一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置及控制方法
【專利摘要】一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置及控制方法，包括：砂輪主軸單元(1)、砂輪修整器(2)、控制裝置(3)及傳動機構(4)；控制裝置包括工控機、SERCOS卡、控制面板、SERCOS光纖、KE整流供電模塊、KW主軸控制模塊、KW進給控制模塊和PLC-IO模塊；SERCOS卡通過ISA插口安裝在工控機上；控制面板通過控制線與SERCOS卡連接，并發(fā)出控制指令；SERCOS卡通過SERCOS光纖與KE整流供電模塊和KW主軸控制模塊、KW進給控制模塊相連；KW主軸控制模塊與修整器主軸電機及砂輪主軸電機連接；KW進給控制模塊通過控制線與各進給電機連接。本發(fā)明可以實現面齒輪磨削專用砂輪的數控修整過程的控制。
【專利說明】一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置及控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置及控制方法，適用于任何 模數、壓力角的面齒輪磨削專用砂輪的修整加工。

【背景技術】
[0002] 砂輪修整是使用修整工具將砂輪修整成形或修去磨鈍的表層，以恢復砂輪工作表 面的磨削性能和正確的幾何形狀的操作過程。在使用面齒輪專用磨床對面齒輪進行磨削加 工的過程中，對砂輪的尺寸、形狀、幾何角度等進行修整，是保證加工出的面齒輪型面正確 性及表面質量的必需環(huán)節(jié)。
[0003] 面齒輪專用磨床使用漸開線廓型的砂輪，對面齒輪的齒面通過展成運動進行精加 工。若使用成型金剛滾輪對砂輪型面進行修整，則對金剛滾輪的制造精度要求高，型面復 雜，金剛滾輪的制造誤差、安裝誤差、機床誤差綜合作用后，修整的砂輪誤差大，對展成加工 的齒面精度影響大，且成型法修整時磨削接觸面積大，發(fā)熱高，不具有通用性，實際生產應 用使用及維護困難。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種面齒輪磨削專用砂輪數 控修整加工控制裝置及加工控制方法，實現面齒輪磨削專用砂輪的高效、高精度修整加工。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0006] 1、一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置，包括：砂輪主軸單元（1)、砂輪修 整器（2)、控制裝置（3)及傳動機構（4);所述砂輪主軸單元⑴包括主軸電機（5)，進給電 機（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、拖板1(9)、床身1(10)、回轉工作臺（11)、拖板II (12)、底 座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身I (9)上的拖板I (9)、 回轉工作臺（11)、拖板II (12)、傳動機構（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪修整器（2)包 括金剛滾輪（14)、修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機（5)、進給電機 (6)和底座（13)，金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱（15)通過拖 板III (16)安裝在床身11(17)上，床身11(17)安裝在底座（13)上；所述傳動機構（4)包 括聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進給電機（6)通過 聯(lián)軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動形成滾珠絲杠 螺母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)通 過螺釘與執(zhí)行機構相聯(lián)接；控制裝置（3)包括工控機（22)、SERC0S卡（23)、控制面板（24)、 SERC0S光纖（25)、KE整流供電模塊（26)、KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)和 PLC-I0模塊（29) ;SERC0S卡（23)通過ISA插口安裝在工控機（22)上；控制面板（24)通 過控制線與SERC0S卡（23)連接，并發(fā)出各種控制指令；SERC0S卡（23)通過SERC0S光纖 (25)與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)相連；KW主 軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接；KW進給控制模塊（28)通過控制線與進給電機（6) 連接；工控機（22)為控制裝置的核心部件，負責控制數據的計算和產生，SERCOS卡（23)負 責數據的發(fā)送和接收；工作時，工控機（22)根據修整加工原理進行計算，得到各個軸的運 動位置指令數據，然后通過ISA插口將指令數據寫入SERCOS卡（23)，SERCOS卡（23)將指 令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊（28)，實 現主軸電機和進給電機的控制，并接收KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊（28)反 饋的電機實際位置數據，做閉環(huán)控制；砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉實現修整時兩條軸 的主運動，金剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)進行e向進給運動，砂輪 (8)轉動的同時通過拖板I (9)進行y向進給運動，通過拖板II (12)進行z向進給運動。
[0007] 2、一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制方法，其特征在于實現步驟如下：
[0008] A.根據砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對刀位置及修整加工程 序；
[0009] B.將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機（22)上；工控機（22)根據輸入 的加工程序及修整加工原理進行計算，得到各個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA插 口將指令數據寫入SERCOS卡（23);
[0010] C.控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機（22)讀寫SERCOS 卡（23)上的端口地址，實現控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25) 與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)相連；SERCOS卡 (23)將指令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊 (27)，實現主軸電機和進給電機的控制；
[0011] D.將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接；各KW進給控制模塊（28)通過 控制線與各進給電機（6)連接；各KW進給控制模塊采用變頻調速的原理實現電機的速度控 制，電機使用編碼器反饋轉動位置給KW進給控制模塊，從而實現位置控制；
[0012] E.根據實際加工要求在控制裝置（3)中設定加工參數，所述加工參數包括金剛滾 輪（14)轉速、砂輪（8)轉速、修整進給速度、單次修整切深；然后砂輪（8)和金剛滾輪（14) 進行對刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數控修整加工。
[0013] 3、面齒輪專用砂輪數控修整時采用偏置曲線法，實現步驟如下：
[0014] A.考慮面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側進行加工特點，對需修整的砂輪外廓 線，通過軟件進行參數化建模，作出其需修整的一側的1_的外偏置曲線。
[0015] B.在偏置曲線上按精度要求取一系列點，以通過這些的折線作為修整時的運動軌 跡。
[0016] C.通過軟件獲得這些點的坐標數據，并計算出每兩點間的相對坐標，從而獲得在 相對坐標下該段折線的G代碼。
[0017] 4、面齒輪專用砂輪數控修整時采用偏置曲線法，工藝參數如下：
[0018] 修整工藝參數為砂輪轉速1200r/min，滾輪轉速480?840r/min，每次修整總切深 0. 2mm，單次進刀切深0. 02mm，進給速度1. 5?2. 5mm/s。
[0019] 5、使用的金剛滾輪（8)切削刃部分圓角半徑為R1，滾輪直徑100mm，厚22mm。
[0020] 本發(fā)明與現有技術相比的有益效果是：
[0021] (1)本發(fā)明采用開放式數控技術。所述的SERCOS總線是一種用于數字伺服控制裝 置的現場總線和數據交換協(xié)議，能夠實現工業(yè)控制計算機與數字伺服系統(tǒng)、傳感器和可編 程控制器10 口之間的實時數據通訊，1995年被確立為IEC1491SYSTEM-Interface國際標 準，它可以擴展連接多個伺服電機；加工程序由用戶用C語言編寫，能充分利用C語言的功 能和資源，特別適合開放式系統(tǒng)的技術要求。
[0022] (2)采用數控軌跡法進行砂輪修整，降低了修整器的安裝精度要求，且可以通過調 整機床參數降低修整誤差，較傳統(tǒng)的成型法修整，砂輪型面精度更高，易于保證砂輪加工出 的面齒輪精度及表面質量。
[0023] (3)采用數控軌跡法進行砂輪修整，修整時為點接觸，較傳統(tǒng)的成型法的線接觸發(fā) 熱小，對冷卻要求降低，易于維護和使用。
[0024] (4)采用數控軌跡法進行砂輪修整，可以通過修改程序對任意外凸曲線廓型的面 齒輪加工用砂輪進行修整，較傳統(tǒng)的成型法具有通用性。
[0025] (5)采用數控軌跡法進行砂輪修整，可以根據需要將平型砂輪修整出任意特定的 外凸形成型砂輪截面，靈活制造面齒輪磨削專用磨具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為金剛滾輪的形狀示意圖；
[0027] 圖2為偏置曲線法修整原理示意圖；
[0028] 圖3為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置砂輪主軸單元示意圖；
[0029] 圖4為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置砂輪修整器示意圖；
[0030] 圖5為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置傳動機構示意圖；
[0031] 圖6為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置硬件平臺組成；
[0032] 圖7為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置軟件平臺組成；
[0033] 圖8為面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工控制裝置各軟件和硬件平臺之間的聯(lián) 接方式圖；
[0034] 圖9為本發(fā)明的加工方法實現流程圖；
[0035] 圖10為KE整流供電模塊內部結構示意圖；
[0036] 圖11為KW控制模塊內部結構示意圖； 圖12為砂輪修整對刀位置示意圖； 圖13為砂輪修整機床運動軌跡示意圖。

【具體實施方式】
[0037] 金剛滾輪的形狀示意圖見圖1，其用于修整切削的部分為R1的圓角。偏置曲線法 修整漸開線廓型砂輪的原理如圖2所示，面齒輪磨削專用砂輪的截面形狀均為外凸?jié)u開線 形，由于面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側進行加工特點，每次修整時只需修整砂輪磨損 的一側。通過軟件對要修整的漸開線進行參數化建模，并作出其需修整的一側的1mm的外 偏置曲線，在該偏置曲線上按精度要求取一系列點，以通過這些的折線作為修整時的運動 軌跡，通過軟件獲得這些點的坐標數據，并計算出每兩點間的相對坐標，從而獲得在相對坐 標下該段折線的G代碼。通過機床的兩軸聯(lián)動進行修整，則金剛滾輪的圓角部分可以包絡 出要修整的漸開線形。
[0038] 本發(fā)明以用與磨削模數為3. 5的面齒輪的漸開線砂輪的數控修整為例。所述砂輪 主軸單元（1)結構如圖3所示，包括主軸電機（5)，進給電機（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、 拖板1(9)、床身1(10)、回轉工作臺（11)、拖板II (12)、底座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸 箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身I (9)上的拖板I (9)、回轉工作臺（11)、拖板II (12)、傳 動機構（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪修整器（2)結構如圖4所示，包括金剛滾輪（14)、 修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機（5)、進給電機（6)和底座（13)， 金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)安裝在 床身11(17)上，床身11(17)安裝在底座（13)上；所述傳動機構⑷結構如圖5所示，包括 聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進給電機（6)通過聯(lián) 軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動形成滾珠絲杠螺 母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)通過 螺釘與執(zhí)行機構相聯(lián)接；工作時，砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉實現兩條軸的主運動，金 剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板111(16)進行e向進給運動，砂輪⑶轉動的 同時通過拖板I (9)進行y向進給運動，通過拖板II (12)進行z向進給運動。上述主運動 和進給運動都是由控制裝置（3)發(fā)送指令給各個運動機構來實現的。
[0039] 控制裝置（3)硬件平臺結構如圖6所示，包括工控機（22)、SERC0S卡（23)(連續(xù)的 實時控制方式卡，SERC0S是一種用于數字伺服控制裝置的現場總線和數據交換協(xié)議，能夠 實現工業(yè)控制計算機與數字伺服系統(tǒng)，傳感器和可編程控制器10 口之間的實時數據通訊。 1995年被確立為IEC1491SYSTEM-Interface國際標準。SERC0S接口由一個主站和若干個從 站（1-254個，伺服，主軸或PLC-I0)組成，各站之間采用光纜聯(lián)接，構成環(huán)形網，站間的最大 距離為40或80米，最大從站數為254,通訊速度為2Mbit/秒，4Mbit/秒或16Mbit/秒）、控 制面板（24)、SERC0S光纖（25)、KE整流模塊（26) (KE是德文kontrolle erganzen的縮寫， 意思是電源控制模塊）、KW主軸控制模塊（27) (KW是德文kontrolle wechselrichter的縮 寫，意思是伺服控制模塊）、KW進給控制模塊（28)和PLC-I0模塊（29) ;SERC0S卡（23)通 過ISA插口安裝在工控機（22)上；控制面板（24)通過控制線與SERC0S卡（23)連接，并發(fā) 出各種控制指令；SERC0S卡（23)通過SERC0S光纖（25)與KE整流供電模塊（26)和KW主 軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)相連；KW主軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接； KW進給控制模塊（28)通過控制線與各進給電機（6)連接。KE是將正常的三相380伏交流 電變?yōu)?00伏直流電，其結構如圖10所示，它的輸入端是是正常的三相380伏交流電，在通 過變壓裝置時變壓，在通過整流裝置把三相交流電變成平穩(wěn)的可調的單方向的直流電，最 后通過濾波裝置來消除干擾雜訊，而得到純凈的700伏直流電。KW是將KE輸出的700伏 直流電變?yōu)槿嚯妷嚎煽氐慕涣麟?，其結構如圖11所示，它的輸入端是700伏直流電，在通 過可控硅時將直流電進行逆變和調壓得到三相電壓，通過控制和監(jiān)視裝置對三相電壓進行 調節(jié)，得到可控的交流電。SERC0S接口由一個主站（Master)和若干個從站（Slave, 1-254 個，伺服，主軸或PLC-I0)組成，各站之間采用光纜聯(lián)接，構成環(huán)形網，站間的最大距離為40 或80米，最大從站數為254,通訊速度為2Mbit/秒，4Mbit/秒或16Mbit/秒。通過SERC0S 卡（23)控制機床控制單元，它由1-50個SERC0S進給或主軸單元和40-320個PLC-I0點組 成。該控制裝置使用德國AMK公司的KE/KW系列交流數字伺服單元和交流電動機。KE為 整流供電模塊，可以為多個KW模塊提供動力電，KW為驅動控制模塊，可以控制各種交流電 機。每個KW模塊還可以附加12個輸入點和8個輸出點。所有的數據（位置、速度、參數、 10等）都通過SERCOS總線傳輸。
[0040] 控制裝置（3)的軟件平臺結構如圖7所示，CNC系統(tǒng)軟件運行在D0S6. 22環(huán)境，由 NC內核和PLC內核組成，其功能相當于一個高性能無人機界面的NC-PLC軟件，NC內核主要 功能包括：1-10個控制通道、每通道1-8軸聯(lián)動、直線，圓弧，螺旋線插補、預譯碼，正反向插 補、多種刀具補償和管理功能、多種機床誤差補償功能等，以滿足修整加工過程中的各種需 要。
[0041] 其控制各伺服軸電機運動的過程為：首先將修整加工程序一次且全部輸入到工控 機（22)的存儲器中，加工時再從工控機（22)的存儲器把一個個程序段調出，工控機（22) 還將零件以一個程序段為單位進行處理，把其中的各個零件輪廓信息、加工速度信息和其 他輔助信息，按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數據形式，控制裝置（3)中的 伺服部分就是把工控機（22)給的位移指令轉換成加工設備移動部件的位移指令，工控機 (22) 能過ISA接口將指令數據寫入SERCOS卡（23)，工控機（22)讀寫SERCOS卡（23)上的 端口地址，實現控制面板（24)的操作，將指令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控 制模塊（27)和KW進給控制模塊（28)，實現對主軸電機和進給電機的控制。插補運算就是 根據工作軸所在坐標系和各伺服軸坐標值、刀具號和刀具運動軌跡的計算，計算出刀具向 各伺服軸的移動量。
[0042] 應用軟件在WIND0WS98操作系統(tǒng)下運行。該應用軟件用Visual Basic語言編寫， 它是一種簡單易學的可視化的編程語言，用它可以非常方便地使用WINDOWS操作系統(tǒng)提供 的各種系統(tǒng)資源。
[0043] 而系統(tǒng)軟件平臺與應用軟件之間通過NC變量、NC數據和PLC變量傳遞命令和數 據，構成了應用軟件與系統(tǒng)軟件平臺之間的開放式接口。其中應用軟件、系統(tǒng)軟件和硬件平 臺之間的聯(lián)接方式如圖8所示。
[0044] 本實施例由北航自主研發(fā)的面齒輪磨齒機床及砂輪數控修整加工裝置來實現，將 面齒輪磨削專用砂輪和金剛滾輪安裝在在裝置上，調整好對刀位置，完成面齒輪專用砂輪 的數控修整加工。
[0045] 結合實例說明本發(fā)明的面齒輪磨削專用砂輪數控修整加工方法，如圖9所示，其 實現步驟如下 ：
[0046] (1)根據砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對刀位置及修整加工 程序，本實例加工對象為磨削模數為3. 5的面齒輪的專用砂輪，對刀位置如圖12所示，修整 軌跡示意圖如13所示；
[0047] (2)將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機（22)上；工控機（22)根據輸 入的加工程序及修整加工原理進行計算，得到各個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA 插口將指令數據寫入SERCOS卡（23);
[0048] (3)控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機（22)讀寫SERCOS 卡（23)上的端口地址，實現控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25) 與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)相連；SERCOS卡 (23) 將指令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊 (27)，實現主軸電機和進給電機的控制；
[0049] (4)將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接；各KW進給控制模塊（28)通 過控制線與各進給電機（6)連接；各KW進給控制模塊采用變頻調速的原理實現電機的速度 控制，電機使用編碼器反饋轉動位置給KW進給控制模塊，從而實現位置控制；
[0050] (5)調試加工控制裝置。根據實際加工要求在控制裝置（3)中設定加工參數，所述 加工參數包括金剛滾輪（14)轉速及旋轉方向、砂輪（8)轉速及旋轉方向、修整進給速度、單 次修整切深；然后砂輪（8)和金剛滾輪（14)進行對刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數控修 整加工。
[0051] 本實例中，砂輪為用于模數3. 5_，壓力角為25°的面齒輪磨削專用砂輪，砂輪轉 速1200r/min，滾輪轉速480/min，每次修整總切深0. 2mm，單次進刀切深0. 02mm，進給速度 2. 5mm/s。部分程序G代碼如下：
[0052] 主程序：
[0053] G90G00Y23. 4Β0· 33Z150. 574E-200F500
[0054] M03S2000
[0055] ......
[0056] $0START1
[0057] $0F0R I = 0T09
[0058] $0CALL m35zc
[0059] $0NEXT I
[0060] MO5
[0061] MO2
[0062] 子程序 m35zc :
[0063] G91G01E-0. 02
[0064] G91G01Z1F300
[0065] G91G01z0. 200
[0066] E-0. 005z0. 126
[0067] E-0. 007z0. 074
[0068] E-0. 047z0. 2
[0069] ......
[0070] E-0. 843z0. 2
[0071] E7. 528F1000
[0072] Z-5. 4
[0073] M29
[0074] 本發(fā)明提供了一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置以及修整控制方法。本 發(fā)明未詳細闡述部分屬于本領域公知技術。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方 案，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制裝置，其特征在于包括：砂輪主軸單元（1)、 砂輪修整器（2)、控制裝置（3)及傳動機構（4);所述砂輪主軸單元（1)包括主軸電機（5)， 進給電機（6)，砂輪主軸箱（7)、砂輪（8)、拖板1(9)、床身1(10)、回轉工作臺（11)、拖板 II (12)、底座（13)，砂輪（8)安裝在砂輪主軸箱（7)上，砂輪主軸箱（7)通過床身1(9)上 的拖板1(9)、回轉工作臺（11)、拖板II (12)、傳動機構（4)安裝在底座（13)上；所述砂輪 修整器⑵包括金剛滾輪（14)、修整器主軸箱（15)、拖板III (16)、床身II (17)、主軸電機 (5)、進給電機（6)和底座（13)，金剛滾輪（14)安裝在修整器主軸箱（15)上，修整器主軸箱 (15)通過拖板III (16)安裝在床身II (17)上，床身II (17)安裝在底座（13)上；所述傳動 機構（4)包括聯(lián)軸器（18)、絲杠螺母（19)、執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)和滾珠絲杠（21)，進給電 機（6)通過聯(lián)軸器（18)與滾珠絲杠（21)相聯(lián)，絲杠螺母（19)在滾珠絲杠（21)上移動形 成滾珠絲杠螺母副，絲杠螺母（19)通過螺釘與執(zhí)行機構聯(lián)接器（20)相聯(lián)接，執(zhí)行機構聯(lián)接 器（20)通過螺釘與執(zhí)行機構相聯(lián)接；控制裝置⑶包括工控機（22)、SERCOS卡（23)、控制 面板（24)、SERCOS光纖（25)、KE整流供電模塊（26)、KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制 模塊（28)和PLC-IO模塊（29) ;SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機（22)上；控制 面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，并發(fā)出各種控制指令；SERCOS卡（23)通過 SERCOS光纖（25)與KE整流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28) 相連；KW主軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接；KW進給控制模塊（28)通過控制線與進 給電機（6)連接；工控機（22)為控制裝置的核心部件，負責控制數據的計算和產生，SERCOS 卡（23)負責數據的發(fā)送和接收；工作時，工控機（22)根據修整加工原理進行計算，得到各 個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA插口將指令數據寫入SERCOS卡（23)，SERCOS卡 (23)將指令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊 (28)，實現主軸電機和進給電機的控制，并接收KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊 (28)反饋的電機實際位置數據，做閉環(huán)控制；砂輪（8)與金剛滾輪（14)的旋轉實現修整時 兩條軸的主運動，金剛滾輪（14)隨修整器主軸箱（15)通過拖板III (16)進行e向進給運 動，砂輪（8)轉動的同時通過拖板I (9)進行y向進給運動，通過拖板II (12)進行z向進給 運動。
2. -種面齒輪磨削專用砂輪數控修整控制方法，其特征在于實現步驟如下： A. 根據砂輪（8)和金剛滾輪（14)的型面及加工要求，確定對刀位置，通過偏置曲線法 確定修整加工程序； B. 將SERCOS卡（23)通過ISA插口安裝在工控機（22)上；工控機（22)根據輸入的加 工程序及修整加工原理進行計算，得到各個軸的運動位置指令數據，然后通過ISA插口將 指令數據寫入SERCOS卡（23); C. 控制面板（24)通過控制線與SERCOS卡（23)連接，工控機（22)讀寫SERCOS卡（23) 上的端口地址，實現控制面板（24)的操作；SERCOS卡（23)通過SERCOS光纖（25)與KE整 流供電模塊（26)和KW主軸控制模塊（27)、KW進給控制模塊（28)相連；SERCOS卡（23)將 指令數據通過SERCOS光纖（25)發(fā)送給KW主軸控制模塊（27)和KW進給控制模塊（27)，實 現主軸電機和進給電機的控制； D. 將KW主軸控制模塊（27)與主軸電機（5)連接；各KW進給控制模塊（28)通過控制 線與各進給電機（6)連接；各KW進給控制模塊采用變頻調速的原理實現電機的速度控制， 電機使用編碼器反饋轉動位置給KW進給控制模塊，從而實現位置控制； E.根據實際加工要求在控制裝置（3)中設定加工參數，所述加工參數包括金剛滾輪 (14)轉速及旋轉方向、砂輪（8)轉速及旋轉方向、修整進給速度、單次修整切深；然后砂輪 (8)和金剛滾輪（14)進行對刀并完成面齒輪磨削專用砂輪的數控修整加工。
3. 權利要求2所述偏置曲線法，其特征在于實現步驟如下： A. 考慮面齒輪磨削過程是使用砂輪的單側進行加工特點，對需修整的砂輪外廓線，通 過軟件進行參數化建模，作出其需修整的一側的1mm的外偏置曲線； B. 在偏置曲線上按精度要求取一系列點，以通過這些點的折線作為修整時的運動軌 跡； C. 通過軟件獲得這些點的坐標數據，并計算出每兩點間的相對坐標，從而獲得在相對 坐標下該段折線的G代碼。
4. 權利要求2所述的偏置曲線法，其特征在于工藝參數如下： 修整工藝參數為砂輪轉速1200r/min，滾輪轉速480?840r/min，每次修整總切深 0. 2_，單次進刀切深0. 02_，進給速度1. 5?2. 5mm/s。
5. 權利要求2所述的金剛滾輪（8)，其特征在于：修整用切削刃部分圓角半徑為R1，滾 輪直徑100mm，厚22mm。
【文檔編號】G05B19/18GK104057396SQ201410216941
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王延忠, 鐘揚, 侯良威 申請人:北京航空航天大學