摘要：文章探讨了一种新型的高效率、高精度的渐开线齿轮加工系统，能加工较多的模数，可实现圆周进给和径向进给的精确数字控制。机床的调整采用控制面板上的按钮，加工时通过人机界面来输入加工数据，发出各种操作命令。数控系统采用可编程控制器，使齿轮加工可靠性显著提高，有效降低成本低，且适合现场加工要求。在径向进给时，齿轮加工系统通过编程采用了径向递减切入的螺旋进给方式，使得圆周进给速度保持不变，径向进给速度随着切齿的深入而均匀递减，力求使机床基本保持恒力切削状态，既有利于保证机床精度，又可提高刀具的使用寿命。
 
    关键词：渐开线齿轮；可编程逻辑控制器；加工；设计
 
    机械是人类重要的生产工具，是人类征服和改造自然的强大武器，齿轮作为现代机械主要的传动方式，广泛地应用于机械、航空、仪表等行业。随着科学技术的进步，齿轮的加工方法也由手工挫凿改进为机床切削加工、锻压成型。随着现代化的进程，对齿轮的需要量在迅速增加，对齿轮的强度和精度要求也在不断提高，齿轮加工必将得到更大的发展。
 
    早在1694年，法国学者philippedelahire首先提出渐开线可作为齿形曲线，逐渐建立了现代关于接触点轨迹的概念，根据轨迹干涉理论加工齿轮也日益在生产中发挥了显著效益。近年来，由于微电子技术的迅速发展和以现代控制理论为基础的高精度、高速响应交流伺服系统的出现，为齿轮加工数控系统的的发展提供了良好的条件和机遇。高水平的全数控cnc齿轮加工机床已成为国际市场产品的主流。尽管数控齿轮加工机床在国内起步较晚，但近年来受市场需求的驱动，商品化的国产数控齿轮机床发展很快，开发出国产先进的数控系统势在必行。 
 
    齿轮加工技术的发展是在不断追求加工精度的提高和加工效率的提高上，数控化、智能化、高速化、高精度、集成化、环保化、新工艺的不断涌现成为当前的主要潮流，不断满足齿轮加工专业化、个性化的要求。
 
    plc（programmablelogiccontroller，即可编程控制器）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的自动控制装置。它采用一类可编程序的存贮器，用于其内部存贮程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。和传统的继电器控制系统相比较，plc控制系统可靠性高，抗干扰能力强，控制功能强，通用性好，编程简单，使用、维护方便，体积小，重量轻，功耗低。利用plc控制系统对现有齿轮加工设备进行改造显然是一个很好的办法。
 
    渐开线齿轮的轮齿加工方法，目前已有热轧、冷轧、浇铸、粉末冶金、电脉冲加工以及切削加工等数种。由于加工精度和加工成本的原因，目前生产中广泛应用的是利用成形法或范程法原理进行切削加工。
 
    渐开线齿轮加工的工作原理实际上就是渐开线齿轮的啮合原理，在渐开线齿轮加工系统中，通常用包络法来求解轮齿啮合传动中的几何问题。加工齿条齿廓曲线是渐开线齿轮齿廓曲线的包络线，因为齿条是用来加工渐开线齿轮的，所以齿条的齿廓曲线方程也就是渐开线齿轮加工的参数方程。
 
    数控插齿机一般用来加工渐开线齿轮，它采用刀架摆动实现让刀运动、立柱移动做径向进给、立柱部件左右偏移实现斜向让刀，系统刚性增强，加工效率提高；主运动采用交流变频调速电机，实现主运动的无级调速，机床x、b和c轴均由独立交流伺服电机驱动，能实现x轴、b轴和c轴的联动加工，可满足各种类型的加工需要，不但适用于汽车、拖拉机等专业齿轮厂的成批和大批量生产，同时也适用于机床和其他机械行业的小批量和单件生产。
 
    数控插齿机主要由数控工作台、主轴驱动装置、径向进给滑台等三大主要部分组成。数控工作台和径向进给滑台均采用了伺服电机加滚珠丝杠的驱动形式，主轴驱动装置又由圆周进给装置、让刀机构和刀轴驱动装置组成。机床工作时，刀轴驱动装置带动插齿刀主轴作上下往复运动，进行齿坯的切削；圆周进给装置和数控工作台作展成运动，进行齿条的精确分齿；圆周进给完后，径向进给滑台作径向进刀（或退刀）运动；在插齿刀的回程阶段，由让刀机构带动插齿刀主轴进行摆动让刀，在冲程阶段，让刀机构在复位弹簧的作用下，使插齿刀主轴复位。
 
    用可编程控制器来实现运动控制，可以方便地将运动控制、顺序控制和逻辑控制有机地结合在一起，实现系统所要求