[00115283]深孔镗床切削自适应控制系统及控制方法

深孔镗床切削自适应控制系统及控制方法源于国家科技支撑计划项目子项目“面向汽车零部件产业的数控技术应用研究”（2012BAF13B10-04）。目前深孔镗床在使用过程中,存在以下问题：1)被加工工件材料不同,如果切削速度快,会打刀;如果切削速度慢,则加工时间长,效率低。2)冷却泵出现故障时,系统不能有效监测,此时若加工仍在进行,损坏刀具与工件。3)文本显示的界面,操作不方便。在镗孔加工时,加工要求刀具输出功率恒定,以保证加工质量和延长刀具寿命。但是目前采用人工监督电流互感器输出到电流表的数值,然后手工调节伺服电机转速。导致主轴交流电机的输出功率处于开环状态,加工精度受到影响。并且伺服电机的控制模式是位移模式,电机速度受到可编程逻辑控制器所发脉冲的频率限制,镗孔速度受到限制,人员的生产率低。控制方法包括刀具调节、冷却液调节、主轴电机调节、托板调节、授油器调节、液压装置调节、系统紧急停止调节、电流采集及变送、冷却压力采集、刀具速度切换、系统恒功率调节、过电流欠电流保护、冷却保护、系统故障报警、工件计数步骤。 主轴电机电流经电流互感器、电流变送器送入可编程逻辑控制器,进行监测,形成主轴输出功率闭环控制,使主轴电机输出功率保持恒定;可编程逻辑控制器通过输出模拟量控制伺服电机转速和转向：当电流超过设定值时,减小伺服电机进给速度,当电流小于设定值时,增大伺服电机进给速度,当电流超过上限值时,则停止加工;同时,可编程逻辑控制器通过监测冷却泵压力,当冷却泵出现问题,冷却液压力变小,则停止加工。通过在原有的深孔镗床上增加可编程逻辑控制器,并增加电流互感器,通过监测主轴电机的电流,形成主轴输出功率的闭环控制,使主轴电机的输出功率能够保持恒定,通过检测的电流值对伺服电机进给速度进行控制,同时通过对冷却液压力进行监测,判断冷却液输出与否,提高了镗床加工灵活性;且系统能够实时显示报警信息、故障点信息、主轴电机电流、液压压力、冷却液压力等信息,提高了镗床生产效率、可靠性和产品精度;降低了生产成本,增加了企业收益。以电流为约束参数的自适应控制系统与现在应用较多的以切削力为约束参数的自适应控制系统相比,最大的优点就是不必对原切削系统作较大的改动,不是直接建立负载的数学模型来求解负载,而是通过测量电机电流来间接表征切削力的大小。这种间接测量的方法避免了传统的建立负载数学模型的复杂性和不精确性,刀具的进给速度能随着电流的变化而发生相应的变化,从而使切削力在整个加工过程中保持相对的平稳。因此该切削力自适应控制方法一方面可以提高加工的质量和效率,另一方面可以有效地保护刀具和机床,提高它们的使用寿命。本方法适用范围广,安全性高,可以推广应用。本系统在企业得到应用,深孔镗床主轴电机恒电流输出,保护了刀具,提高了加工速度和生产效率、产品精度。加工时无冷却液输出,停止加工,保护刀具和工件,提高了镗床可靠性。人机界面友好,操作方便灵活。