1  引言
    
   　 cnc(computerized numerical control)是計算機數值控製係統的英文縮寫(xie) ，也稱數控係統。在現代工業(ye) 生產(chan) 中得到了廣泛的應用。
   
　    今天，隨著計算機信息技術和生產(chan) 技術的迅猛發展，製造業(ye) 對產(chan) 品生產(chan) 製造也提出了更高的目標和要求：產(chan) 品製造周期要求越來越短，零部件的生產(chan) 效率和柔性化生產(chan) 的程度越來越高，產(chan) 品的加工質量和性能也要求更高、更穩定。cnc係統也從(cong) 一般的產(chan) 品的零部件加工控製(如車削、銑削、高速切削、等標準cnc數控機床)被逐步發展應用到產(chan) 品的組裝、包裝乃至產(chan) 品的運輸(如焊接、點膠、封裝，工業(ye) 機器人、等cnc產(chan) 業(ye) 機械)等整個(ge) 生產(chan) 製造過程中去。
   
    　本文以一台齒輪淬火機床cnc係統應用開發為(wei) 例，詳述了如何利用中達電通putnc-h4通用係列cnc、台達 delta交流伺服係統，並結合客戶產(chan) 品加工的工藝特點，為(wei) 產(chan) 業(ye) 機械打造出客製化的cnc控製方案。
            
2  齒輪淬火機床對控製係統的要求
    
    　2.1 機械設計
   
   　 機械設計為(wei) 3軸伺服控製和1軸變頻器控製：
   
    　(1) y軸為(wei) 旋轉軸，傳(chuan) 動機構會(hui) 根據加工零件類型時的轉速要求而有所不同，分為(wei) 伺服和變頻器拖動異步電動機兩(liang) 種傳(chuan) 動方式，當加工齒輪類零件時，伺服電機經過減速機和齒輪盤兩(liang) 級減速機構，帶動被加工齒輪做分度運動。當加工零件為(wei) 光軸類零件時，y軸伺服電機停止工作，傳(chuan) 動結構改變為(wei) 變頻器拖動異步電動機經過同步帶，帶動光軸零件高速旋轉。設計解決(jue) 了伺服電機經過兩(liang) 級減速後，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(liang) 種傳(chuan) 動方式通過電氣互鎖，確保安全。
   
   　 (2) z軸為(wei) 垂直軸，通過伺服電機直接驅動滾珠絲(si) 杆，帶動淬火加熱感應器上下運動，
   
   　 (3) x軸為(wei) 水平軸，同樣通過伺服電機直接驅動滾珠絲(si) 杆，帶動淬火感應器前後進給。其中y軸伺服和z軸伺服要求具有兩(liang) 軸插補功能，這樣可以實現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100齒。
   
 　   (2) 機床在更換淬火感應器靠模後，還可以實現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，能夠實現的淬火方式：連續淬火、同時淬火、分段連續淬火(分段淬火通過程序設定，不需行程開關(guan) )、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10為(wei) 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，齒輪分度旋轉時速度穩定。
   
   　 (6) 連續零件自動加工時，應保證足夠的絕對精度，不會(hui) 產(chan) 生累計誤差。

2.3 控製係統要求
   
    　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。
   
   　 (1) 在手動調試模式下：cnc係統可以通過操作麵板控製伺服軸，快速jog移動和mpg手輪移動，方便操作工人調節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控製，方便操作者調機測試使用。(i/o規劃參見方案的製定和實施)
   
　    (2) 在自動運行模式下：cnc係統可以按照預先選用的程序控製伺服電機運動，完成齒輪零件的全部淬火加工過程；可以使用自定義(yi) m代碼來實現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控製(m代碼規劃參見方案的製定和實施)；自動加工過程中可以實現任意暫停，單節測試等操作功能。
   
 　   (3) 在程序編輯模式下：要求係統能夠存儲(chu) 至少500組不同零件加工程式，並可以對程式內(nei) 容進行編輯；在加工標準的直齒和斜齒齒輪時，控製係統可以根據齒輪工藝參數自動生成加工程式；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(guan) ，可以通過多個(ge) 程序組合來完成一個(ge) 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。