嵌入式齿轮加工数控系统的研究

2016-03-14曹树岭简正豪

工程技术研究 2016年11期

关键词：滚刀数控系统嵌入式

何苗，曹树岭，简正豪

（南昌工学院，江西南昌 330108）

嵌入式齿轮加工数控系统的研究

何苗，曹树岭，简正豪

（南昌工学院，江西南昌 330108）

随着社会的发展，嵌入式齿轮加工数控系统也逐步得到了完善，在加工制造的过程中得到了较为广泛的应用。文章主要针对嵌入式的齿轮加工数控系统进行分析，并提出了相应的优化措施。

嵌入式；齿轮加工；数控系统；研究

数控加工过程中，齿轮需要采用多种设计模式全面加工。但是嵌入式齿轮加工过程中需要把握多方面，尤其是在硬件以及软件的设计方面，需要进行综合性的设计，同时在自动化编程设计方面也需要优化，从而有效地提升其机械制造的效率。

1 齿轮加工数控系统的总体设计

1.1 嵌入式齿轮加工数控系统的硬件设计

嵌入式齿轮数控加工中，通常需要采用一个较好地系善体系。目前，Windows CE系统不仅操作简单，生产效率高，而且还具备良好的稳定性能。能够在WindowsCE6.0的平台上进行开发数控系统，数控系统主要由FPGA、DSP、ARM等三种结构组成。ARM微处理器能够完成人机交换的模块，具体的功能是输入和存储加工的参数，还能够采用多种模式将网络信息进行全方位的传送，从而达到理想的信息传递效果。

1.2 嵌入式齿轮加工数控系统的软件设计

数控系统具有可移植性和可扩展性的优点，能够将模块间复杂的数据进行交换，结合齿轮数控进行加工，还能够提高程序的运行速率和开发的难度。数控系统软件可以分为三大块：机床IO模块、DSP数值运算模块和ARM界面管理模块。

2 齿轮加工数控系统设计

按照任务能够将齿轮加工的数控系统进行划分，从功能和任务两方面进行划分，使得软件的结构更为清晰，功能模块的通信接口设计更为合理，还能够提升系统设计的扩展性和开放性。

2.1 自动编程模块的设计

一般情况下，其各齿轮之间具有较多的相近因素。加工的过程中，整体参数大致可以分为三类。分别是：工艺参数、刀具参数和齿轮参数。操作的过程中，需要较好地切换处理机床。也要进行处理自动编程模板，生成数控加工的代码，最后能够识别数据结构，从而控制机床加工出符合标准规范的齿轮。

2.2 电子齿轮箱模块与通讯功能

电子齿轮箱模块是通过电路和软件的方式取代传统的机械化中的传送链，通过各个数控轴之间的关系的运动，可以保证各个运动轴之间的同步关系。通讯模块的任务就是将ARM中的数据发送到DSP中，例如：NC程序数据、PLC程序数据和动静态参数的通讯模块，还需要将警报信息、PLC执行状态以及DSP中编码器的反馈数据传送到ARM的显示屏中。

2.3 加工控制模块

加工控制模块分为以下三个部分：报警信息监控、机床状态监控和加工图形监控。加工图形监控的主要任务是跟踪各个数控轴和运行坐标的误差；机床状态的监控主要是对机床的本体和附件状态进行监控；报警信息监控能够监控历史记录查询、报警后自诊断以及报警的内容。

3 滚齿自动编程研究发现

加工齿轮常见方法是滚齿加工，具有对角、切向、轴向、径向等方法。轴向滚切法可以加工圆锥齿轮、圆柱齿轮等外齿轮。文章以轴向滚切的方法来举例说明。

3.1 构建数学模型

（1）确定滚齿对刀点。为了能够保证工件的加工精度，需要对刀准确、方便，避免嵌入的空行程和时间过长。在进行加工时，将滚刀对准齿胚的上顶面，确定竖直方向的位置。在进行对刀时，让滚刀在齿胚的圆柱表面运动一周，检查齿胚的运动轨迹是否正确。

（2）确定滚刀加工的轨迹和计算关键坐标点。滚刀的加工轨迹是零到一到二到三到四到一。通常情况下，其滚刀的起点位置可以视为零点。在加速运动一段距离之后，其会自动归为到位置一。在经过齿轮箱的过滤以及完善之后，其会逐渐地归位到起点二的位置。在进行切片宽度的调整时，将滚刀轴运动到三的位置，最后再退刀至位置四，制作加工就能够结束。这是数控齿轮加工的五个基础位置点，在进行数控体系加工的过程中，其需要进行全面的应用，从而达到理想的加工效果。

3.2 构建系统坐标

用（X0，Z0）来表示滚刀的起始位置，通过具体的加工情况，滚刀零点的位置为：（X0=L，Z0=W），用（X1，Z1）来表示关键点1，在实际操作时，滚刀的循环切削的起始位置是关键点1。为了能够使得其切入的精度得到全面的控制，需要对其不同的位置点进行相应的点数划分，可以把位置点1作为滚刀切削刃在X轴方向的具体位置，通过其运动的速率，能够了解Z轴的切入行程。并确定关键点的坐标位置。