基于在线误差检测的零件加工精度PID控制模型在细长轴车削加工中的应用研究

摘要

零件加工精度是所有生产加工中都必须考虑的重要因素之一,它直接影响着产品的性能和质量,随着对产品使用要求越来越高,现代产品日益趋向于精密化、袖珍化,所以对零件加工精度的要求也越来越高。
　　 采用误差补偿的方法是通过对加工系统进行一个反馈调节来对零件的加工精度进行控制。误差补偿是在加工过程中,通过对加工误差进行检测,及时对系统做出相应的调整以提高零件的加工精度。可以看出,在误差补偿技术中,除了自身的误差补偿模型外,检测的精度也起到很重要的作用。本文在通过对误差检测技术和误差补偿技术的国内外发展现状做出相应研究后,总结了目前国内外误差补偿技术和检测技术的不足,提出了一种新的误差补偿技术——零件加工精度PID控制模型。通过对数控车削过程进行分析,建立数控车削闭环制造系统,把经典的PID控制理论和其结合,构建了零件加工精度PID控制模型的数学模型。并且针对该模型在数控车床对细长轴加工精度的控制过程开发了一套在线检测系统。
　　 在零件加工精度PID控制模型中,把整个数控加工系统看作是一个闭环控制系统,把数控加工中由各个环节产生的累积误差看作是系统的偏差,根据PID控制原理,对系统的偏差进行比例、积分和微分调节,把经过PID控制器调节后的输出信号作为误差补偿信号对数控加工系统做出相应的调节。
　　 误差补偿的在线检测系统是借助C++Builder6.0软件开发平台开发的一套软件程序。把德国米铱公司生产的DT3010电涡位移流传感器作为检测系统的测头,把传感器的输出信号通过模拟量输入模块,串口通讯和计算机进行连接,通过在线检测系统软件对信号进行相应的处理,得到误差补偿信号,对系统做出相应的调整,生成数控加工NC程序。
　　 为了验证零件加工精度PID控制模型的有效性,借助开发的误差在线检测系统,把该模型应用在数控车床细长轴进行加工中,进行了一组对比试验,通过对试验数据的对比分析,证明了零件加工精度PID控制模型能够明显的提高细长轴的加工精度。