[發明專利]復雜表面的機械加工控制系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201210408609.3
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102922367A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王曉慧;丁智;劉寶權;王軍生;張巖;侯永剛;宋君;秦大偉
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B23Q15/007
• 分類號: B23Q15/007;B23B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復雜表面的機械加工控制系統，在非回轉對稱微結構表面的車削加工過程中，FTS的輸出信號是由主軸的角度位置θ和X軸的位置共同決定的，即：FTS的指令切深Z_FTS=f(R·cos(θ),R·sin(θ))，式中R為每個加工點對應的X軸走過的距離；θ為主軸相對于起始點轉過的角度，其特征在于：搭建基于UMAC運動控制器的多軸聯動數控系統，UMAC運動控制器的控制接口附卡共有4個控制通道，選取其中任意三個通道來分別負責X軸導軌伺服電機的位置閉環控制、主軸驅動電壓的輸出以及主軸編碼器信號輸入、快速伺服刀架FTS模擬量控制電壓的輸出。

2.根據權利要求1所述的一種復雜表面的機械加工控制系統，其特征在于：UMAC運動控制器的控制接口附卡為24E2A，通道1的編碼器信號輸入端將伺服電機編碼器的信號經由電機驅動器采集至UMAC控制器，UMAC控制器內部采用內嵌的伺服算法計算得到相應的控制電壓值，該電壓值經由通道1的模擬量電壓輸出端輸出至伺服電機驅動器的電壓輸入端，實現X軸導軌的位置閉環控制；通道2的編碼器信號輸入端將主軸電機編碼器的信號經由電機驅動器采集至UMAC控制器，通過編寫自定義的速度閉環PLC程序來代替控制器內嵌的伺服算法，并將得到的控制電壓經由電機驅動器輸送給主軸電機，實現主軸的速度閉環控制；通道3輸出快速伺服刀架的控制電壓，經由放大器放大后接入壓電陶瓷的驅動電源端子，通過改變控制電壓的大小來改變快速伺服刀架的伸長量。

3.一種用于權利要求1或2所述的復雜表面的機械加工控制系統的控制方法，其特征在于：

1）主軸速度閉環控制：利用UMAC控制器實現主軸速度閉環控制，系統的輸入量為人工設定的主軸指令轉速值，輸出量為從主軸編碼器反饋得到的主軸實際轉速值，二者差值經比例系數Kp放大后直接寫入輸出端口對應的地址變量，實現控制電壓的輸出；

2）時基觸發控制：定義一個從主軸編碼器得到的“實時輸入頻率”RTIF，單位是cts/ms，將主軸編碼器信號的地址值賦給系統變量I8019，同時令I8020=1024來啟動時基控制模式，通過在主軸參考啟動位置安裝信號觸發器，并將該觸發信號接入編碼器信號的CHC+端口，同時令系統變量I7222=1將該信號設為啟動時基，實現加工參考零位的自定義；

在使用時基觸發控制之前，對UMAC控制器的系統變量進行相應設置，包括外部時基源信號的解碼、插補與時基計算、編寫運動程序、準備觸發器，在上述設置完成后，UMAC控制器則等待主軸啟動位置觸發信號的到來，一旦捕獲到觸發器上升沿，則將捕獲到的主軸相應點的位置作為時基功能的起始點開始進行時基控制；

3）非回轉對稱微結構表面車削加工：主軸在速度閉環方式下運行時，主軸編碼器的脈沖數N與主軸轉過角度θ之間為如下關系：θ=360*(N%N_tol)，其中N_tol為每轉編碼器脈沖總數，通過讀取主軸編碼器脈沖數計算得到主軸轉角，并根據所加工表面的函數表達式z=f(x,θ)計算出工件每個加工點對應的切削用量，最后根據該切削用量輸出相應的控制電壓至FTS單元，完成切削加工。