鼓形齒輪是一種廣泛用於齒式聯軸器、齒式接軸等（děng）基礎件中的重要零件。加工這種齒輪,除了可用較昂貴的（de）數控滾齒機外, 許多廠家都采用在普通滾齒機上安裝仿（fǎng）形板並手搖機床立（lì）柱來實（shí）現。這種（zhǒng）方法存在立柱進給（gěi）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, 特別是工件尺寸愈大, 弊端（duān）愈突出。

      隨著數控技術的（de）發展, 近10 年（nián）來部分高校和廠家開始（shǐ）探索數控改造普通滾齒機加工鼓形齒輪, 為這一問題的解（jiě）決（jué）開辟了新的途徑。

      1.基本原理

      根據鼓形（xíng）齒輪的成形原理（lǐ）, 在普通滾齒機原分齒傳動鏈（liàn）的基礎上（shàng）, 按照數控理論（lùn）中兩坐標圓弧插補原理, 對機（jī）床的刀架垂直進給和立柱水平進給進行微機控製改造, 實現鼓形齒輪（lún）加工。

      Y 38 A 最大加工直（zhí）徑為（wéi）小（xiǎo）s o o m m , 最大滾切模數為m 6 , 滾刀轉（zhuǎn）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 。工件模數（shù）為m Z ~ m 6 , 直（zhí）徑一般（bān）不超過爭（zhēng）5 5 o m m , 齒根母線輪廓度允（yǔn）差為士0. 03 ~ 士0. l om m , 對稱度允差為1 ~3 m m。按工件精度（dù）和切（qiē）削力的計算一（yī）, 參考國（guó）內外數控滾齒（chǐ）機的拖動方式, 采用步進電機驅動的開（kāi）環伺服（fú）係（xì）統。改造原理如圖（tú）1 所示。

      綜合考慮滾切（qiē）中對機械進給係統跟隨性（xìng）、快（kuài）速性的要求及改造成本等因（yīn）素, 係統的主要參數定為: (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（jiān）常數r=25 m s ; (4) 空載快（kuài）速移動Vr =0. 8m / m in 。

       2.機械改造

       數控機床（chuáng）的進給係統應滿足無間隙、低摩擦、高剛度、高諧振等基本要求。由此可知（zhī）, 需要完成的機械改造主要包括滑動絲（sī）杠改滾珠絲杠、蝸杆一蝸輪副改為雙導程漸開線蝸杆（gǎn）一斜齒輪副和傘齒輪副中增加軸向調整環節、滑（huá）動軸承均改為滾動軸承、增加兩（liǎng）個單級減速機, 滿足係統脈衝當量。改造後的進（jìn）給係統, 起動力矩小, 傳（chuán）動精度高, 絲杠剛度好, 各齒輪齧合間隙均可調整。

      通（tōng）過切削力計（jì）算、水平進給計算, 選1 3 o BF 0 01 型反應式步進電機。由啟動矩頻特性可知, 在2 6 6 7H z 下啟動（dòng）時扭矩不到ZN·m , 不能滿足拖（tuō）動需（xū）要。所（suǒ）以（yǐ）電機驅動（dòng）采用高、低壓功放電路, 並（bìng）設置速（sù）度控（kòng）製（zhì）子程序, 以（yǐ）避免啟動時產生失步。

     3.硬件電路

     硬件電（diàn）路由微（wēi）機(單板機)、外設、信號變換電路及輔助電路幾部分組成, 構成一個完整的簡易數控（kòng）係統, 完成程序的輸入與處理、顯示、電機驅動等一係列功能。

      單板機及外設 專用單板（bǎn）機主要由微處理器、存儲器、輸入輸出接口（kǒu）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（de）8 位芯片Z so C PU , 其時鍾頻率為ZM H z ; 存儲器選用ZK x s 位的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, 2 7 1 6 用於存放監（jiān）控程序（xù）、功能子程序及加工程（chéng）序; I/ O 接口選用Z s o PIO Z 片, 一片（piàn）用於步進電機功放電（diàn）路聯（lián）接, 另一片（piàn）用於輔（fǔ）助電路(如行程控（kòng）製、指示等) 聯接; 內存（cún）譯碼器（qì）和1/ 0 譯碼（mǎ）器均選用74 L S 1 38。

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

      (2 ) 驅動電路步進電機啟動過程中, 為了使勵磁電流保持一定的上升速度, 保證電（diàn）機具有（yǒu）較（jiào）大的輸出扭矩。驅動電路采用雙電源功放電路, 即在勵（lì）磁初期的短時間內用高電壓驅動, 達到額定電流時切換到低電壓。本改造（zào）中選用w BQ Z 一0 3 型五相步進電機驅動電源,其高壓驅動電路由預置放大、微分（fèn）電路、前置放大、高壓功放（fàng）組成, 低壓（yā）驅動電路由預置放大（dà）、射極（jí）輸出器、低壓功放組（zǔ）成。為了防止強電及幹擾信號通過1/ 0 回路進（jìn）入微機而影響正常工作, 在1/ 0 接口與驅動電路、輔助電路之間均設有G O 1 01 三極管光隔離器, 以阻斷幹擾（rǎo）信號的傳導。

     4.軟件設計

     整個軟件係統采用（yòng）模塊化設計, 它包括（kuò）主程（chéng）序模塊、子程序（xù）模塊及加工程序模塊三大部分。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（lǐ）程序、鍵盤管理程序、二進製與十進製轉換程序等（děng）, 後者包括PI O 初始化、C T C 初（chū）始化、鍵盤和L E D 緩衝區初始化及標誌位初始化程序等（děng）。子程（chéng）序包括中斷子程序、行程（chéng）控製子程序及報警子程序等。

      加工程序按被加工零件（jiàn）的加工工藝編製,這（zhè）裏包括圓弧插補程序、環形分配子程序及延時子程序（xù）等。

       ( 1 ) 插補計算滾切鼓形齒時, 滾刀中心的運動軌跡為半徑R 的圓弧

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

     (2)電機控製與加工程序框圖步進電機用（yòng）內（nèi）存中的控製字F CW 控製運行狀態。在8位FCW 中, D 。和D Z 分別為X 向和Z 向的轉動與停止（zhǐ）控製位, D l 和D 3 分別為X 向和Z 向的方向控製位。

     電機通（tōng）電方式為五相五拍, 采用軟件環形分配器實（shí）現, 通電狀態用I/ O 口的輸出（chū）數據控製, 即一個輸（shū）出（chū）數據對應一（yī）種通電狀態。欲使電機正（zhèng）向（xiàng）連續轉動, 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（tài）碼。

      欲反（fǎn）向（xiàng）轉動, 狀態碼順序相反。改變各狀態碼之間的間隔時間, 可改變電機轉速, 以（yǐ）滿足各種切削進給速（sù）度。

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