嵌入式齒輪加工數控系統的研究

何 苗，曹樹嶺，簡正豪

（南昌工學院，江西 南昌 330108）

嵌入式齒輪加工數控系統的研究

何 苗，曹樹嶺，簡正豪

（南昌工學院，江西 南昌 330108）

隨著社會的發展，嵌入式齒輪加工數控系統也逐步得到了完善，在加工制造的過程中得到了較為廣泛的應用。文章主要針對嵌入式的齒輪加工數控系統進行分析，并提出了相應的優化措施。

嵌入式；齒輪加工；數控系統；研究

數控加工過程中，齒輪需要采用多種設計模式全面加工。但是嵌入式齒輪加工過程中需要把握多方面，尤其是在硬件以及軟件的設計方面，需要進行綜合性的設計，同時在自動化編程設計方面也需要優化，從而有效地提升其機械制造的效率。

1 齒輪加工數控系統的總體設計

1.1 嵌入式齒輪加工數控系統的硬件設計

嵌入式齒輪數控加工中，通常需要采用一個較好地系善體系。目前，Windows CE系統不僅操作簡單，生產效率高，而且還具備良好的穩定性能。能夠在WindowsCE6.0的平臺上進行開發數控系統，數控系統主要由FPGA、DSP、ARM等三種結構組成。ARM微處理器能夠完成人機交換的模塊，具體的功能是輸入和存儲加工的參數，還能夠采用多種模式將網絡信息進行全方位的傳送，從而達到理想的信息傳遞效果。

1.2 嵌入式齒輪加工數控系統的軟件設計

數控系統具有可移植性和可擴展性的優點，能夠將模塊間復雜的數據進行交換，結合齒輪數控進行加工，還能夠提高程序的運行速率和開發的難度。數控系統軟件可以分為三大塊：機床IO模塊、DSP數值運算模塊和ARM界面管理模塊。

2 齒輪加工數控系統設計

按照任務能夠將齒輪加工的數控系統進行劃分，從功能和任務兩方面進行劃分，使得軟件的結構更為清晰，功能模塊的通信接口設計更為合理，還能夠提升系統設計的擴展性和開放性。

2.1 自動編程模塊的設計

一般情況下，其各齒輪之間具有較多的相近因素。加工的過程中，整體參數大致可以分為三類。分別是：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機床。也要進行處理自動編程模板，生成數控加工的代碼，最后能夠識別數據結構，從而控制機床加工出符合標準規范的齒輪。

2.2 電子齒輪箱模塊與通訊功能

電子齒輪箱模塊是通過電路和軟件的方式取代傳統的機械化中的傳送鏈，通過各個數控軸之間的關系的運動，可以保證各個運動軸之間的同步關系。通訊模塊的任務就是將ARM中的數據發送到DSP中，例如：NC程序數據、PLC程序數據和動靜態參數的通訊模塊，還需要將警報信息、PLC執行狀態以及DSP中編碼器的反饋數據傳送到ARM的顯示屏中。

2.3 加工控制模塊

加工控制模塊分為以下三個部分：報警信息監控、機床狀態監控和加工圖形監控。加工圖形監控的主要任務是跟蹤各個數控軸和運行坐標的誤差；機床狀態的監控主要是對機床的本體和附件狀態進行監控；報警信息監控能夠監控歷史記錄查詢、報警后自診斷以及報警的內容。

3 滾齒自動編程研究發現

加工齒輪常見方法是滾齒加工，具有對角、切向、軸向、徑向等方法。軸向滾切法可以加工圓錐齒輪、圓柱齒輪等外齒輪。文章以軸向滾切的方法來舉例說明。

3.1 構建數學模型

（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，避免嵌入的空行程和時間過長。在進行加工時，將滾刀對準齒胚的上頂面，確定豎直方向的位置。在進行對刀時，讓滾刀在齒胚的圓柱表面運動一周，檢查齒胚的運動軌跡是否正確。

（2）確定滾刀加工的軌跡和計算關鍵坐標點。滾刀的加工軌跡是零到一到二到三到四到一。通常情況下，其滾刀的起點位置可以視為零點。在加速運動一段距離之后，其會自動歸為到位置一。在經過齒輪箱的過濾以及完善之后，其會逐漸地歸位到起點二的位置。在進行切片寬度的調整時，將滾刀軸運動到三的位置，最后再退刀至位置四，制作加工就能夠結束。這是數控齒輪加工的五個基礎位置點，在進行數控體系加工的過程中，其需要進行全面的應用，從而達到理想的加工效果。

3.2 構建系統坐標

用（X0，Z0）來表示滾刀的起始位置，通過具體的加工情況，滾刀零點的位置為：（X0=L，Z0=W），用（X1，Z1）來表示關鍵點1，在實際操作時，滾刀的循環切削的起始位置是關鍵點1。為了能夠使得其切入的精度得到全面的控制，需要對其不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，通過其運動的速率，能夠了解Z軸的切入行程。并確定關鍵點的坐標位置。

4 結束語

在進行嵌入式的齒輪加工數控系統的控制過程中，其通常需要結合多方面的因素進行分析，同時對其硬件系統以及軟件系統進行全面的優化。在自動編程的控制方面，其需要做好數控的系統設計，并對坐標點進行全面的構建，讓嵌入式齒輪加工的效率得到全面的加強。

[1]田曉青,韓江,夏鏈.高速高精度電子齒輪箱技術研究及實現[J].中國機械工程.2014,(1).

[2]呂明,梁國星.硬齒面齒輪加工技術進展及展望[J].太原理工大學學報.2012,(3).

[3]劉更,王清理,孟偉,等.基于ARM和FPGA的經濟型數控系統硬件設計與實現[J].計算機工程與設計.2012,(4).

TG659

A

2096-2789（2016）11-0102-01

何苗（1984-），男，江西南昌人，碩士，講師，研究方向：機械設計方向。

曹樹嶺（1986-），男，江西九江人，助教，研究方向：加工裝備、加工工藝。

簡正豪（1981-），男，江西贛州人，講師，研究方向：數控加工技術。