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数控作业一类均载荷扼制运算的探讨

作者:admin时间:2021-11-19 08:40:20 次浏览

信息摘要:

电流特征值的提取由于检测到的电流有很多干扰信号,需要对实时采集的电流信号进行滤波处理,采样频率是1kHz,取截止频率为350Hz,对信号进行4阶低通滤波,得到滤波公式。由于电流信号是一个瞬时波动的物理量,其瞬时值与加工的负荷量并没有直接简单的对应关系,因此,必须对电流信号进行特征提取,经过反复试验比较和理论分

电流特征值的提取由于检测到的电流有很多干扰信号,需要对实时采集的电流信号进行滤波处理,采样频率是1kHz,取截止频率为350Hz,对信号进行4阶低通滤波,得到滤波公式。由于电流信号是一个瞬时波动的物理量,其瞬时值与加工的负荷量并没有直接简单的对应关系,因此,必须对电流信号进行特征提取,经过反复试验比较和理论分析,主轴电机电流单相瞬时量的定时长积分值可作为电流信号的特征值。


  即式中I为电流特征值T为主轴电流信号周期i为直接经过滤波后的电流值3数据拟合在加工过程中,设定机床主轴的转速、切削深度和其它的加工参数都不变,不断改变进给速度,依次检测出在各种不同的进给速度下的电流值,以3次多项式来拟合它们之间关系式。即式中f为进给速度,h为切削深度已知n个进给速度所对应的电流特征值I1,I2,……,In,取0=1,1=f,2=f2,3=f3,以*小二乘曲线拟合的方法拟合此3次多项式,设向量a=(a0,a1,a2,a3)T,I=(I0,I1,…,In)T,则法方程组为ATAa=ATI式中由于0,1,2,3线性无关,可求得法方程组的**解a0=a0*,a1=a1*,a2=a2*,a3=a3*从而得到函数I(f)=a0*+a1*f+a2*f2+a3*f3这就是切削深度不变的情况下,电流特征值与进给速度之间的关系式。


  在同样的加工条件下,改变切削深度,重复上述过程,就能得到一系列不同切深下的电流与进给之间的关系曲线。例如,在主轴转速n=1000r/min,切削深度h=1.2mm的加工条件下,由实验可得I(f)=1.4612+0.872f+0.4277f2+0.0944f34控制策略在加工过程中,实时在线监测机床主轴电机电流而间接监测切削负荷,实时调整进给量,使切削负荷在一定程度上保持恒定,以此来控制加工中的变形,使加工变形基本上保持不变,从而提高数控机床的加工精度。


  在机床主轴转速和其他加工条件都不变的情况下做切削加工实验,经过多次反复验证和对比,得出这种条件下机床满足*佳加工条件所承受的*大负荷,即*佳加工状况下的电流特征值I0,把它和上述的不同切深下的电流与进给之间的关系式在图中表示如下:在一定的加工条件下,机床按给定的进给速度对工件进行加工,系统实时检测机床主轴电流,并计算其特征值,将它与I0相比较,得到在该条件下满足*佳加工状况的进给速度值,如图中所示,实时将该进给速度指令发送到加工系统中,使电流特征值基本保持在I0,如果检测到的电流发生变化,则重复上述控制过程,实现数控机床切削加工的恒负荷控制。具体控制过程如下:(1)实时检测机床主轴电流Ic,计算其特征值I,由当前的进给速度f0得出当前的切削深度h;(2)从已知的电流-进给关系曲线中,根据当前的切削深度h确定当前加工条件下的电流-进给曲线。


  (3)由当前加工条件*佳电流特征值I0得出这种条件下*佳进给速度值,即图中的曲线和直线I0的交点处的横坐标,由此得到的进给速度值即调整后的进给速度ft。(4)将得到的ft发送到加工系统中,并由加工系统发回一个反馈命令字,实现力变形误差的实时在线补偿。(5)继续不间断地检测机床电流,如果得到的特征值有变化,则重复上述过程。


  加工控制实例含有复杂曲面的被加工工件这是在一块方形材料的基础上,经过粗加工和半精加工两道工序加工而成的手机模具上表面;粗加工采用的工件采用的是传统加工方式,左侧工件则采用恒负荷控制加工方式。加工过程中使用完全相同的刀具和起始加工参数,与传统加工方式相比较,在恒负荷控制加工方式下,加工精度有很大的改进,加工效率也明显提高。


  结束语恒负荷控制算法有很多种,将该控制算法在具有华中世纪星数控系统平台的DM4600数控铣削加工上进行加工验证,取得了较好的控制效果。但是负荷信号的实时检测和控制命令的实时发送对控制的精度有着至关重要的影响,如何缩短响应时间提高实时性是需要改进和提高的方向。


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