铣削过程恒力自适应控制理论与方法研究

摘要

传统数控加工制造中，由于工件形状复杂多变，使得加工参数选择通常较为保守，导致加工效率低下，难以满足大批量高速加工的生产需求。目前，加工过程自适应控制技术可以很好地解决这一问题，具有重要的研究意义。因此，本文对切削力自适应控制在铣削加工中的应用进行了深入研究。围绕铣削力自适应控制系统设计，完成了以下主要工作内容。 深入研究切削加工过程建模，建立了描述加工过程动态特性的二阶数学模型。利用最小二乘系统辨识原理，对动态系统时变参数进行了在线估计。针对加工过程的二阶模型，研究了改进模型参考自适应控制的算法结构，并通过仿真对设计的自适应控制器进行了验证。 分析切削力影响因素，根据变参数铣削实验，进行平均铣削力经验公式拟合建模。充分考虑进给速度周期性的自适应调整对机床进给系统的动态特性的影响，研究了进给系统工况模态辨识分析的方法。采用机床运动自激励和力锤激励两种方法进行了模态辨识试验，根据实验结果确定了自适应指令发送周期的范围。 以PMAC数控系统为基础，使用VB.net编程语言，完成铣削自适应控制系统软件的开发。对控制软件的各个功能模块进行了针对性编程技术分析，并通过变切宽T形工件铣削加工实验，对本文采用的在线参数辨识、自适应控制算法及软件设计的有效性进行了验证。 本文的研究结果表明，所设计的自适应控制系统在铣削加工应用中，可以实现有效地切削力控制，在工件切宽变化时，通过自适应调整进给速度，主轴周期平均切削力仍可以保持在期望的约束附近，在保护机床和刀具的同时提高了加工效率。实验结果同时显示，加工过程控制对机床进给系统动态特性影响很小，满足了加工应用要求。

目录

第一个书签之前