[00115283]深孔鏜床切削自適應控制系統及控制方法

深孔鏜床切削自適應控制系統及控制方法源于國家科技支撐計劃項目子項目“面向汽車零部件產業的數控技術應用研究”（2012BAF13B10-04）。目前深孔鏜床在使用過程中,存在以下問題：1)被加工工件材料不同,如果切削速度快,會打刀;如果切削速度慢,則加工時間長,效率低。2)冷卻泵出現故障時,系統不能有效監測,此時若加工仍在進行,損壞刀具與工件。3)文本顯示的界面,操作不方便。在鏜孔加工時,加工要求刀具輸出功率恒定,以保證加工質量和延長刀具壽命。但是目前采用人工監督電流互感器輸出到電流表的數值,然后手工調節伺服電機轉速。導致主軸交流電機的輸出功率處于開環狀態,加工精度受到影響。并且伺服電機的控制模式是位移模式,電機速度受到可編程邏輯控制器所發脈沖的頻率限制,鏜孔速度受到限制,人員的生產率低。控制方法包括刀具調節、冷卻液調節、主軸電機調節、托板調節、授油器調節、液壓裝置調節、系統緊急停止調節、電流采集及變送、冷卻壓力采集、刀具速度切換、系統恒功率調節、過電流欠電流保護、冷卻保護、系統故障報警、工件計數步驟。 主軸電機電流經電流互感器、電流變送器送入可編程邏輯控制器,進行監測,形成主軸輸出功率閉環控制,使主軸電機輸出功率保持恒定;可編程邏輯控制器通過輸出模擬量控制伺服電機轉速和轉向：當電流超過設定值時,減小伺服電機進給速度,當電流小于設定值時,增大伺服電機進給速度,當電流超過上限值時,則停止加工;同時,可編程邏輯控制器通過監測冷卻泵壓力,當冷卻泵出現問題,冷卻液壓力變小,則停止加工。通過在原有的深孔鏜床上增加可編程邏輯控制器,并增加電流互感器,通過監測主軸電機的電流,形成主軸輸出功率的閉環控制,使主軸電機的輸出功率能夠保持恒定,通過檢測的電流值對伺服電機進給速度進行控制,同時通過對冷卻液壓力進行監測,判斷冷卻液輸出與否,提高了鏜床加工靈活性;且系統能夠實時顯示報警信息、故障點信息、主軸電機電流、液壓壓力、冷卻液壓力等信息,提高了鏜床生產效率、可靠性和產品精度;降低了生產成本,增加了企業收益。以電流為約束參數的自適應控制系統與現在應用較多的以切削力為約束參數的自適應控制系統相比,最大的優點就是不必對原切削系統作較大的改動,不是直接建立負載的數學模型來求解負載,而是通過測量電機電流來間接表征切削力的大小。這種間接測量的方法避免了傳統的建立負載數學模型的復雜性和不精確性,刀具的進給速度能隨著電流的變化而發生相應的變化,從而使切削力在整個加工過程中保持相對的平穩。因此該切削力自適應控制方法一方面可以提高加工的質量和效率,另一方面可以有效地保護刀具和機床,提高它們的使用壽命。本方法適用范圍廣,安全性高,可以推廣應用。本系統在企業得到應用,深孔鏜床主軸電機恒電流輸出,保護了刀具,提高了加工速度和生產效率、產品精度。加工時無冷卻液輸出,停止加工,保護刀具和工件,提高了鏜床可靠性。人機界面友好,操作方便靈活。