刘 照，何 珊，潘卫平，王堂辉

(武汉大学 动力与机械学院，湖北 武汉 430072)

齿轮加工方法是机械原理等课程的教学难点[1－2]，仅靠齿轮范成仪等教具，学生很难直观深入地了解齿轮加工全过程。滚齿机等专用齿轮加工设备往往学校又不具备，因此有些学校采用软件模拟来展示这一加工过程[3－4]，这不利于学生深刻体会渐开线的形成过程。还有一些学校研制了专门的滚齿设备来实现齿轮范成法加工[5－7]，但这些设备通常只具有展成法加工而没有成形法加工，学生不易理解这两种加工方法的差别。如果能够把这两种加工方法集成在一台实验装置中实现，可大大增强学生对不同齿轮加工方法的认知。本文主要研究该装置中与机械本体配套的控制系统软硬件开发，该控制系统用来实现齿轮滚铣复合加工中各传动机构的运动控制、加工方法选择、参数设置和加工过程监控。

1 实验装置构成与控制系统设计要求

该实验装置机械本体结构如图1所示，主要由工作台、刀具传动机构1、工件分度机构2、工作台轴向进给传动机构3、手轮、步进电机、编码器等组成。该装置最大特色是滚刀与铣刀都安装在一根轴上，只要通过垂向手轮和横向工作台手轮来调整工件相对刀具的位置，就可以分别实现齿轮的展成法加工和成形法加工。为了说明该实验装置加工原理，这里给出传统的齿轮展成法加工与成形法加工原理[2]。从图2(a)中可知，齿轮的展成法加工是依靠滚刀转动B11、轮坯转动B12共同形成的展成运动及滚刀相对轮坯的轴向进给运动A2来实现的；……