1  引言
    
   　 cnc(computerized numerical control)是計算機數(shù)值控制系統(tǒng)的英文縮寫，也稱數(shù)控系統(tǒng)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。
   
　    今天，隨著計算機信息技術和生產(chǎn)技術的迅猛發(fā)展，制造業(yè)對產(chǎn)品生產(chǎn)制造也提出了更高的目標和要求：產(chǎn)品制造周期要求越來越短，零部件的生產(chǎn)效率和柔性化生產(chǎn)的程度越來越高，產(chǎn)品的加工質(zhì)量和性能也要求更高、更穩(wěn)定。cnc系統(tǒng)也從一般的產(chǎn)品的零部件加工控制(如車削、銑削、高速切削、等標準cnc數(shù)控機床)被逐步發(fā)展應用到產(chǎn)品的組裝、包裝乃至產(chǎn)品的運輸(如焊接、點膠、封裝，工業(yè)機器人、等cnc產(chǎn)業(yè)機械)等整個生產(chǎn)制造過程中去。
   
    　本文以一臺齒輪淬火機床cnc系統(tǒng)應用開發(fā)為例，詳述了如何利用中達電通putnc-h4通用系列cnc、臺達 delta交流伺服系統(tǒng)，并結合客戶產(chǎn)品加工的工藝特點，為產(chǎn)業(yè)機械打造出客制化的cnc控制方案。
            
2  齒輪淬火機床對控制系統(tǒng)的要求
    
    　2.1 機械設計
   
   　 機械設計為3軸伺服控制和1軸變頻器控制：
   
    　(1) y軸為旋轉軸，傳動機構會根據(jù)加工零件類型時的轉速要求而有所不同，分為伺服和變頻器拖動異步電動機兩種傳動方式，當加工齒輪類零件時，伺服電機經(jīng)過減速機和齒輪盤兩級減速機構，帶動被加工齒輪做分度運動。當加工零件為光軸類零件時，y軸伺服電機停止工作，傳動結構改變?yōu)樽冾l器拖動異步電動機經(jīng)過同步帶，帶動光軸零件高速旋轉。設計解決了伺服電機經(jīng)過兩級減速后，y軸轉盤速度無法滿足光軸類零件的淬火工藝要求的問題。兩種傳動方式通過電氣互鎖，確保安全。
   
   　 (2) z軸為垂直軸，通過伺服電機直接驅動滾珠絲桿，帶動淬火加熱感應器上下運動，
   
   　 (3) x軸為水平軸，同樣通過伺服電機直接驅動滾珠絲桿，帶動淬火感應器前后進給。其中y軸伺服和z軸伺服要求具有兩軸插補功能，這樣可以實現(xiàn)斜齒輪類和人字形齒輪類零件的淬火加工，而x軸伺服單動即可。
   
  　  機械結構簡圖如圖1所示。

                                                                 圖1  淬火機床機械結構
   
　    2.2 零件加工的工藝要求
   
　    (1) 機床要求能夠加工直齒輪、斜齒輪、人字形齒輪、階梯齒輪的淬火加工。齒輪的加工最大直徑2米，齒頂高0.8米。最大齒數(shù)100齒。
   
 　   (2) 機床在更換淬火感應器靠模后，還可以實現(xiàn)光軸類零件的淬火要求。
   
   　 (3) 配合不同的淬火感應器靠模設計，能夠實現(xiàn)的淬火方式：連續(xù)淬火、同時淬火、分段連續(xù)淬火(分段淬火通過程序設定，不需行程開關)、分段同時淬火。
   
   　 (4) 齒輪淬火加工順序要求間隔加工，以便留有足夠冷卻時間，保證齒輪最小的加工熱變形，以齒數(shù)10為例，即按照1、3、5、7、9、2、4、6、8、10淬火順序加工。
   
  　  (5) 要求各伺服軸，空行程速度f0和淬火加工速度f1分段可調(diào)，齒輪分度旋轉時速度穩(wěn)定。
   
   　 (6) 連續(xù)零件自動加工時，應保證足夠的絕對精度，不會產(chǎn)生累計誤差。

2.3 控制系統(tǒng)要求
   
    　機床操作上要求有手動模式和自動模式，以及程式編輯模式三種基本工作狀態(tài)。
   
   　 (1) 在手動調(diào)試模式下：cnc系統(tǒng)可以通過操作面板控制伺服軸，快速jog移動和mpg手輪移動，方便操作工人調(diào)節(jié)感應器靠模和齒輪工件的位置；手動情況下可以通過外部的按鈕來實現(xiàn)y軸變頻電機旋轉on/off、淬火感應器加熱on/off、噴液電磁閥on/off、輔助噴液電磁閥on/off控制，方便操作者調(diào)機測試使用。(i/o規(guī)劃參見方案的制定和實施)
   
　    (2) 在自動運行模式下：cnc系統(tǒng)可以按照預先選用的程序控制伺服電機運動，完成齒輪零件的全部淬火加工過程；可以使用自定義m代碼來實現(xiàn)y軸變頻電機旋轉on/off、淬火感應器加熱on/off、噴液電磁閥on/off、輔助噴液電磁閥on/off，i/o控制(m代碼規(guī)劃參見方案的制定和實施)；自動加工過程中可以實現(xiàn)任意暫停，單節(jié)測試等操作功能。
   
 　   (3) 在程序編輯模式下：要求系統(tǒng)能夠存儲至少500組不同零件加工程式，并可以對程式內(nèi)容進行編輯；在加工標準的直齒和斜齒齒輪時，控制系統(tǒng)可以根據(jù)齒輪工藝參數(shù)自動生成加工程式；加工光軸類零件時，可以通過標準的g代碼實現(xiàn)零件程序設計；加工階梯軸類零件時，不需要增加外部的行程開關，可以通過多個程序組合來完成一個零件的分段淬火加工；在該模式下還可以對淬火的輔助工藝參數(shù)進行設定，如感應器加熱延時時間，噴液延時時間，齒輪加工空行程時的速度以及淬火加工時的速度設定。