嵌入式齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的研究
2018-12-3 來源： 南昌工學院 作者：何 苗，曹樹嶺，簡正豪
摘 要：隨著社會的發(fā)展，嵌入式齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)進行分析，并提出了相應的優(yōu)化措施。
關(guān)鍵詞：嵌入式；齒輪加工；數(shù)控系統(tǒng)；研究
數(shù)控加工過程中，齒輪需要采用多種設(shè)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(shè)計方面，需要進行綜合性的設(shè)計，同時在自動化編程設(shè)計方面也需要優(yōu)化，從而有效地提升其機械制造的效率。
1 、齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的總體設(shè)計
1.1 嵌入式齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
嵌入式齒輪數(shù)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(tǒng)不僅操作簡單，生 產(chǎn) 效 率 高， 而 且 還 具 備 良 好 的 穩(wěn) 定 性 能。 能 夠 在Windows CE6.0 的平臺上進行開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)主要由 FPGA、DSP、ARM 等三種結(jié)構(gòu)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(shù)，還能夠采用多種模式將網(wǎng)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(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
數(shù)控系統(tǒng)具有可移植性和可擴展性的優(yōu)點，能夠?qū)⒛K間復雜的數(shù)據(jù)進行交換，結(jié)合齒輪數(shù)控進行加工，還能夠提高程序的運行速率和開發(fā)的難度。數(shù)控系統(tǒng)軟件可以分為三大塊：機床 IO 模塊、DSP 數(shù)值運算模塊和ARM 界面管理模塊。
2 、齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計
按照任務能夠?qū)X輪加工的數(shù)控系統(tǒng)進行劃分，從功能和任務兩方面進行劃分，使得軟件的結(jié)構(gòu)更為清晰，功能模塊的通信接口設(shè)計更為合理，還能夠提升系統(tǒng)設(shè)計的擴展性和開放性。
2.1 自動編程模塊的設(shè)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(shù)大致可以分為三類。分別是：工藝參數(shù)、刀具參數(shù)和齒輪參數(shù)。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(shù)控加工的代碼，最后能夠識別數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而控制機床加工出符合標準規(guī)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(tǒng)的機械化中的傳送鏈，通過各個數(shù)控軸之間的關(guān)系的運動，可以保證各個運動軸之間的同步關(guān)系。通訊模塊的任務就是將
ARM 中的數(shù)據(jù)發(fā)送到 DSP 中，例如：NC 程序數(shù)據(jù)、PLC 程序數(shù)據(jù)和動靜態(tài)參數(shù)的通訊模塊，還需要將警報信息、PLC 執(zhí)行狀態(tài)以及 DSP 中編碼器的反饋數(shù)據(jù)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(jiān)控、機床狀態(tài)監(jiān)控和加工圖形監(jiān)控。加工圖形監(jiān)控的主要任務是跟蹤各個數(shù)控軸和運行坐標的誤差；機床狀態(tài)的監(jiān)控主要是對機床的本體和附件狀態(tài)進行監(jiān)控；報警信息監(jiān)控能夠監(jiān)控歷史記錄查詢、報警后自診斷以及報警的內(nèi)容。
3 、滾齒自動編程研究發(fā)現(xiàn)
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(gòu)建數(shù)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(guān)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(jīng)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(diào)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(jié)束。這是數(shù)控齒輪加工的五個基礎(chǔ)位置點，在進行數(shù)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(gòu)建系統(tǒng)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(guān)鍵點 1，在實際操作時，滾刀的循環(huán)切削的起始位置是關(guān)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(shù)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(guān)鍵點的坐標位置。
4 、結(jié)束語
在進行嵌入式的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的控制過程中，其通常需要結(jié)合多方面的因素進行分析，同時對其硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化。在自動編程的控制方面，其需要做好數(shù)控的系統(tǒng)設(shè)計，并對坐標點進行全面的構(gòu)建，讓嵌入式齒輪加工的效率得到全面的加強。
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