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作者: 杜建铭 吴序堂 吴宏
(西安交通大学机械工程学院 西安 710049) (洛阳工学院机电工程系)
摘要:讨论了一种基于开放式运动控制器的数控滚齿体系结构，通过对其进行深入的研究，在国内首次提出了电子差动
齿轮箱的概念，开发出相应的数控滚齿软件，给出了运动控制系统软件的基本模块，以及该数控系统成功用于YG6132B
机械滚齿机数控改造的实例。
序词:数控 滚齿机床 运动控制
中图分类号:TG659
前言
齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法〔１ 〕，传统的机械滚齿机床机械结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，各传动链中的每一个传动元件本身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需要更换各种挂轮调整起来复杂费时[2]，大大降低了劳动生产率。
以德国西门子、日本发那科公司数控系统为主流的数控滚齿机的出现，大大提高了齿轮加工能力和加工效率。我国目前真正能够生产数控滚齿机的只有２－３个厂家，且使用的多是德国西门子数控系统，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技术，缺少国际竞争力。
注意到以上问题，并根据近来数控技术，尤其是开放式运动控制器飞速发展的现状，本文针对小模数、少齿数、大螺旋角斜齿轮滚齿加工迫切要求数控化的实际需求，进行了深入的研究，成功地开发了了一套基于开放式运动控制器的数控滚齿系统并用于实际生产。
１ 基于开放式运动控制器的数控体系结构
该体系结构的核心是一块具有PC104 总线并且自带高速DSP 芯片的开放式多轴运动控制卡，与嵌入式PC 主机构成多处理器结构，提供４路16 位D/A 模拟电压（＋/－10Ｖ）控制信号，４路４倍频差动式光电编码器反馈信号接口，输入信号频率最高可达８ＭＨＺ，32 路光电隔离输入输出接口。可编程数字PID+速度前馈+加速度前馈滤波方式，卡上自带DSP 芯片以实现实时高速插补、计算功能，可完成空间直线、圆弧插补，大大减轻了主机负担，还提供了程序缓冲区，降低了对主机通讯速度的要求[３]。该运动控制卡通过PC104 总线和计算机通讯，一方面将从各控制轴采集到的数据送给主机进行计算，另一方面，将主机根据工艺及数学模型进行运算生成的运动控制指令经过进一步处理送各轴伺服驱动器，完成各轴的运动控制，加工出满足工艺要求的合格零件。由于使用标准的PC104 型工控机作
为主机，采用标准化接口，可灵活地选用电机、驱动装置和反馈元件，支持包括乙太网甚至是Internet 网在内的多种网络协议及拓扑结构，可方便地实现远程控制，组网技术十分灵活而且技术成熟[４]。适应网络化数控的未来发展要求，系统硬件控制部分结构如图1 所示。
图１基于开......More↓↓↓