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数字齿轮加工的基本运动(2)
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1
本文章共3194字，分2页，当前第2页，快速翻页：
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一般数控加工工艺要求：1)刀具或工件按确定的直线或曲线运动，以便加工出要求的形状。2)为了保证工件加工的粗糙度和精度，延长刀具的寿命，在加工过程中要求刀具和工件间运动的切向速度保持不变。
完成插补工作的装置称为插补器。硬件NC系统中的插补器一般由数字电路组成，称为硬件插补。CNC系统中，插补器的功能由软件或软、硬件共同完成，称为软件插补或混合插补。由于NC装置输出到伺服驱动装置基本上有脉冲列和数字增量数值两种，根据输出形式的不同有两种不同的插补：基准脉冲插补和数据采样插补。根据编程的轨迹和所选的插补方式(直线、圆弧或其它)，系统计算出采样时间内每个坐标的位移量相当的脉冲数或数值送给伺服系统，控制系统的运动。一般说采样时间越短，系统的精度越高。
根据插补值计算方法的不同，当前主要采用三种插补方法：1)数字脉冲乘法器插补；2)逐点比较法插补；3)数字积分法插补。
数控加工的精度与插补有很大的关系，特别在动态过程(指加速度过程中)和加工中伺服轴进给率变化较大的部分，如尖角、拐角等。这时就要对插补采取特殊措施以保证精度。为了进行高速高精加工，加工过程速度不中断，就要求系统具有对多程序段进行预处理(Look ahead)的功能。另外在加工中当遇到拐角时，运动轴的速度会产生急剧变化，机床将产生很大的加速度。为了使运动平滑，需要进行自动加、减速度。数控系统为了保证执行机械在启动和停止时运动平滑，不产生强烈的冲击，必须对伺服电机的速度进行加、减速控制。加、减速可在插补前，也可在插补后进行；插补前加、减速控制仅对合成速度，即程编指令速度进行控制，所以不会影响实际插补输出的位置精度。插补后加、减速对各运动轴分别进行加、减速控制，因而在加、减速后就有可能产生位置误差。
在数控机床上实现快速而高精度的加工，必须解决以下几个问题：1)NC零件程序的内存大容量化；2)提高将NC零件程序传送给NC的运行速度；3)提高微小线段转换为电机运转的性能。前两个问题可在系统前增加数据服务器，并通过以太网传送数据。对后一个问题可以这样理解：读取1个程序段的NC零件程序，给电机移动指令的插补运算中作出必要的数据处理，称“程序段处理”。处理所需的时间称“程序段处理时间(BPT)”。BPT越短，传送微小移动量的速度越高。为了缩短BPT，可以采用专用微处理器；也可采用64位RISC的芯片进行高速运算，实现性能高速化。
三、合成运动
以滚齿机为例，CNC滚齿机有6轴控制，滚刀主轴(B)；工件主轴(C)；径向进给(X)；切向进给(Y)；轴向进给(Z)；滚刀回转座(A)。滚刀与工件之间的运动由电子齿轮的功能执行，如图3所示。
图3 电子齿轮工作原理
在采样时间内，系统读滚刀主轴B的反馈脉冲数，然后严格地根据同步比例R计算出同步脉冲数，之后输出给工件主轴。对于性能好的系统，这个采样时间在1ms内完成。当系统需要加工斜齿轮时，还需要对工件的运动增加一个附加的转动。使滚刀沿垂直方向移动的长度等于齿轮的螺旋线导程时，" 轴应附加转动一转。这就需要进行插补。对" 轴增加一个附加的运动。所增加的角度为bp：
bp=(360/p)ZTmsinP
式中，Z为Z轴移动量；P为螺旋角；T为齿数；m为模数。
根据公式，通过插补可加工出各种斜齿轮。
除了斜齿轮外，还可以对这两种运动与机械结构进行适当的配合以便加工出不同形状的齿轮。
四、小结
本文讨论数字齿轮的两种基本运动，即同步与插补运动。这两种运动所采用的系统皆为位置控制系统。利用这两种运动的配合可以加工出各种各样的数字齿轮。
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