非圆车削系统的无模型自适应迭代学习控制

直线电机是非圆车削刀具进给系统的重要组成部分,设计的基于非圆车削的无模型自适应迭代学习控制方案具有使直线电机具备自我学习,改进其位置误差的能力。首先给出了迭代域伪梯度的概念与迭代域基于输入输出增量形式的全格式动态线性化数据模型,然后给出相应的无模型自适应迭代学习控制方案,最后给出直线电机位置误差的仿真分析。理论和仿真研究均表明,随着迭代次数的增加,非圆车削刀具进给系统可以改进其位置误差。

重复控制及其在变速非圆车削中的应用

为了提高变速非圆车削中直线伺服单元的跟踪精度和鲁棒性 ,建立了变速非圆车削的进给驱动直线电机、运动控制目标函数、主轴变速、切削力等的数学模型 ,分析了主轴变速精度对直线伺服单元控制的影响。应用重复控制理论设计了适于直线伺服单元的重复控制器 ,给出了详细的设计过程和稳定性分析 ,对控制器的性能进行了仿真分析。结果表明 ,基于重复控制的直线伺服单元能很好地跟踪变速非圆车削中刀具运动的目标值 ,能抑制波动的切削力对跟踪精度的影响。

基于DSP的衍生式非圆车削数控系统设计

为使传统数控车床具备车削非圆截面零件的功能,根据衍生式数控系统的原理,采用一直线电机伺服单元为衍生模块,以TMS320F2812DSP为衍生模块的控制核心,设计了衍生式非圆车削数控系统。实验结果表明:该系统能对衍生模块直线电机进行高速伺服控制和U轴跟踪控制,分辨率<0.5μm。新系统充分利用了原有数控系统,结构简单、目标明确、价格便宜、性能稳定。改造后的车床既能车削各种活塞、靠模等非圆截面零件,又具有通用数控车削的功能。

变速非圆车削关键技术研究

为了提高非圆车削稳定性，将变速加工引入非圆车削形成变速非圆车削．该文构建了变速非圆车削系统结构，建立了主轴变速定量描述的数学模型和特征参数，设计了适于变速非圆车削的直线伺服单元，研究了变速加工提高加工稳定性的机理．结果表明：在合适的主轴驱动激励函数和变速参数条件下，直线伺服单元能很好地跟踪刀具运动的目标值，从而有效地提高车削稳定性和加工精度．

自抗扰控制器在非圆车削中的应用

自抗扰控制器具有不依赖于被控对象模型的特性 ,具有很好的适应性。为了提高非圆车削中直线伺服单元的跟踪精度和鲁棒性 ,文章对自抗扰控制器进行了改进 ,并应用于直线伺服单元的控制中。

基于ANSYS的数控非圆车削系统的切削力分析

非圆截面零件车削中由于刀具存在径向进给运动以及切深变化,材料特性也各不相同,切削力是不断变化的,这对控制系统是一个很大的干扰。在Pro/E中建立直线电机动子部分模型,然后建立Pro/E与ANSYS的接口,将模型导入有限元分析软件ANSYS中对其所受的切削力进行分析。由得出的等效应力图分析其结构上的缺陷,并提出改进建议。

基于音圈直线电机的非圆车削加工进给系统研究

以中凸变椭圆活塞为例,研究了非圆截面零件的车削加工成形原理,在分析了加工过程中对刀具进给的要求的基础上,设计了以音圈直线电机直接驱动刀具的伺服进给系统,并实现了高速往复运动控制,最后在搭建的试验平台上模拟加工椭圆横截面,试验结果验证这套进给系统方案是可行的。

非圆车削用GMA迟滞逆补偿控制方法

分析了非圆截面零件的加工特点及其对伺服刀架的控制要求，研究了可用于高速伺服跟踪控制的超磁致伸缩驱动器（GMA）的前馈补偿控制策略．采用经典Preisach模型对GMA的非线性迟滞进行建模，研究了模型的可逆性，推导了求逆算法，通过开环前馈补偿实验证明了逆算法的有效性．实验比较了在开环、前馈补偿和前馈补偿加PID闭环控制3种情况下，GMA对期望位移输出序列的跟踪能力．结果表明，前馈补偿将跟踪误差由开环控制时的-28．3％～24．2％减小到-1．3％～5．9％，而基于前馈补偿的PID控制则将跟踪误差进一步减小到-1．0％～1．3％，满足了伺服跟踪要求．

多轴车床非圆车削加工的实现

创新性的提出了一种非圆车削加工方法,非圆车削相比与铣削加工方式具有刀具适应性强的特点,加工特殊结构零件时能极大的提高加工效率、降低成本。该方法利用多轴车床现有功能,通过增加Y轴运动,解决了传统非圆车削中不可避免的刀具工作角度变化的问题,同时讨论了非圆规则截面车削的编程方法,通过加工验证该方法是可行的。

非圆车削高频响应进给系统的结构设计与分析

基于非圆切削对径向进给系统的要求,选用直线伺服电机直接驱动方式,进行非圆切削数控车床径向进给系统的结构设计,分析了刀架和工作平台两个关键结构件的力学性能,并通过活塞环、椭圆和正六边形3个特殊非圆截面零件车削时的速度和加速度特性试验,对设计的进给系统进行了切削性能分析.结果表明,设计的数控车床径向进给系统具有较高的频率响应特性,满足非圆截面零件高速车削加工的要求.

非圆车削的新方法

老问题的新视角 BSA公司机床分部采用机床技术界公认的专家之一的Thorneycroft博士所开发的技术,对车削非圆零件这一难题提供了创新的解决方案.在生产各种不同的加工件的实际应用中,单行程、小批量的加工正越来越显重要.BSA公司对于车削非圆零件是使刀具在加工过程中与主轴的回转相同步,在X平面产生一定的运动.不同于大多数机床用滚珠丝杠进行刀架的移动,BSA公司采用了一个精密的执行机构,它能克服滚珠丝杠带来的磨损问题,也能当加工件改变时只需几分钟便可对此机构完成改变.由于刀具的实际移动代表着一连串运动的控制指令,需要克服的最大障碍可能是施加在刀具上的实际位置控制.当BSA公司着手开发它的非圆体车削中心时所面临的主要挑战之一是控制刀具运动的方法.机床需要尽可能的快速运转,但由于刀具本身需要摆动刀具的质量,因而要求它的刀夹能减至最小.BSA公司开发了一种装在主要转塔头上的特殊滑板,能使刀具在X平面内进行与主轴回转同步的摆动.总之,若要得到最终良好的结果,所有这些都要求有精密的控制.当BSA公司完成了这一方案的机械部分,就需要用高水平的机床控制来保证加工的精密度与可重复性.

非圆车削中刀具运动实现方法

为了分析非圆车削过程中切削速度和刀具工作角度变化对工件加工质量和刀具使用寿命的影响,建立了非圆车削切削速度和刀具工作角度的数学模型。以椭圆截面活塞和盘形凸轮零件的车削为例,定量分析了刀具工作角度随零件非圆截面周向位置变化的规律。结果表明:非圆车削刀具运动形式取决于零件非圆截面径向尺寸变化范围。提出了非圆车削中的刀具复合运动及其实现方法,设计了一种具有径向往复移动和摆动的刀具驱动机构,适于车削凸轮等零件,可保证最佳的刀具工作状态。

高速精密非圆车削的前馈补偿控制

在高速精密非圆车削时，微进给伺服机构的幅值衰减和相位滞后特性会产生较大的刀具轨迹跟踪误差，从而降低加工精度。为了减小刀具轨迹跟踪误差，达到高的加工精度，提出了一种增益—相位前馈补偿控制方法。这种方法不需要精确辨识微进给伺服机构的传递函数，只需测出其幅频和相频特性就可以实现补偿控制。理论分析结果证明，该方法可以大大减小刀具跟踪误差，而不影响控制系统的稳定性。采用增益—相位前馈补偿控制方法所完成的切削实验结果表明，微进给伺服机构的定位精度可以达到±０．０１ｍｍ。

用于非圆车削的离散重复控制改进算法

为了提高非圆数控车削系统中直线伺服单元的跟踪精度,该文提出了一种改进的离散重复控制算法。该算法中在输入参考信号处直接增加一个比例增益环节,在信号发生器处串联一个超前的时滞环节,并且用一个二阶低通滤波器作为控制系统的补偿函数。这些改进,不仅增加了系统的快速响应性,而且对时滞环节带来的相位滞后得到了一定的抵消补偿。通过数字仿真,发现改进的重复控制算法有很好的跟踪精度和较强的鲁棒性。

慢刀伺服变主轴转速车削非圆截面元件研究

超精密非圆截面元件,如质谱仪中的双曲面四极杆,通常采用慢刀伺服(slow tool servo,STS)车削的方法加工。然而,由于STS的带宽较低,使得STS跟踪目标刀具轨迹的能力在一定程度上受到限制,导致被加工零件轮廓产生较大的形状误差。为了降低该误差,作者提出一种基于STS的变主轴转速(variable spindle speed,VSS)车削非圆截面元件的加工方法。阐述了如何根据非圆截面元件轮廓设计出相应主轴转速的变化轨迹。为验证所提方法的正确性,利用STS以主轴定转速和变转速方式分别车削了截面轮廓呈正弦变化的零件,并对刀具伺服输入信号进行了频谱分析。实验结果显示:变主轴转速车削正弦截面零件的形状误差小于定主轴转速车削。结果表明:所提出的VSS加工方法能够有效地提高车削非圆截面零件的形状精度。

非圆车削加工切削力的辨识

为测量非圆车削的切削力 ,针对最小相位及非最小相位受控系统 ,分别提出了相应算法 ,根据系统输出位置信号及输入的控制力信号 ,辨识出切削力信息。不使用测力传感器 ,从而消除了附加测力传感器所产生的不利因素。实验结果表明 ,该方法可以有效地提取非圆车削加工中各种不同状态时的切削力信息 。

非圆数控车削中大量数据的存储

在DOS操作系统下 ,使用虚拟内存技术 ,使得非圆车削数控程序突破了 6 4 0KB常规内存的限制 ,既解决了非圆车削中大量数据的存储难题 。

非圆截面车削中直线伺服刀架系统的研究

介绍了用于非圆截面零件车削的刀架系统及其组成、设计方法。该系统实现了刀具运动高频响、大位移、微进给的完美统一。

非圆零件车削加工刀架驱动机构综述

介绍了目前非圆加工领域几种传统的和新型的刀架驱动机构,并对这几种机构的结构、原理、特点进行了阐述和比较。

用频域幅相调整前馈控制的非圆车削实验

为使活塞数控车削系统能够实现非标准椭圆截面活塞的数控车削 ,以频域幅相调整前馈控制算法为基础 ,设计开发了加工控制程序和系统工作流程。该算法基于被控对象的有限项频率特性序列模型。对一种非标准椭圆截面活塞进行了对比切削实验。经检测 ,加工误差小于 10 μm,达到产品精度要求 。