[发明专利]新型高精磨齿数控系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控系统技术领域，特别涉及一种新型高精磨齿数控系统。

背景技术

目前国内同规格的蜗杆砂轮或成形砂轮等磨齿机所配备的数控系统均为国外的标准数控系统（如德国西门子，日本fanuc等），这种标准数控系统的虽然通用性高、功能很多，但并不是专门针对某一种机床而研发的系统，既可以用于磨齿机，也可以用于车床、铣床、磨床等机床。这样使得这种数控系统对砂轮磨齿机的控制性和专业性相对较差，无法让磨齿机在使用时实现简单易用、操作便捷、实时高效同时又具备极高的磨削精度。更为重要的一点，这些国外系统的价格非常昂贵，接近一台数控磨齿机40%的成本。一旦过了保修期，出现故障时，停机时间相对长，而且维修成本极高。

标准通用型数控系统是以一个CPU 为核心，通过总线方式对其他多个模块进行控制。每一个模块均可实现对单个轴的控制，系统集成多个相同的模块从而实现对多个轴的控制。对不同类别的机床，CPU 使用不同的软件控制算法。以蜗杆砂轮磨齿机而言，CPU 调用内部4 个硬件模块实现对4 个轴的控制，而4个轴在磨削过程中的随动关系同样依靠CPU的内部软件算法。这种内部软件算法由开发设计人员已经固定程序化，二次开发者或使用者很难深入其中进行复杂运算，只能通过其提供的有限功能代码做外部运算，很难到达磨削要求的高精计算。尤其是磨齿机磨削工艺要求很高，一方面要求对磨削量进行精确控制（包括齿形、齿厚及螺旋角等），对任意齿数进行精确分齿；另一方面，由于砂轮的不断磨损，要求对砂轮每磨削一定次数后要进行微量修整，修整后的砂轮其位置信息又要实时更新到其用于磨削的控制中。这其中至少涉及两套运动链的控制。当然，进行砂轮轮廓修整时，多达3个金刚笔的偏置及插补控制本身也比较复杂。以上这些都对通用系统提出了很高的要求，所以专用磨齿数控系统的必要性是显而易见的。

标准通用型数控系统优点是通用性较强，可针对不同类型的机床设计不同的算法，而不需对硬件进行大量修改。但是其优点大多是对设计者本身而言，对用户使用没有任何作用。且由于其采用软件算法控制延时大、响应慢（软件处理一般在ps 级以上，而硬件处理可达ns 级），造成其精度无法提高。对磨齿机而言，精度一般分为1-12 级，等级值越小，精度越高。使用标准通用型数控系统可达5-6级，而使用本发明的专用型数控系统可达3级以上，如果对磨削效率要求不高时，其磨削精度可以达2级或1级。而且硬件上集成的多个功能模块并不是全部工作，造成很大一部分资源的浪费。

也有些控制方案的实现是将磨齿和修齿在两台机床上分别实现，两台或多台配合进行磨齿加工，这种效率低，投入大；还有一些方案采用两套系统控制一台机床，一套单独控制砂轮磨削，另一套控制砂轮磨损后的修整，磨削数据和修整数据固定或按照约定的规律，再利用握手信号实现磨削和修整的时序控制。这种方案不仅效率低，缺乏灵活性，而且信号握手和通讯的故障率极高。

因此，需要研发一种加工效率快，精度高，稳定性好并且灵活性高，操作简单，适用范围广的新型高精磨齿数控系统为当世之所需。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，加工效率快，精度高，且操作简单，灵活性高，稳定性好的新型高精磨齿数控系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种新型高精磨齿数控系统，其包括分体式机箱、AC交流电源模块、DC直流开关电源模块、主控制数控单元和功率驱动单元，所述分体式机箱包括多个并排设置的独立箱体，所述AC交流电源模块、DC直流开关电源模块、主控制数控单元和功率驱动单元对应设置在与其相对应的独立箱体内，并相互连接。

作为本发明的一种改进，所述主控制数控单元和功率驱动单元包括相互连接的信号接收处理模块、任务处理模块、插补模块、电子齿轮比模块、位置控制模块和功率驱动放大模块。

作为本发明的一种改进，所述信号接收处理模块用于接收机床反馈信号及机床控制信号处理得到系统后级模块所需的电机编码器信号、直线编码器信号和开关输入信号。

作为本发明的一种改进，所述任务处理模块具有自动方式、手动方式、手轮方式及编程方式的操作方式，该任务处理模块包括执行磨削加工单元、砂轮修整操作单元以及砂轮动平衡实时监控单元。