基于直接驱动技术的数控滚齿机同步运动控制研究

数控滚齿机作为用于加工齿轮的高精密机床，在机械制造领域占据着重要地位。随着现代数控系统性能的提升和先进驱动技术的发展，直接驱动技术被越来越多地应用于数控滚齿机的设计之中，从而推动了高精度、高速度、低磨损和易调整的新型滚齿机的研究与开发。 文章首先指出了传统滚齿机存在的问题，例如复杂传动链、精度差、速度低等，这些问题极大地限制了传统滚齿机在高速、高精度加工齿轮方面的能力，尤其是在适应干切削技术要求方面更是存在较大难度。文章提出，基于直接驱动技术的滚齿机能够突破传统结构设计的限制，通过电主轴和力矩电机直接驱动刀具轴和工件轴，去掉高精度齿轮副、蜗轮蜗杆副，从而简化机械结构、提高加工效率和精度，这对数控系统的控制能力提出了更高的要求。 文章介绍了同步控制的概念，即在控制系统中，根据主控制对象的位置来计算从控制对象的位置，确保从控制对象能够迅速地与主控制对象的位置协调一致。在滚齿机中，B、Y、Z轴为主动轴，C轴为跟随轴，它们之间的耦合关系决定了同步控制的实现。通过公式（1）可看到，这些轴之间的运动关系对加工斜齿轮和干切削等特殊工艺非常重要。 传统滚齿机的同步控制方式主要基于硬件实现，例如采用鉴频鉴相器为核心的锁相伺服系统来锁定各联动轴的运转频率维持系统平衡。然而，该方式控制柔性不高、结构复杂且成本增加，不适合高速运动控制。文章强调，现代数控系统可以基于软件插补实现滚齿机的同步控制，这种控制方式可灵活地控制传动比，并通过软件改变工件主轴的速度，显著提高加工的柔性。 文章还详细介绍了基于直接驱动技术的滚齿机同步控制方法，包括基于硬件控制的锁相伺服系统和基于软件插补的主从式和平行式控制方式。主从式控制方式根据主控制对象的位置参数来计算从控制对象的位置，而平行式控制方式则适用于需要更高同步精度的场合。文章通过实例演示了如何利用Siemens公司的840D数控系统实现软件电子齿轮箱的定义，并指出了其在实现滚齿机同步运动控制中的优势。 文章的探讨对数控滚齿机同步运动控制的研究领域具有重要意义。它不仅指出了现代数控系统和直接驱动技术结合使用的必要性，而且对同步运动控制的原理、软件插补方法以及精度分析进行了全面的阐述。这对于进一步提高数控滚齿机的性能、推动齿轮加工技术的发展具有重要价值。同时，文章提到的同步控制技术的优化，为其他数控机床的设计和优化提供了宝贵的经验和思路。