[发明专利]一种以主轴功率恒定为目标的自适应控制加工方法

说明书

本发明涉及一种以主轴功率恒定为目标的自适应控制加工方法，以加工过程中主轴功率恒定为目标，通过改变进给速度控制主轴功率，进给速度调节量Δf的计算公式简单，利用实验对目标功率差值ΔP、进给速度f、转速S、径向切深d、轴向切深a_p与进给速度调节量Δf的公式进行拟合，利用采集系统实时获取上述加工参数，将加工参数传递至控制系统中，在控制系统中对加工需要调节速度Δf进行计算，调节进给速度f，保证对工件的恒功率加工，算法公式简单、运算时间短，更容易嵌入到西门子、FANUC等通用的数控系统中，且无需外加设备，利用系统自带的PLC和CNC便可以搭建，具有良好的移植性能，可以实现在高精度加工过程中的自适应控制。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，具体涉及一种以主轴功率恒定为目标的自适应控制加工方法。

背景技术

自适应控制系统是根据控制对象本身参数或周围环境的变化，自动调整控制器参数以获得满意性能的自动控制系统，自适应控制通常包括识别对象的动态特性、在识别对象的基础上采取决策、以及根据决策指令改变系统动作，自适应控制与常规的反馈控制一样，也是一种基于数学模型的控制方法，不同的是，自适应控制所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少，需要在系统运行过程中去不断提取有关模型的信息，使模型逐步完善。

在机床加工领域使用自适应控制，能够在工件材料、刀具等随时间变化的情况下，获得更大的工艺稳定性。传统的自适应控制方法，通常是采用自搭建数控系统，或者外加采集设备以及控制设备对数控系统的加工参数进行控制，达到主轴功率恒定或切削力恒定的目的，以此保护刀具和提高加工效率，目前自适应控制方法一般使用在开发式数控系统或者自搭建数控系统中，这些控制系统难以达到复杂零件精加工效果，已有的自适应控制方法难以嵌入到FANUC及西门子数控系统中。

例如，文献一：“基于直线电机伺服系统的数控铣削自适应控制系统的数学建模”(胡蒲希，钱炜，陈靖菲.科学技术与工程，2011，11(4):838-840)，该文献中利用外加采集设备和控制设备对数控系统的加工参数进行控制，可以利用复杂算法对控制量进行运算，然而由于自搭建数控系统一般联动精度不高，并且利用自搭建采集设备和控制设备对已有机床进行进给量控制会影响已有机床的精度，要达到在高精度复杂形状工件上实现自适应控制比较困难。

文献二：“基于模糊小波神经网络的加工过程自适应控制”(赖兴余，鄢春艳，叶邦彦，等.工具技术，2008，42(4):71-74.)，该文献将模糊控制的定性知识表达能力与小波分析优异的局部控制性能和神经网络的定量学习能力相结合,提出了一种模糊小波神经网络自适应控制器,并将其应用于加工过程控制；文献三：“铣削加工的恒功率自适应控制”(褚同生，史维祥，林廷圻，薛祖德.陕西科技大学学报，1991，9(1)，27-35)，设计了用TP-801单板机作为自适应控制器的恒功率自适应控制系统，研制了自适应控制程序和外部接口电路，并在XK-715数控铣床上进行了实验研究，文献二和文献三都存在算法复杂，响应速度慢，只能用在自搭控制系统平台中，加工精度低，嵌入性较差的缺点。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种以主轴功率恒定为目标的自适应控制加工方法，本发明提供的自适应控制加工方法由于算法公式简单，运算时间短，响应速度快，相比现有技术，更容易嵌入到西门子、FANUC等通用的数控系统中，且无需外加设备，利用系统自带的PLC和CNC便可以搭建，具有良好的移植性能，可以实现在高精度加工过程中的自适应控制。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种以主轴功率恒定为目标的自适应控制加工方法，包括以下步骤：

S1、进行铣削实验，选取工件和刀具，在刀具允许的范围内设计至少200组间隔均匀的实验参数，包括轴向切深a_p、进给速度f、转速S、径向切深d、以及目标变化功率ΔP，然后根据所设计的实验参数进行铣削实验，并采集记录每组实验参数对应的进给速度调节量Δf；