[发明专利]一种柔性电子齿轮箱的多轴同步运动控制方法

说明书

本发明涉及一种柔性电子齿轮箱的多轴同步运动控制方法，属于数控机床技术领域。该方法适用于数控滚齿机。根据数控滚齿机加工原理，构建一种齿轮几何误差与机床各个运动轴跟踪误差之间的函数关系；由各个运动轴跟踪误差参数建立每一位置控制时间点的齿廓、齿距、齿向偏差的加工误差数学模型；通过建立一种解耦补偿模型用于计算下一位置控制时间点工件回转轴所需补偿量；通过计算各位置控制时间点的加工误差数值，得到位置控制总时间内不采用同步控制方法和采用同步控制方法的加工误差平均绝对值、加工误差总补偿量，完成多轴同步运动控制。本发明通过多轴同步运动控制方法，可以将加工速度提高20％～30％，机床调试时间缩短10％～30％，从而降低生产成本。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体涉及一种有耦合关系的数控滚齿机多轴同步运行控制方法。

背景技术

对于一般的数控齿轮加工机床为实现多轴运动控制，一般由一套直流调速装置驱动两台直流电动机，两台电动机的电枢串联，励磁线圈并联。为了保持速度同步，两电动机轴必须保持刚性连接，两台电动机中只有一台电动机提供速度反馈数据；同时由两套交流变频调速系统分别控制作为主从轴的两台交流变频或伺服电动机，两台电动机各自提供自己的速度反馈数据。为了保持速度同步，两电动机轴也须保持刚性连接，但由于间隙的原因则会出现速度环持续调整的情况，造成控制系统极不稳定，通常在电动机轴端可以很明显地观察到由于控制系统调整静态误差而产生的振荡；若装在电动机端，系统虽稳定，但由于传动间隙的原因，控制精度很难保证。此外，数控齿轮加工机床在进行加工过程中对内联传动所联系的两个或多个相对运动速度之间有极其严格的要求。传统数控系统用插补算法来获得多个坐标的联动运动指令，但由于各坐标轴的动态精度和静态精度不可能一致，因此无法满足内联传动的要求。

由于自主知识产权中高档齿轮加工数控系统尚属空白，不得不购买国外中高档齿轮加工数控系统，如德国SIEMENS、日本FANUC、日本三菱、法国NUM等。这些国外齿轮数控系统不但价格昂贵，而且有较为严格的市场准入制度，严重制约了我国齿轮加工装备制造业的发展。因此，推进国有齿轮加工数控系统的研发和产业化，提升国产高档齿轮数控系统产品的技术水平、配套能力和市场竞争力，对打破齿轮机床中高档数控系统市场由国外企业垄断的局面，提高国产中高档齿轮数控机床的整机配套能力，推动国内齿轮装备制造业的发展有着极为重大的意义。

此外，在取得同样加工质量的情况下，自主研发的带电子齿轮箱功能的中高档齿轮加工数控系统装置产品价格不到进口产品的50％，因此具有较大的性能价格优势。

发明内容

为了实现滚齿加工过程中基于柔性电子齿轮箱的多轴联动高精度控制，本发明提供一种柔性电子齿轮箱的多轴同步运动控制方法。

一种柔性电子齿轮箱的多轴同步运动控制方法，适用于数控滚齿机；所述数控滚齿机包括A轴、B轴、C轴、X轴、Y轴和Z轴，所述A轴为滚刀安装角度调整轴，B轴为滚刀回转轴，C轴为工件回转轴，X轴为滚刀径向进给轴，Y轴为滚刀切向进给轴，Z轴为滚刀轴向进给轴；其中B轴、X轴、Y轴和Z轴为主运动轴；各主运动轴伺服电机经光栅编码器检测后作为基准数据输入给微处理器,柔性电子齿轮箱功能模块依据滚齿加工工艺数学模型运算处理变换后作为C轴的工作数据,釆用控制理论算法实现电子齿轮箱模块所规定的运动规律,实现滚齿加工；所述柔性电子齿轮箱是基于ARM、DSP和FPGA的硬件平台实现控制功能；