基于液压控制的数控机床进给负荷标定装置的研发

论文摘要

切削力是判断切削加工状态的主要指标之一,通过对切削力的检测,能了解切削状态、机床运行状况、判断切削用量是否合理,避免因零件材质和毛坯加工余量不均匀造成刀具磨损、工件报废、机床损坏等事故,尽可能提高生产效率,降低生产成本,因此,在数控加工过程中对切削力进行实时监测是十分必要的。但在实际应用中,尚未发现能简便地标定出切削力的装置。本文研究了切削力标定的方法,并设计了一种进给负荷标定装置,通过调节机床进给速度和电液比例调速阀阀芯开口控制电压来模拟进给抗力,建立“进给速度-控制电压-进给抗力”映射模型,再通过对该模型控制参量的调整和实时监测所得的进给电机电流的波动,建立数控机床进给负荷和进给伺服电机电流的映射关系,通过对不同轴向上进给负荷与电机电流关系的标定,间接地标定切削力与进给电机电流关系,为实现通过实时检测电机电流来监测切削力提供条件。该装置制作方便、成本低廉,能有效地实现进给负荷与电机电流关系的标定。本文的研究成果是国家973项目“数字化制造基础研究”子课题“高速数控机床动态行为演变及其高精度控制”相关基础研究内容的一部分,主要完成工作如下:1)标定装置液压系统设计在设计标定装置工作原理和有限元分析的基础上,设计出适用于低速（V≤5m/min）和高速（V>5m/min）两种状态的装置的机械结构和液压系统;通过液压仿真分析系统的负荷输出状态。2)标定装置的标定软件设计根据标定装置所需实现的功能编写出装置控制及数据处理软件,实现对电液比例调速阀阀芯开度的控制和标定数据的采集、分析、存储等数据管理功能。最后,通过机床进给实验检验该标定装置负荷输出的实际性能、标定进给伺服电机负载与电机电流的关系。实验证明该装置能达到预期的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 国内外相关技术研究现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 2 标定装置总体设计及机械结构设计
• 2.1 标定装置工作原理
• 2.2 标定装置总体设计
• 2.3 装置机械结构设计
• 2.4 本章小结
• 3 液压系统建模与仿真
• 3.1 AME SIM 仿真软件简介
• 3.2 系统建模与仿真
• 3.3 本章小结
• 4 标定系统软件设计
• 4.1 数据采集模块
• 4.2 控制电压输出模块
• 4.3 数据分析模块
• 4.4 数据库
• 4.5 本章小结
• 5 实验及结果分析
• 5.1 实验设备
• 5.2 实验及数据分析
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文所做的主要工作
• 6.2 结论与展望
• 致谢
• 参考文献