鼓形齒輪是一種廣（guǎng）泛用於齒式聯（lián）軸器、齒（chǐ）式接軸等基礎件中的重要零件。加工這種齒輪,除了（le）可用較昂貴的數控滾齒機外, 許多廠家都采用在普通滾齒（chǐ）機上（shàng）安裝仿形板並手搖機床立柱來實（shí）現。這種方（fāng）法存在立柱（zhù）進給靈敏度差、工件齒麵粗糙度高、仿形板規格繁多、操作費精力等弊端, 特別是工件尺寸愈（yù）大, 弊端愈突出。

      隨著數（shù）控技術的（de）發展, 近10 年來部分高校和廠家（jiā）開始探索數控改造普通滾齒機加工鼓形齒（chǐ）輪, 為這一問題的解（jiě）決開辟了新的途徑。

      1.基本原理（lǐ）

      根據鼓形齒輪的成形原理, 在普通滾（gǔn）齒機原分齒傳動鏈的基礎上, 按（àn）照數控理（lǐ）論中兩坐標圓弧插補原理, 對機床的（de）刀架垂直進給和立柱水平（píng）進給進行微機控製改造, 實現鼓形齒（chǐ）輪加工。

      Y 38 A 最大加工（gōng）直徑為小s o o m m , 最大滾切模數（shù）為m 6 , 滾刀轉速為4 7. 5 ~ 1 9 2 r / m in , 刀架垂直進給量為0. 25 ~ 3. o m m / r 。工件模（mó）數為（wéi）m Z ~ m 6 , 直徑一般不超過爭5 5 o m m , 齒根母（mǔ）線輪廓度允差為士0. 03 ~ 士0. l om m , 對稱度（dù）允差為1 ~3 m m。按工件精度和切削力的（de）計算一, 參考國內外數控滾齒機的拖動方式, 采用步進電機驅動的開環（huán）伺服（fú）係統。改造原（yuán）理如圖1 所示。

      綜合考慮滾切中對機械（xiè）進給係統跟隨性、快速性的要求及改造成本等因素, 係統的主（zhǔ）要參數定為: (l) 係統脈衝當量δp. 0.05 m m /s t e p ; (2 ) 步進電機步距角φ=1. 5 ° ; (3 ) 起動時間常數r=25 m s ; (4) 空載快速移動Vr =0. 8m / m in 。

       2.機械改造

       數控機床的進給係統應滿足無間隙、低摩擦、高剛（gāng）度、高諧振等基本要求。由此可知, 需要完成的機械改造主（zhǔ）要包括滑動（dòng）絲杠改滾珠絲杠、蝸杆一蝸輪副改為雙導（dǎo）程漸開線蝸杆一（yī）斜齒輪副和傘齒輪副中增加軸向調整環（huán）節、滑動軸承均改為滾動軸承、增加兩個（gè）單級減速機, 滿足係（xì）統脈衝當量。改造後的進給係統（tǒng）, 起動力矩小, 傳動精度高（gāo）, 絲杠剛度好, 各齒輪齧合（hé）間隙均可調整。

      通過（guò）切削力計算、水平進給計算, 選1 3 o BF 0 01 型（xíng）反應式步（bù）進電機。由（yóu）啟動矩頻特性可知（zhī）, 在2 6 6 7H z 下啟動時扭矩不到ZN·m , 不能滿足拖動需要。所（suǒ）以電機（jī）驅動采用高（gāo）、低壓功放電路, 並設（shè）置速度控製子（zǐ）程序, 以避免啟動時產生失步。

     3.硬件電路

     硬件電路由微機(單板機)、外設、信號變（biàn）換電路及輔助電（diàn）路幾部分（fèn）組成, 構成一個完整的（de）簡易數控係統, 完成程序的輸入與處理、顯（xiǎn）示、電機驅（qū）動等一係列（liè）功能。

      單板機及外設 專用單板機主要由微處理器、存儲器、輸入輸出接口及總（zǒng）線等組成,它也可用T B 80 1 改製而成。微處理器選用機床改造中常用的8 位芯片Z so C PU , 其時鍾頻率為ZM H z ; 存儲（chǔ）器選用ZK x s 位的（de）6 1 1 6 R A M 2片、ZK x s 位的2 7 1 6 E PR O M 3 片, 6 1 1 6 用於調試程序（xù）, 2 7 1 6 用於存放監控程序、功能子程序及加工程序; I/ O 接（jiē）口選用Z s o PIO Z 片, 一片用於步進電機功放電路（lù）聯接, 另一片用於輔助（zhù）電路(如行（háng）程控製、指示等) 聯接; 內（nèi）存譯碼器和1/ 0 譯碼器均選用74 L S 1 38。

     外設主要有28 鍵鍵盤和（hé）2 x 6 個7 段數字管(L E D ) , 6 個數字管中, 第1 位顯示正負號,第2 、3 、4 位顯示整數（shù）, 第5 、6 位顯示小（xiǎo）數。

      (2 ) 驅動電（diàn）路步進電機啟動過程中, 為了使勵磁電流（liú）保持一定的上升速度（dù）, 保證電機具有較大的輸出扭矩。驅動電路采用雙電源功放電路, 即在勵磁初期的短時間內用高電壓驅動, 達到額定電流（liú）時切換到低電壓。本（běn）改造中選用w BQ Z 一（yī）0 3 型五相步進電機驅（qū）動電源,其高壓驅（qū）動電路由預置放大、微分電路、前置放大、高壓功放組成, 低（dī）壓驅（qū）動電路由預置放大、射極輸出器、低壓功放組成。為了防止強電及幹擾信號通過1/ 0 回路進入微機而影（yǐng）響正常工作, 在1/ 0 接口與驅動電路、輔助電路之間均（jun1）設（shè）有G O 1 01 三極管光隔離器, 以阻斷幹擾信號的傳（chuán）導。

     4.軟件設計

     整個軟件係統采用模塊化設計, 它包括主程序模塊、子程序模塊及加工（gōng）程序模塊三大部分。主程序中有監控程序和初始化程序, 前者包括L E D 顯示管理程序（xù）、鍵盤管理程序、二進製與十進製轉（zhuǎn）換程序等, 後者包括PI O 初始化、C T C 初始化、鍵盤和L E D 緩衝區（qū）初始化及標誌位初始化程序等。子程序包括中斷子程序、行程（chéng）控製（zhì）子程序及報警子程序等。

      加（jiā）工程序按被加工（gōng）零件的加工工藝編製,這裏包括圓弧插補程序、環形分配子程序及延時子（zǐ）程序等。

       ( 1 ) 插補計算（suàn）滾切鼓形齒時, 滾刀（dāo）中心的運（yùn）動（dòng）軌跡為半徑R 的圓弧

     運用逐點比較法, 可計算出滾刀中心軌跡I 和N象限（xiàn）中的圓弧插補值, 其結果如下表:

     (2)電機控製與加工程序（xù）框圖步（bù）進電機用內存中的控製字F CW 控製運行狀態。在（zài）8位FCW 中, D 。和D Z 分別（bié）為X 向和Z 向的轉動與停止控（kòng）製位, D l 和D 3 分別（bié）為X 向和Z 向的方向控製位。

     電機通電方式為五相（xiàng）五拍, 采（cǎi）用軟件環形分配器實現, 通（tōng）電狀態用I/ O 口的輸出數（shù）據控製, 即一個輸出數據對應一種通電狀態。欲使電機正向連續（xù）轉（zhuǎn）動, 1/ 0 口循環輸出01 H →o ZH → o 4 H →o 8 H →lo H →o 1 H ⋯ ⋯ 各狀態碼。

      欲反向轉動, 狀態碼順序（xù）相反。改變各狀態碼之間的（de）間隔時間, 可改變電（diàn）機轉速, 以（yǐ）滿足各種切削進給速度。

     間（jiān）隔時間由延長子程序控製,也可利用C T C 定時器控製。加工程序中的圓弧插補主程序框圖如圖2 所（suǒ）示。