相连，伺服驱动单元与局域控制单元连接。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括局域控制单元有三只，各局域控制单元之间通过高速串行通信总线联结。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括每只局域控制单元连接一只伺服驱动单元。

本实用新型的有益效果是，中央处理器具有2.4G的高速处理功能，负责高速运算和核心控制，嵌入式控制芯片单元负责信号采集和维持高速串行通信，整个控制系统结构简洁高效，分工明确，性能稳定；三轴向的实时插补运动，保证在研磨时大、小轮齿有恒定的侧隙值和合理的齿面研磨区域；系统的闭环在线反馈，以保证伺服驱动单元移动的精确度；研齿前大、小轮自动啮合，自动测量齿面侧隙，减少操作流程，提高生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图中1. 工业计算机，2. 嵌入式控制芯片单元，3. 光栅刻度尺，4. 高速串行通信总线，5. 局域控制单元，6. 伺服驱动单元。

具体实施方式

如图1是本实用新型的系统结构示意图，一种数控锥齿轮研齿机的三轴联动控制系统，其特征是，包括工业计算机1、嵌入式控制芯片单元2、光栅刻度尺3、高速串行通信总线4、局域控制单元5和伺服驱动单元6，工业计算机1的中央处理器通过PCI系统总线与嵌入式控制芯片单元2进行数据交换，嵌入式控制芯片单元2分别与光栅刻度尺3和局域控制单元5相连，伺服驱动单元6与局域控制单元5连接。局域控制单元5有三只，各局域控制单元5之间通过高速串行通信总线4联结。每只局域控制单元5连接一只伺服驱动单元6。

由在工业计算机1上安装自主开发的专用软件控制中央处理器，通过嵌入式控制芯片单元2控制局域控制单元5驱动伺服驱动单元6沿大轮轴线方向向小轮低速前进（规定大轮轴线方向为G方向，大轮沿其轴线向小轮移动方向为G正方向），局域控制单元5实时反馈伺服驱动单元6的当前负荷。当工业计算机1的中央处理器检测到伺服驱动单元6的负荷大于设定上限值，立即停止伺服驱动单元6 向G方向前进，读取G方向光栅刻度尺3的数据并和规定的标准安装距做比较，如差值在规定范围内，则进入自动测量齿轮侧隙的步骤；否则控制伺服驱动单元6沿G方向低速后退到安全位置，通过工业计算机1的RS232通信端口控制主电机转一个规定的角度增量并重新进入齿轮副自动啮合阶段，如超过4次齿轮副仍未正确啮合，则提示用户进入手动啮合。齿轮副正确啮合后，通过工业计算机1的RS232通信端口控制主电机驱动小轮，使其带动大轮低速转动1圈，同时动态记录G方向光栅刻度尺3数据，该数据反映了大轮各个位置的齿面跳动，用来作为确定大小轮合理侧隙的依据，进而保证研齿效果。确定合理侧隙后，设定好VHG方向的多点坐标和工作模式，系统即可完成自动研磨。

工业计算机1采用研华工控机IPC；嵌入式控制芯片单元2采用NIPPON PULSE MOTOR公司的9001A芯片单元，光栅刻度尺3采用HAIDEHAN公司的GBC2-B10型光栅尺，高速串行通信线4采用双向20M专用屏蔽双绞电缆，局域控制单元5采用NIPPON PULSE MOTOR公司的9003A芯片，伺服控制单元6采用市场上各大主流伺服驱动设备均可。