[發明專利]快刀伺服車削的驅動控制方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201911420139.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110989500B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 張略;周小沖
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 薛嬌

本發明公開了一種快刀伺服車削的驅動控制方法，包括：根據當前時刻壓電陶瓷驅動器的輸入電壓和負載力，結合預先確定的輸入電壓和負載力與壓電陶瓷驅動器的輸出位移之間的切削對應關系，確定壓電陶瓷驅動器當前時刻的輸出位移；根據輸出位移，確定壓電陶瓷驅動器的控制電壓；根據控制電壓調整壓電陶瓷驅動器的輸入電壓，以控制刀具切削。本申請中在刀具對待加工面進行切削過程中，對壓電陶瓷驅動器的輸入電壓進行控制調整時，同時考慮到當前的輸入電壓和負載力對壓電陶瓷驅動器的輸出位移的影響，有利于提高壓電陶瓷驅動器驅動刀具切削加工的精度。本申請還提供了一種快刀伺服車削的驅動控制裝置、設備及計算機可讀存儲介質，具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及伺服車削加工技術領域，特別是涉及一種快刀伺服車削的驅動控制方法、裝置、設備以及計算機可讀存儲介質。

背景技術

近年來，隨著光電子技術、航空航天技術等高新技術的發展，復雜面型的微結構元件的需求越來越大。但是由于這類元件的表面形狀復雜，精度要求非常高，傳統加工方法已經難以滿足其要求，一種新型加工方法——壓電陶瓷驅動的快刀伺服車削加工技術(FastTool Servo,FTS)隨之產生。這種基于壓電陶瓷位移特性的FTS系統繼承了壓電陶瓷驅動器(Piezoelectric Ceramic Actuators，PEAs)的諸多優點：位移分辨率高、頻率響應快、承載力較大以及精度高等；并且同時能夠滿足主軸在高速旋轉的情況下，刀具需要跟隨工件面型起伏變化、小范圍的軸向快速進給運動、切削力隨著切削深度快速變化、面型精度對刀具定位精度的要求高等，進行高精度的光學微結構表面加工的需求。

由于壓電陶瓷材料具有明顯的遲滯特性：正反向電壓—位移特性曲線沒有重復性，存在著回差，即壓電陶瓷位移上升曲線和下降曲線之間存在一定的位移差，使得壓電陶瓷位移輸出信號不僅取決于當前時刻的輸入電壓，還取決于輸入電壓信號的歷史輸出位移信號，這對切削明顯會產生不利的影響，因此如何解決壓電陶瓷的遲滯特性對驅動快刀伺服器的影響是業界研究的熱門問題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種快刀伺服車削的驅動控制方法、裝置、設備以及計算機可讀存儲介質，提高了刀具交工微結構元件的加工精度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種快刀伺服車削的驅動控制方法，包括：

根據當前刀具切削待加工面的切削進程，確定壓電陶瓷驅動器的負載力；

根據當前時刻所述壓電陶瓷驅動器的輸入電壓和所述負載力，結合預先確定的輸入電壓和負載力與所述壓電陶瓷驅動器的輸出位移之間的切削對應關系，確定所述壓電陶瓷驅動器當前時刻的輸出位移；

根據所述輸出位移和參考輸出位移之間的偏差，確定所述壓電陶瓷驅動器的控制電壓；

根據所述控制電壓調整所述壓電陶瓷驅動器的輸入電壓，以控制所述刀具切削。

在本申請的另一可選的實施例中，預先確定所述切削對應關系的過程包括：

采集所述壓電陶瓷驅動器空載狀態下，輸出位移隨輸入電壓變化的位移電壓數據組；

根據基本PI模型的單閾值算子，和所述位移電壓數據組，確定所述壓電陶瓷驅動器的輸出位移和輸入電壓之間的第一對應關系；

采集所述壓電陶瓷驅動器的輸入電壓恒定狀態下，輸出位移隨負載力變化的位移負載力數據組；

根據基本PI模型的單閾值算子，和所述位移負載力數據組，確定所述壓電陶瓷驅動器的輸出位移和負載力之間的第二對應關系；

采集所述壓電陶瓷驅動器的輸出位移，在輸入電壓和負載力共同耦合作用下變化的位移電壓負載數據組；

根據所述位移電壓負載數據組，確定所述壓電陶瓷驅動器的輸出位移與輸入電壓和負載力的第三對應關系；