CN103294007A - 一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于开放式数控系统的高速高精度柔性电子齿轮箱控制实现方法，电子齿轮箱属于齿轮加工数控系统的一个核心部分，通过参数设置，可以适用于滚齿、磨齿等不同机床对多轴联动严格速比关系的要求。各轴伺服电机和主轴电机通过电机接口与系统相连，主运动信号通过电机编码器或光栅尺反馈，由数控系统处理并通过柔性电子齿轮箱判别和计算，控制随动数控轴完成主从式的电子齿轮比运动。

Description

一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法

技术领域

本发明属于运动控制技术领域，特别涉及一种多轴有耦合关系的运动控制方法。

背景技术

数控齿轮加工机床内联传动所联系的两个或多个相对运动速度之间有极其严格的要求。传统数控系统用插补算法来获得多个坐标的联动运动指令，但由于各坐标轴的动态精度和静态精度不可能一致，因此无法满足内联传动的要求。电子齿轮箱的出现使复杂的机械传动系统变得极为简单；特别是现在的软件式电子齿轮箱，计算机软件代替了机械连接，使机器系统的柔性和传动精度大大提高。现国外数控系统如西门子840D或FANUC16i/18i等系列数控系统，均带有电子齿轮箱模块，并用其来实现多轴的同步控制。

国内虽然从九十年代开始就展开了对电子齿轮箱（EGB）的研究，但由于数控系统本身的开放性限制等原因，到目前为止仍没有完全自主产权的电子齿轮箱在工业中的应用。国内的主要齿轮机床生产厂家所生产的数控滚齿机和插齿机均采用西门子或发那科数控系统，以电子齿轮箱取代了原始的机械式内联传动链。调查研究表明采用电子齿轮箱系统的滚齿加工机床与普通机床相比，加工精度提高1级，加工速度提高30%，调整时间缩短10%～30%。除了能加工通常的圆柱齿轮以外，还可加工修形齿轮以及非圆齿轮。

由于自主知识产权中高档齿轮加工数控系统尚属空白，不得不购买国外中高档齿轮加工数控系统，如德国SIEMENS、日本FANUC、日本三菱、法国NUM等。这些国外齿轮数控系统不但价格昂贵，而且有较为严格的市场准入制度，严重制约了我国齿轮加工装备制造业的发展。因此，推进国有齿轮加工数控系统的研发和产业化，提升国产高档齿轮数控系统产品的技术水平、配套能力和市场竞争力，对打破齿轮机床中高档数控系统市场由国外企业垄断的局面，提高国产中高档齿轮数控机床的整机配套能力，推动国内齿轮装备制造业的发展有着极为重大的意义。

自主研发的带电子齿轮箱功能的中高档齿轮加工数控系统装置产品价格不到进口产品的50%，因此具有较大的性能价格优势。

发明内容

本发明公开了一种柔性主从式电子齿轮箱控制方法，目的是保证工业中常见的对多轴运动速度之间有严格要求的系统（如滚齿机、磨齿机等的内联传动）可以通过基于微处理器的软件电子齿轮箱得以实现，以此取代传统机床所采用的复杂挂轮箱式机械传动链。

本发明公开的一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法，包括数控加工指令解析处理，插补计算处理和伺服位置控制，可以无缝隙嵌入机床数控系统中，通过机床参数匹配不同数目和类型的数控轴，由带参数的G指令打开或关闭电子齿轮箱，具体操作步骤如下：

（1）数控加工指令解析

a）数据结构转换

数控机床人机交互界面所产生的用于实现机床加工动作的数字指令为G指令，所述G指令为用于实现电子齿轮箱打开功能的数字指令G81和用于实现电子齿轮箱关闭功能的数字指令G80；G指令经过数据结构转换模块1，转换成固定的内部处理格式；

所述G81的格式为24个字节的数据结构，其中第一个4字节为G81的ASCII码、第二个4字节为工件齿数T、第三个4字节为滚刀头数L、第四个4字节为模数Q、第五个4字节为工件螺旋角β、第六个4字节为滚刀螺旋角γ；根据设定的工件齿数T、滚刀头数L、模数Q、工件螺旋角β、滚刀螺旋角γ和刀具窜动轴Y轴的进给速度及位置、轴向进给轴Z轴的进给速度及位置和主轴的速度，计算得到C轴速度，实现C轴对B轴、Y轴和Z轴的跟随运动，即电子展成和电子差动运动，完成对直齿轮、斜齿轮的加工；具体计算公式如下：

$n_C=K_B\frac{Z_B}{Z_C}{n}_B+K_Z\frac{\sin \mathrm{\β}}{{\mathrm{\πm}}_n{Z}_C}{v}_Z+K_Y\frac{\cos \mathrm{\λ}}{{\mathrm{\πm}}_n{Z}_C}{v}_Y$ (1)

式中：v_Y、v_Z分别为Y轴、Z轴的移动速度，单位为mm/min；β为工件螺旋角，螺旋角右旋时β>0，螺旋角左旋时β<0，单位为度；λ为刀具的安装角，单位为度；m_n为齿轮的法向模数，单位为mm；K_B为第一项式系数、K_Z为第二项式系数、K_Y为第三项式系数，滚刀螺旋角右旋即滚刀螺旋角γ>0时K_B=1，滚刀螺旋角左旋即滚刀螺旋角γ<0时K_B=-1；当v_Z<0、β>0时K_Z=1，当v_Z<0、β<0时K_Z=-1；当v_Z>0、β>0时K_Z=-1，当v_Z>0、β<0时K_Z=1；当v_Y>0时K_Y=1，当v_Y<0时K_Y=-1；

所述G80不带任何参数，其格式为G80的ASC II码，占4个字节；

b）数据下载

经过数据结构转换产生的由G指令的ASC II码和其参数组成的数据块，由数据下载模块2处理，按次序逐条下载到第一环形缓冲区3中；

c）前瞻控制分析

前瞻控制分析模块4从第一环形缓冲区3中逐条取指令，并进行刀具运动路径和电子齿轮箱标志的分析判断；

前瞻控制分析模块4除了完成常规数控系统的运动路径前瞻功能之外，还要完成判断是否有电子齿轮箱打开G81或者关闭G80指令，然后将电子齿轮箱打开的标志位或者关闭的标志位做相应的标记，得到不带循环嵌套格式且包含完整路径信息的运动命令数据；

d）指令解析

对运动命令数据进行解析处理，提取运动命令数据中的刀具运动轨迹的特征信息：起始速度、结束速度、命令速度、起点位置、终点位置、圆心和半径，将刀具运动轨迹的特征信息的数据下载到第二环形缓冲区6；

指令解析模块5首先扫描是否有电机过载、油位过低、机床报警的非紧急告警，然后提取运动命令数据的坐标参数和扫描到的告警信息；第二环形缓冲区6中设有指令清除标志位，且插补处理步骤设定；当遇到插补计算出错、系统紧急告警、工作模式切换，修改第二环形缓冲区6中的清除指令标志位；

（2）插补计算处理

所述插补处理的插补周期是1ms，插补处理操作步骤如下：

a）由指令解析步骤产生的刀具运动轨迹的特征信息的数据经过加减速处理模块7和粗插补处理模块8，下载到第三环形缓冲区9中；

所述加减速处理模块7中主轴的速度信息经过加减速处理后直接下载到第三映射区13，主轴速度信息不需要任何处理,直接下载到第六共享存储区中，供位置控制模块使用；

所述加减速处理模块7中除主轴之外的其他各轴即A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的速度和位置信息经粗插补处理模块8进行粗插补处理，按次序下载到第三环形缓冲区9中；第三环形缓冲区9中的A轴、X轴、Y轴和Z轴的速度与位置信息分配在第一映射区11，第三环形缓冲区9中的C轴速度与位置信息分配在第二映射区12；

b）第一映射区11和第二映射区12中的各轴速度和位置信息按照轴号依次下载到A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块，A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块将当前粗插补结果进行细分后依次传到第一共享存储区、第二共享存储区、第三共享存储区、第四共享存储区和第五共享存储区，供位置控制模块使用；第三共享存储区和第四共享存储区中的当前插补数据及B轴位置控制当前的反馈数据输入给粗插补模块8供C轴插补处理使用；

（3）伺服位置控制

本发明采用的位置控制周期为0.25ms，在每个位控周期中实时采集X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴和B轴编码器反馈信号，并进行鉴相、倍频与计数处理，由带速度前馈的PID完成闭环控制，PID控制结果经D/A转换18，输出模拟量电压，控制各轴电机按照插补处理步骤给定的速度和位置信息运行。

本发明具有如下有益技术效果：

1.电子齿轮箱嵌入在机床数控系统中，由专门的G指令决定其是否打开和关闭，由G指令的工艺参数决定不同条件下各轴的速比关系。因此使用者在进行数控编程时，不需要进行复杂计算，仅需输入齿轮和刀具等参数即可，节省编程时间、提高编程效率。本发明专利设计G81指令包含滚刀头数、滚刀螺旋升角、工件齿数、工件螺旋角和法向模数这五个矢量参数，根据各参数值的大小与正负，在每个插补周期中自动计算出跟随轴的指令速度，实现跟随轴的精确控制；通过G80修改标志位来取消同步关系；

2.与机械内联传动链相比，采用电子齿轮箱的数控齿轮加工机床加工精度提高1级，加工速度提高30%，调整时间缩短10%～30%。另外具有以下优势：传动链短、运动灵活、定位准确、能加工普通齿轮加工机床无法加工的零件；具有高度的柔性，既可对原有的普通机床、数控机床进行改造，也可应用于新型机床的设计，具有实用性、通用性、集成化、开放性等特点；

3.本发明带电子齿轮箱功能的齿轮加工数控系统装置产品价格不到具有同样功能进口产品的50%，因此具有较大的性能价格优势。

附图说明

图1为数控滚齿机床电子齿轮箱实现原理图。

图2为电子齿轮箱位置控制实现原理图。

图3为带电子齿轮箱的滚齿数控系统硬件架构。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明专利做进一步详细的说明。

齿轮加工通常对两个或多个相对运动速度之间有非常严格的要求，并且在运动过程中彼此的位置不能有相对误差，传统滚齿机床用复杂的齿轮传动链来实现精确的展成运动，电子齿轮箱即用计算机控制技术实现高精高效的定比和变比齿轮加工，替代传统齿轮机床繁琐的展成和差动机械传动链，以简单的函数关系实现多种复杂的运动机构。数控滚齿机床有六个数控轴，分别是径向进给轴X轴，刀具窜动轴Y轴，轴向进给轴Z轴，滚刀安装角度调整轴A轴，滚刀回转轴B轴，工件回转轴C轴。

1、如图1所示，本发明所公开的电子齿轮箱控制实现方法主要由以下三大操作步骤实现：数控加工指令解析处理，插补计算处理和伺服位置控制，具体操作步骤如下：

1）数控加工指令解析处理

a）数据结构转换

数控机床人机交互界面所产生的用于实现机床加工动作的数字指令为G指令，所述G指令为用于实现电子齿轮箱打开功能的数字指令G81和用于实现电子齿轮箱关闭功能的数字指令G80；G指令经过数据结构转换模块1，转换成固定的内部处理格式。

用于实现机床加工工艺动作的G指令是由国际标准G代码构成的数控加工程序，其中有两个特殊G指令是本发明专门设计的，即G80和G81，把用于实现电子齿轮箱打开功能的数字指令记做G81，其格式为24个字节的数据结构，其中第一个4字节为G81的ASC II码、第二个4字节为工件齿数T、第三个4字节为滚刀头数L、第四个4字节为模数Q、第五个4字节为工件螺旋角β、第六个4字节为滚刀螺旋角γ。根据设定的工件齿数T、滚刀头数L、模数Q、工件螺旋角β、滚刀螺旋角γ和刀具窜动轴Y轴的进给速度及位置、轴向进给轴Z轴的进给速度及位置和主轴的速度，计算得到C轴速度，实现C轴对B轴、Y轴和Z轴的跟随运动，即电子展成和电子差动运动，完成对直齿轮、斜齿轮的加工；具体计算公式如下：

$n_C=K_B\frac{Z_B}{Z_C}{n}_B+K_Z\frac{\sin \mathrm{\&beta;}}{{\mathrm{\&pi;m}}_n{Z}_C}{v}_Z+K_Y\frac{\cos \mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{\&pi;m}}_n{Z}_C}{v}_Y$ (1)

式中：v_Y、v_Z分别为Y轴、Z轴的移动速度，单位为mm/min；β为工件螺旋角，螺旋角右旋时β>0，螺旋角左旋时β<0，单位为度；λ为刀具的安装角，单位为度；m_n为齿轮的法向模数，单位为mm；K_B为第一项式系数、K_Z为第二项式系数、K_Y为第三项式系数，滚刀螺旋角右旋即滚刀螺旋角γ>0时K_B=1，滚刀螺旋角左旋即滚刀螺旋角γ<0时K_B=-1；当v_Z<0、β>0时K_Z=1，当v_Z<0、β<0时K_Z=-1；当v_Z>0、β>0时K_Z=-1，当v_Z>0、β<0时K_Z=1；当v_Y>0时K_Y=1，当v_Y<0时K_Y=-1。

本发明将用于实现电子齿轮箱关闭功能的数字指令记做G80，G80不带任何参数，其格式为G80的ASC II码，占4个字节。

b）数据下载

经过数据结构转换产生的由G指令的ASC II码和其参数组成的数据块，由数据下载模块2处理，按次序逐条下载到第一环形缓冲区3中。

c）前瞻控制分析

前瞻控制分析模块4从第一环形缓冲区3中逐条取指令，并进行刀具运动路径和电子齿轮箱标志的分析判断。

前瞻控制分析模块4除了完成常规数控系统的运动路径前瞻功能之外，还要完成判断是否有电子齿轮箱打开G81或者关闭G80指令，然后将电子齿轮箱打开的标志位或者关闭的标志位做相应的标记，得到不带循环嵌套格式且包含完整路径信息的运动命令数据。

d）指令解析

对运动命令数据进行解析处理，提取运动命令数据中的刀具运动轨迹的特征信息：起始速度、结束速度、命令速度、起点位置、终点位置、圆心和半径，将刀具运动轨迹的特征信息的数据下载到第二环形缓冲区6。

指令解析模块5首先扫描是否有电机过载、油位过低、机床报警的非紧急告警，然后提取运动命令数据的坐标参数和扫描到的告警信息；第二环形缓冲区6中设有指令清除标志位，且插补处理步骤设定；当遇到插补计算出错、系统紧急告警、工作模式切换，修改第二环形缓冲区6中的清除指令标志位。

（2）插补计算处理

所述插补处理的插补周期是1ms，插补处理操作步骤如下：

a）由指令解析步骤产生的刀具运动轨迹的特征信息的数据经过加减速处理模块7和粗插补处理模块8，下载到第三环形缓冲区9中。

为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，需要对机床的进给运动速度进行加减速控制；在加工过程中，为了保证工件的加工质量，在进给速度发生突变时必须对送到伺服电机的电压进行加减速控制，在启动或速度突然升高时，应保证加在伺服电机模拟电压逐渐增大，当速度突降时，应保证加在伺服电机上的电压逐渐减小；在本发明中加减速控制采用软件实现，插补前加减速处理，仅对编程速度指令进行控制，其优点是不会影响实际插补输出的位置精度；系统对于运动平稳性轨迹精度要求较高的插补采用S型曲线加减速处理，即G81采用S型曲线加减速处理，对于速度变化范围大响应要求快的用梯型加减速处理。

所述加减速处理模块7中主轴的速度信息经过加减速处理后直接下载到第三映射区13，主轴速度信息不需要任何处理，直接下载到第六共享存储区中，供位置控制模块使用。

所述加减速处理模块7中除主轴之外的其他各轴即A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的速度和位置信息经粗插补处理模块8进行粗插补处理，按次序下载到第三环形缓冲区9中；第三环形缓冲区9中的A轴、X轴、Y轴和Z轴的速度与位置信息分配在第一映射区11，第三环形缓冲区9中的C轴速度与位置信息分配在第二映射区12。

b）第一映射区11和第二映射区12中的各轴速度和位置信息按照轴号依次下载到A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块，A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块将当前粗插补结果进行细分后依次传到第一共享存储区、第二共享存储区、第三共享存储区、第四共享存储区和第五共享存储区，供位置控制模块使用；第三共享存储区和第四共享存储区中的当前插补数据及B轴位置控制当前的反馈数据输入给粗插补模块8供C轴插补处理使用。

（3）伺服位置控制

本发明采用的位置控制周期为0.25ms，在每个位控周期中实时采集X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴和B轴编码器反馈信号，并进行鉴相、倍频与计数处理，由带速度前馈的PID完成闭环控制，PID控制结果经D/A转换18，输出模拟量电压，控制各轴电机按照插补处理步骤给定的速度和位置信息运行，见图2。

2、参见图3，本发明的柔性电子齿轮箱基于ARM、DSP和FPGA的硬件平台上实现，下位机微处理器采用TI公司的TMS320C6713DSP，该处理器内核有高速数据处理性能，保证了实时、高速的电子齿轮箱跟随插补和误差补偿算法的实施；上位机采用ARM9（EP9315）内嵌WINDOWS CE操作系统，完成丰富的人机接口功能，包括用户信息输入、存贮和显示；通过HPI实现ARM与DSP的数据交换。各个电机通过高速串行总线24及网络主机接口板FPGA23与基于ARM+DSP的开放式数控系统（21和22）相连接。

3、带电子齿轮箱的数控滚齿加工系统实施例如下：

（1）数控加工指令解析处理

a）数据结构转换

通过数控系统的人机界面，设置齿轮类型、输入不同类型齿轮的特定编程参数、输入刀具参数以及刀具和齿坯的安装参数、输入相关工艺参数如下：

主轴转速为300r/min，所下发的G指令为G81T20L10Q2β45γ15；G01Y600Z-600F6000；即：电子齿轮箱打开，工件齿数T为20、滚刀头数L为10、模数Q为2、工件螺旋角β为45°、滚刀螺旋角γ为15°，刀具窜动轴Y轴正向移动600mm，轴向进给轴Z轴反向移动600mm，Y轴和Z轴的合成速度为6000mm/min。程序中将速度单位转换为um/ms，可得直线轴Y、Z目标进给速度大小为

（0.1um/ms）；将速度单位转换为r/min，则Y轴速度为+848.5281374r/min，Z轴速度为-848.5281374r/min；B轴速度为18000（0.0001°/ms）。

根据设定的工件齿数T、滚刀头数L、模数Q、工件螺旋角β、滚刀螺旋角γ和刀具窜动轴Y轴的进给速度及位置、轴向进给轴Z轴的进给速度及位置和主轴的速度，计算得到C轴速度，实现C轴对B轴、Y轴和Z轴的跟随运动。

由公式1在程序内部计算可得，Z轴比例系数（即公式1的第二项式系数）为

Y轴比例系数（即公式1的第三项式系数）为

由公式1在程序内部计算可得C轴速度为-96.88816828r/min≈-97r/min。

b）数据下载

经过数据结构转换产生的由G指令的ASC II码和其参数组成的数据块，由数据下载模块2处理，按次序逐条下载到第一环形缓冲区3中。

c）前瞻控制分析

前瞻控制分析模块4从第一环形缓冲区3中逐条取指令，并进行刀具运动路径和电子齿轮箱标志的分析判断，将电子齿轮箱打开的标志位做相应的标记。

d）指令解析

对运动命令数据进行解析处理，提取运动命令数据中的刀具运动轨迹的特征信息：刀具窜动轴Y轴正向移动600mm，轴向进给轴Z轴反向移动600mm，Y轴和Z轴的进给速度大小为

（0.1um/ms），B轴速度为18000（0.0001°/ms）。将刀具运动特征信息数据下载到第二环形缓冲区6。

指令解析模块5首先扫描是否有电机过载、油位过低、机床报警的非紧急告警，然后提取运动命令数据的坐标参数和扫描到的告警信息；第二环形缓冲区6中设有指令清除标志位，且插补处理步骤设定；当遇到插补计算出错、系统紧急告警、工作模式切换，修改第二环形缓冲区6中的清除指令标志位。

（2）插补计算处理

a）由指令解析步骤产生的刀具运动轨迹的特征信息的数据经过加减速处理模块7和粗插补处理模块8，下载到第三环形缓冲区9中。

加减速处理模块7中主轴的速度信息经过加减速处理后直接下载到第三映射区13，主轴速度信息不需要任何处理,直接下载到第六共享存储区中，供位置控制模块使用。加减速处理模块7中除主轴之外的其他各轴即X轴、Y轴、Z轴和C轴的速度和位置信息经粗插补处理模块8进行粗插补处理，按次序下载到第三环形缓冲区9中；第三环形缓冲区9中的A轴、X轴、Y轴和Z轴的速度与位置信息分配在第一映射区11，第三环形缓冲区9中的C轴速度与位置信息分配在第二映射区12。

b）第一映射区11和第二映射区12中的各轴速度和位置信息按照轴号依次下载到A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块，A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块将当前粗插补结果进行细分后依次传到第一共享存储区、第二共享存储区、第三共享存储区、第四共享存储区和第五共享存储区，供位置控制模块使用；第三共享存储区和第四共享存储区中的当前插补数据及B轴位置控制当前的反馈数据输入给粗插补模块8供C轴插补处理使用。

（3）伺服位置控制

本发明采用的位置控制周期为0.25ms，在每个位控周期中实时采集X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴和B轴编码器反馈信号，并进行鉴相、倍频与计数处理，由带速度前馈的PID完成闭环控制，PID控制结果经D/A转换18，输出模拟量电压，控制各轴电机按照插补处理步骤给定的速度和位置信息运行。通过实验观察，C伺服驱动显示速度为-97r/min（理论结果-96.88816828r/min≈-97r/min），所以电子齿轮箱软件运行是成功的。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明专利公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明专利，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法，其特征在于：该控制方法的软件模块包括数控加工指令解析处理、插补计算处理和伺服位置控制，所述软件模块无缝隙嵌入滚齿机床数控系统中，通过机床参数匹配数控轴，由用于实现电子齿轮箱打开功能的G81指令打开电子齿轮箱，由用于实现电子齿轮箱关闭功能的G80指令关闭电子齿轮箱。

2.根据权利要求1所述的一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法，其特征在于具体操作步骤如下：

（1）数控加工指令解析处理

a）数据结构转换

数控机床人机交互界面所产生的用于实现机床加工动作的数字指令为G指令，G指令是由国际标准G代码构成的数控加工程序，还包括用于实现电子齿轮箱打开功能的数字指令为G81指令，用于实现电子齿轮箱关闭功能的数字指令为G80指令；所述G指令、G81指令和G80指令经过数据结构转换模块（1），转换成固定的内部处理格式；

b）数据下载

经过数据结构转换产生的由G指令的ASC II码和其参数组成的数据块，由数据下载模块（2）处理，按次序逐条下载到第一环形缓冲区（3）中；

c）前瞻控制分析

前瞻控制分析模块（4）从第一环形缓冲区（3）中逐条取指令，并进行刀具运动路径和电子齿轮箱标志的分析判断；

前瞻控制分析模块（4）除了完成常规数控系统的运动路径前瞻功能之外，还要完成判断是否有电子齿轮箱打开G81或者关闭G80指令，然后将电子齿轮箱打开的标志位或者关闭的标志位做相应的标记，得到不带循环嵌套格式且包含完整路径信息的运动命令数据；

d）指令解析

对运动命令数据进行解析处理，提取运动命令数据中的刀具运动轨迹的特征信息：起始速度、结束速度、命令速度、起点位置、终点位置、圆心和半径，将刀具运动轨迹的特征信息的数据下载到第二环形缓冲区（6）；

指令解析模块（5）首先扫描是否有电机过载、油位过低、机床报警的非紧急告警，然后提取运动命令数据的坐标参数和扫描到的告警信息；第二环形缓冲区（6）中设有指令清除标志位，且插补处理步骤设定；当遇到插补计算出错、系统紧急告警、工作模式切换，修改第二环形缓冲区（6）中的清除指令标志位；

（2）插补计算处理

所述插补处理的插补周期是1ms，插补处理操作步骤如下：

a）由指令解析步骤产生的刀具运动轨迹的特征信息的数据经过加减速处理模块（7）和粗插补处理模块（8），下载到第三环形缓冲区（9）中；

所述加减速处理模块（7）中主轴的速度信息经过加减速处理后直接下载到第三映射区（13），主轴速度信息不需要任何处理,直接下载到第六共享存储区中，供位置控制模块使用；

所述加减速处理模块（7）中除主轴之外的其他各轴即A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的速度和位置信息经粗插补处理模块（8）进行粗插补处理，按次序下载到第三环形缓冲区（9）中；第三环形缓冲区（9）中的A轴、X轴、Y轴和Z轴的速度与位置信息分配在第一映射区（11），第三环形缓冲区（9）中的C轴速度与位置信息分配在第二映射区（12）；

b）第一映射区（11）和第二映射区（12）中的各轴速度和位置信息按照轴号依次下载到A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块，A轴、X轴、Y轴、Z轴和C轴的插补细分模块将当前粗插补结果进行细分后依次传到第一共享存储区、第二共享存储区、第三共享存储区、第四共享存储区和第五共享存储区，供位置控制模块使用；第三共享存储区和第四共享存储区中的当前插补数据及B轴位置控制当前的反馈数据输入给粗插补模块（8）供C轴插补处理使用；

（3）伺服位置控制

本发明采用的位置控制周期为0.25ms，在每个位控周期中实时采集X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴和B轴编码器反馈信号，并进行鉴相、倍频与计数处理，由带速度前馈的PID完成闭环控制，PID控制结果经D/A转换（18），输出模拟量电压，控制各轴电机按照插补处理步骤给定的速度和位置信息运行。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速高精度柔性电子齿轮箱的控制方法，其特征在于：

所述G81的格式为24个字节的数据结构，其中第一个4字节为G81的ASCII码、第二个4字节为工件齿数T、第三个4字节为滚刀头数L、第四个4字节为模数Q、第五个4字节为工件螺旋角β、第六个4字节为滚刀螺旋角γ；根据设定的工件齿数T、滚刀头数L、模数Q、工件螺旋角β、滚刀螺旋角γ和刀具窜动轴Y轴的进给速度及位置、轴向进给轴Z轴的进给速度及位置和主轴的速度，计算得到C轴速度，实现C轴对B轴、Y轴和Z轴的跟随运动，即电子展成和电子差动运动，完成对直齿轮、斜齿轮的加工；具体计算公式如下：

$n_C=K_B\frac{Z_B}{Z_C}{n}_B+K_Z\frac{\sin \mathrm{\&beta;}}{{\mathrm{\&pi;m}}_n{Z}_C}{v}_Z+K_Y\frac{\cos \mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{\&pi;m}}_n{Z}_C}{v}_Y$ (1)

式中：v_Y、v_Z分别为Y轴、Z轴的移动速度，单位为mm/min；β为工件螺旋角，螺旋角右旋时β>0，螺旋角左旋时β<0，单位为度；λ为刀具的安装角，单位为度；m_n为齿轮的法向模数，单位为mm；K_B为第一项式系数、K_Z为第二项式系数、K_Y为第三项式系数，滚刀螺旋角右旋即滚刀螺旋角γ>0时K_B=1，滚刀螺旋角左旋即滚刀螺旋角γ<0时K_B=-1；当v_Z<0、β>0时K_Z=1，当v_Z<0、β<0时K_Z=-1；当v_Z>0、β>0时K_Z=-1，当v_Z>0、β<0时K_Z=1；当v_Y>0时K_Y=1，当v_Y<0时K_Y=-1；

所述G80不带任何参数，其格式为G80的ASC II码，占4个字节。

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