齿轮倒角机专用数控系统的研究与开发

发布时间：2017-12-20 22:22

  本文关键词：齿轮倒角机专用数控系统的研究与开发　出处：《扬州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：齿轮倒角广泛应用于汽车、摩托车、农机等行业的变速箱换挡齿轮,由于国内齿轮倒角加工的研究开发较少,齿轮倒角机加工的调整参数较为复杂,因此严重影响齿轮倒角加工的效率。目前,市场上对数控系统不仅要在成本上有优势,更要在功能多样性上有需求。所以,针对齿轮倒角加工的缺陷问题以及市场上对数控系统的要求,本论文对齿轮倒角机专用数控系统进行研究与开发。专用数控系统在对数控齿轮倒角机的数控装置、伺服进给系统、工件箱系统、刀轴系统、机床床身和其他辅助设备等的分析基础上,并且提出齿轮倒角机专用数控系统的倒角加工原理,搭建了齿轮倒角机专用数控系统的整体方案,其中,专用数控系统的硬件采用ARM+FPGA的嵌入式双处理器硬件结构平台,专用数控系统的软件采用Linux+Xenomai构成的多任务实时平台的软件构架。着重从人机界面、任务管理模块、运动控制模块、PLC模块介绍专用数控系统软件模块的功能,其中,给出了PLC部分开发程序。整个平台方案具有配置性能高、结构灵活紧凑、实时稳定性好等特点。齿轮倒角加工的倒角实现由刀具横向运动和工件旋转运动组成,两轴联动插补实现齿轮倒角的尖角、连续圆弧倒角形式,另外一个轴只是实现一个到齿轮工件的运动。这样的加工方式能够保证齿轮倒角机加工的广泛适应性及高效性。齿轮倒角机的进给运动具有高速间歇性,合理的加减速控制方法能够减少冲击、失步、超程、振动等不良的现象出现。本文结合齿轮倒角加工要具有实时性、运算量少、具有足够的柔性等特点,选择了插补后加减速控制方法。同时,在分析直线加减速、三角函数加减速、指数加减速、S曲线加减速等控制方法的基础上,提出适用专用数控系统的基于简化的五段S曲线柔性加减速控制模型方法,并且给予五段S曲线柔性加减速控制模型适当的修正,能够完全适合齿轮倒角机专用数控系统。从齿轮倒角机专用数控系统加工的实用性角度出发,搭建了齿轮倒角机的坐标系,提出齿轮倒角机首件调整的具体步骤,构建齿轮倒角机的加工模型。通过在主轴箱上安装待检测工件的传感器,能够做到自动对工件,测量齿的位置,计算出主轴的起点,大大降低齿轮倒角机位姿的调整参数的复杂程度。给出尖角倒角加工宏变量含义、连续圆弧倒角加工宏变量含义,相应的开发出尖角倒角、连续圆弧倒角的宏程序。最后,开发的专用数控系统在浙江温岭宇弘机械设备有限公司得到验证,给出了应用加工出来的产品。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659

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