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嵌入式齒輪加工數控係統的研究

2018-12-3 來源：南昌工（gōng）學院作（zuò）者：何苗，曹樹嶺，簡正豪

摘要：隨著社會的發（fā）展（zhǎn），嵌入式齒輪加工（gōng）數控係統也逐步得到了完善，在加工製造的過（guò）程中得到了較為廣泛的應用。文章（zhāng）主（zhǔ）要針對嵌入式的齒輪加工（gōng）數控係統進行分析，並（bìng）提出了相應（yīng）的優（yōu）化措施。

關鍵詞：嵌入式；齒輪加工；數控係統；研究

數控加工過程中，齒輪需要采用多種（zhǒng）設計模式全麵加工。但是嵌入式齒輪加工過程中需要把握多方（fāng）麵，尤其是在硬件以及軟件的設計方麵，需（xū）要進行（háng）綜合性的設計，同時在自動化編程設計方麵（miàn）也需要優化，從而有（yǒu）效地（dì）提（tí）升其（qí）機械（xiè）製造的效率。

1 、齒輪加工數控（kòng）係統的總（zǒng）體設計

1.1 嵌入式齒輪（lún）加工數控（kòng）係統的硬（yìng）件設計

嵌入式（shì）齒輪數控加工中，通常需要采用一個較好地係善體係。目前，windows ces 係統不（bú）僅（jǐn）操作簡單，生產效率高，而且還具（jù）備良好的穩定性能。能夠（gòu）在windows ces6.0 的平台上進行開發數控（kòng）係統（tǒng），數控係（xì）統主要由 FPGA、DSP、ARM 等（děng）三種結構組成。ARM 微（wēi）處理（lǐ）器能夠完成人（rén）機交（jiāo）換的模塊，具（jù）體的功能是輸入和存（cún）儲加工的參數，還能夠采（cǎi）用多種模式將網絡信息進行全方位的傳送，從而達到理想的（de）信息傳遞（dì）效果（guǒ）。

1.2 嵌入式齒輪加工數控係（xì）統的軟件設計

數控（kòng）係統具有可移植性和可擴展性的優點（diǎn），能夠將（jiāng）模塊間複雜的（de）數據進行交（jiāo）換（huàn），結合齒輪數控進行加工，還能夠提（tí）高程序的（de）運行速率和開發的難（nán）度。數控係統軟件可以分為三大塊：機床 IO 模塊、DSP 數（shù）值運算模塊和（hé）ARM 界麵管理模塊。

2 、齒輪加工數控係統設計

按照任務能夠將齒輪加（jiā）工的數控係統進行劃分，從（cóng）功能和（hé）任務兩方麵進行劃分，使得軟件的結構（gòu）更為清晰，功（gōng）能模塊的通信接口設計更為合理，還能夠提升係（xì）統設計的擴展性和開放性。

2.1 自動編程模塊的設計

一般（bān）情況下，其各齒輪之間具有較多的相近因（yīn）素。加工的過程中，整體（tǐ）參數大致可（kě）以分為（wéi）三類（lèi）。分（fèn）別是：工藝參數、刀具參數和齒輪參數。操作的過程中，需要較好地切換處理（lǐ）機床（chuáng）。也要進行處理自動（dòng）編程模板，生成數控加工的代碼，最後能（néng）夠識別數據結構，從而控製機床加（jiā）工出符合（hé）標準規範的（de）齒（chǐ）輪。

2.2 電子齒輪箱模塊（kuài）與（yǔ）通（tōng）訊功能

電子齒輪箱模塊是通過電（diàn）路和軟件的方式（shì）取代傳統的機械化中的傳送鏈，通過各個數控軸之間的關係的運動，可以保（bǎo）證各個運動軸（zhóu）之間的同步關係。通（tōng）訊模塊的任務（wù）就是（shì）將（jiāng）

ARM 中的數（shù）據發送（sòng）到（dào） DSP 中，例如：NC 程序數據、PLC 程（chéng）序數（shù）據和動靜態參數的通（tōng）訊模塊，還需要將警報信息（xī）、PLC 執行狀態以及 DSP 中編碼器的反饋數（shù）據傳送到 ARM 的顯示屏中。

2.3 加工控製模塊

加工控（kòng）製模塊分為以下三個部分：報（bào）警信息監控、機床（chuáng）狀態監控和加工圖形（xíng）監控。加工圖（tú）形監控的主要任務是跟蹤各（gè）個（gè）數控軸和運行（háng）坐標的誤（wù）差；機床狀態的監控主要是對機床的本體和附件狀（zhuàng）態進行監控；報警信息監控能夠監控曆史記（jì）錄查詢、報警後自診斷以（yǐ）及報警的（de）內容（róng）。

3 、滾齒自動編程研究發（fā）現

加工齒輪常（cháng）見（jiàn）方法是滾齒（chǐ）加工，具（jù）有對（duì）角、切（qiē）向、軸向、徑（jìng）向等方（fāng）法。軸向滾切法可以加（jiā）工圓錐齒輪、圓柱齒輪等外齒輪。文章以軸向滾切（qiē）的方法（fǎ）來舉例說明。

3.1 構建數學模型（xíng）

（1）確定滾齒對刀點。為了能夠保證工件的加工精度，需要對刀準確、方便，避免嵌入的（de）空行程（chéng）和時間過（guò）長。在進行加工（gōng）時，將滾刀對準齒胚（pēi）的上頂（dǐng）麵，確定豎直方向的位置。在進行對刀時，讓滾刀在齒胚（pēi）的圓柱表麵運（yùn）動一周，檢查齒胚的運動軌跡是否正確。

（2）確定滾刀加工（gōng）的軌跡和計（jì）算關鍵坐（zuò）標點。滾刀的加工軌跡是零到一到二到三到四到一。通常情況（kuàng）下，其滾刀的（de）起點位置（zhì）可以視為零點。在加速運動一段距離之後，其會自動歸為到位置一（yī）。在經過（guò）齒輪箱的過濾以及完善之後，其（qí）會逐漸地歸位到起點二的位置。在進行切片寬度的調整時，將滾刀軸運動到三（sān）的位置，最後再退刀至位置四，製作加工就能夠結束。這是數控齒輪加工的五個基礎位置點，在進行數（shù）控體係加（jiā）工的過程中，其需要進行全麵的應用，從而達到理想的加工效果。

3.2 構建係統坐標（biāo）

用（X0，Z0）來表示滾刀的起始位置（zhì），通過具體的加工情況（kuàng），滾刀零點（diǎn）的位置為：（X0=L，Z0=W），用（X1，Z1）來表示關鍵點 1，在實際操作時，滾刀的（de）循環切削的起始位置（zhì）是（shì）關（guān）鍵點（diǎn） 1。為了能夠使得其切入的精度得到（dào）全麵的控製（zhì），需要對其不（bú）同的位置點進行相應的點數劃分，可以把位置點 1 作為滾刀切削刃在 X 軸方向的具體位置（zhì），通過其（qí）運動的（de）速率，能夠了解 Z 軸的切入行程。並確定關鍵點的坐標位置。

4 、結束語

在進（jìn）行嵌入式的齒輪加工數控係統的控（kòng）製過程中，其通常需要結合多方麵的因素進行分（fèn）析，同時對（duì）其硬件係統以及軟件係統進行全麵的優化。在自動編程的控製方（fāng）麵，其需要做好（hǎo）數（shù）控的係統設計，並對坐標點進行全麵（miàn）的構建，讓嵌入式（shì）齒輪加工的效率得（dé）到全麵的加強。

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