[发明专利]一种弧齿锥齿轮机床数控系统及控制方法

权利要求书

1.一种弧齿锥齿轮机床数控系统，其特征在于，包括交流伺服驱动器、交流伺服电机、数控装置和机床，所述交流伺服驱动器和所述交流伺服电机分别为4台，其中：

机床，包括A轴、B轴、C轴、Y轴、S轴，A轴为控制摇台回转，B轴为工件箱旋转，C轴为工件主轴回转，Y轴为床鞍进给，S轴为铣刀盘轴，A轴、B轴、C轴、Y轴四轴联动；机床床身上设有一组平行于铣刀盘轴线的导轨，床鞍在导轨上沿Y轴方向运动，使工件齿轮能与铣刀盘啮合或分离；工件主轴绕C轴转动与铣刀盘绕A轴的旋转运动构成工件齿轮的齿形；工件箱可以在圆弧导轨上绕B轴转动，用于调整工件齿轮的安装角；

交流伺服驱动器，接收数控装置的位置信息指令驱动各自相连电机运转，并将其控制电机的位置信息反馈给数控装置；

数控装置，将编制好的数控程序控制交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器控制交流伺服电机的运转来完成弧齿锥齿轮的加工工作；

交流伺服电机，机床的A轴、B轴、C轴、Y轴通过联轴器将涡轮蜗杆或滚珠丝杆与交流伺服电机连接。

2.根据权利要求1所述的弧齿锥齿轮机床数控系统，其特征在于，所述铣刀盘轴安装在摇台上的偏心鼓轮上，铣刀盘轴的旋转由变频电机控制，数控装置通过控制模拟量对其实现无级调速控制。

3.根据权利要求1所述的弧齿锥齿轮机床数控系统，其特征在于，所述数控装置包括用于显示程序输入的控制面板。

4.一种弧齿锥齿轮机床数控系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设置齿轮加工参数：加工齿数、冠轮齿数、A轴摆角、C轴摆角修正值、切齿速度、回退速度、跳齿数等；

(2)选择合适的刀具转速，启动铣刀盘旋转，开冷却；

(3)等待床鞍进到位后，铣刀盘和齿轮工件接近；

(4)A轴、C轴按切齿速度同步做范成运动，直到加工完当前齿；

(5)床鞍退出到位，铣刀盘和齿轮工件分离；

(6)A轴回转到位，准备加工下一齿；

(7)C轴执行分齿动作，直到分齿完成；

(8)判断分齿是否完成，是，则床鞍退出到安全位置，并停止刀具旋转，关闭冷却；否，从步骤3继续执行。

5.根据权利要求4所述的弧齿锥齿轮机床数控系统的控制方法，其特征在于，步骤(4)是通过数控装置中切齿功能指令完成，数控装置根据摇台摆角，自动计算工件齿轮轴摆角，并加入C轴摆角修正值，执行切齿加工。

6.根据权利要求4所述的弧齿锥齿轮机床数控系统的控制方法，其特征在于，步骤(6)是由回退功能指令完成，根据工件C轴的控制方式选择同向或反向的不同，步骤(6)中工件齿轮轴的回转可选择执行；选择反向控制方式时，A轴、C轴同时回转，效率高，但C轴有反向运动，对于C轴机械间隙较小的情况可以采用；机械间隙较大时采用同向加工，选择同向时，则步骤(6)只执行A轴回转，C轴不再同步回转，使工件齿轮沿同一方向分齿，避免因C轴电机正反转引起的反向间隙误差。

7.根据权利要求4所述的弧齿锥齿轮机床数控系统的控制方法，其特征在于，步骤(7)是通过分齿指令完成的，分齿指令的执行是根据跳齿数多少，选择最短分齿路径执行分齿，即以满足设定分齿数，并与C轴转过的角度之差最小的齿进行定位分齿；对于分齿数不能一周均分的情况，采用均分误差限方法，严格控制相邻齿分齿误差不大于0.001度，可以不需要考虑采用编程或机械方法来提高分齿精度。