针对自动车床加工向高速发展的需求,提出一种新的柔性加减速控制方法,该方法可按用户给定的任意加减速曲线或系统动态生成的加减速曲线对机床的运动进行自动加减速控制,为获得最佳的机床动态特性提供一条新的途径。
为解决此问题,一方面要求自动车床系统能因机而异、因时而异来动态确定加、减速控制规律(即动态选择或生成与具体情况相适应的加减速曲线)。另一方面,需在控制系统中采用特殊方法来实现这种动态规律(多变的加、减速曲线)。显然,传统自动车床系统采用的固定加减速控制方法是无法实现这一要求的。为此,本文根据开放式结构控制的思想,提出一种可根据任意曲线对自动车床的运动进行自动加减速控制的方法。这种方法将自动加减速控制由传统的固定模式推向新的柔性模式,为有效提高自动车床的动态性能探索出一条新的途径。 1、柔性加减速控制的基本思想 为做到加减速的计算和控制过程与加减速曲线形状无关,本文以实时数据库的形式来独立存储加减速曲线。即将给定的加、减速曲线或自动生成的加、减速曲线进行数字化处理,得到其离散形式,并将其以数表形式动态存放于自动车床系统内的加、减速曲线库中。在自动车床系统软件中,则设计一条通用的与加减速数据库内容(曲线形状)无关的控制通道,由其独立完成加减速计算和轨迹控制。该方法的实现原理如图1所示。
图1 柔性加减速控制原理框图 图中,加减速曲线库中存放着用户给定或系统自动生成的加减速曲线。系统运行时,首先根据数据处理模块给出的有关控制数据和来自检测反馈环节的机床实际运动数据进行加减速分析。如需加减速控制,则通知曲线选择模块从加减速曲线库中选出最合适的加减速曲线,并发出加减速控制指令给加减速计算模块,由其根据所选定的加减速曲线计算出当前采样周期的瞬时速度。进一步由插补轨迹计算模块生成刀具运动轨迹,并发出刀具运动指令送往驱动装置,最后由驱动装置以希望的加减速控制规律驱动机床运动部件运动,从而使机床运动的动态特性达到最佳。 下面具体讨论该环境下自动加减速的实现过程。 2、柔性自动加速控制 设给定的加速曲线(解析曲线或非解析曲线)如图2所示,现将其作为样板以数表的形式存放于加减速曲线库中。图中,fd为加速过程进给速度总改变量(以下将其称为样板速度差),td为加速过程所需时间(样板加速时间)。根据加速曲线数表实现自动加速控制的过程如下:
图2 自动车床加速曲线 首先,根据自动车床加工的初始进给速度F1,加速过程结束后的希望进给速度F2,求出加速过程速度差FD=F2-F1,并据此计算出实际速度差与样板速度差的比值 K=FD/fd (1) tn=T.n/K (2) 式中 T--采样周期 根据tn查加速曲线表可得样板速度增量fn。由此可计算出经过n个插补周期后实际速度的改变量 ΔFn=fn.K (3) 进一步,将求出的n周期速度改变量ΔFn代入下式,求出当前采样周期的实际进给速度 Fi=F1+ΔFn (4) 最后,根据所求得的Fi计算当前采样周期中插补直线段的长度,并据此进行轨迹计算,即可实现满足图2曲线要求的自动加速控制。 3、柔性自动减速控制 设给定的减速曲线如图3所示,如同加速控制一样将其作为样板以数表的形式存放于加减速曲线库中。根据减速曲线数表实现自动减速控制的过程如下:
图3 自动减速曲线 首先,根据自动车床加工的初始进给速度F1,减速过程结束后的希望进给速度F2,求出减速过程速度差FD=F1-F2。 然后,按照与加速控制相同的过程由式(1)、(2)求出查表时间tn,并查减速曲线表得样板速度增量fn。由此可计算出经过n个插补周期后实际速度的改变量 ΔFn=FD-fn.K (5) 进一步,将求出的n周期速度改变量ΔFn代入下式,求出当前采样周期的实际进给速度 Fi=F1-ΔFn (6) 最后,根据Fi计算当前采样周期中插补直线段的长度,并据此进行轨迹计算,即可实现满足曲线要求的自动减速控制。 (7) 式中 F1、F2--当前进给速度和减速过程结束后的进给速度 fd--减速曲线样板速度差 sd--样板减速距离 (8) 式中 fi--样板减速曲线f(t)的离散取值 Δt--数值积分的时间增量 关键词:振动盘 自动车床 自动攻牙机 |
联系客服