运动控制卡是连接数控系统与伺服机构之间的桥梁,在数控机床中起着重要的作用,随着计算机技术的快速发展,基于PC (Industrial Personal Computer)构架的开放式数控结合运动控制卡的数控解决方案,成发研究与开发高性能数控机床一种有效手段。齿轮是机械传动中重要的基础组件,然而齿轮参数众多,高精度齿轮制造困难、效率低。为解决齿轮加工中难、精度低的问题,设计一个用于齿轮加工的运动控制卡实现数控加工数控化成为一种有效的办法。齿形加工精度是齿轮加工的重要标准,也是反映齿轮制造水平的标志,为保证齿轮的精确形成,把齿轮加工中的所必要的机械传动链,用运动控制卡中电子齿轮箱件来实现,这也是用于齿轮加工的运动控制卡的关键技术。论文首先分析了滚齿机床的运动关系与滚齿的数学模型,并且推导了非圆齿轮的数学模型。根据齿轮机床的特点,在滚齿数控化过程中把软件与硬件结构起来,提高机床的柔性。为提高滚齿首末端件的“内传动”关系,数控滚齿机床采用电子齿轮箱代替机床齿轮的内传递链,然而在国内尚无商品化的用于齿轮加工的电子齿轮箱,本文用可编程逻辑控制器件(FPGA)设计滚齿用电子齿轮箱。在分析电子齿轮箱结构类型基础上,采用跟踪式电子齿轮箱结构,为提高电子齿轮箱的传动精度,电子齿轮箱采用锁相环的技术。并讨论了非圆齿轮加工的一个关键问题,为解决非圆齿轮的加工中变速比传动,在分析运动关系的基础之上在运动控制卡中设计了一个基于FPGA嵌入式系统,负责非圆齿轮加工中的传动比的刷新,并对关键模块进行了电路波形的Quartus II时序仿真。在分析滚齿功能基础上设计基于PcI接口的DSP+FPGA模式的滚齿运动控制卡的硬件结构,该方案通用性好,易于软件升级,伺服采用带前馈的PID复合控制的办法,反馈编码器采用四倍频设计提高普通编码器的检测精度。