[发明专利]快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种快刀伺服车削的驱动控制方法，包括：根据当前时刻压电陶瓷驱动器的输入电压和负载力，结合预先确定的输入电压和负载力与压电陶瓷驱动器的输出位移之间的切削对应关系，确定压电陶瓷驱动器当前时刻的输出位移；根据输出位移，确定压电陶瓷驱动器的控制电压；根据控制电压调整压电陶瓷驱动器的输入电压，以控制刀具切削。本申请中在刀具对待加工面进行切削过程中，对压电陶瓷驱动器的输入电压进行控制调整时，同时考虑到当前的输入电压和负载力对压电陶瓷驱动器的输出位移的影响，有利于提高压电陶瓷驱动器驱动刀具切削加工的精度。本申请还提供了一种快刀伺服车削的驱动控制装置、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及伺服车削加工技术领域，特别是涉及一种快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，随着光电子技术、航空航天技术等高新技术的发展，复杂面型的微结构元件的需求越来越大。但是由于这类元件的表面形状复杂，精度要求非常高，传统加工方法已经难以满足其要求，一种新型加工方法——压电陶瓷驱动的快刀伺服车削加工技术(FastTool Servo,FTS)随之产生。这种基于压电陶瓷位移特性的FTS系统继承了压电陶瓷驱动器(Piezoelectric Ceramic Actuators，PEAs)的诸多优点：位移分辨率高、频率响应快、承载力较大以及精度高等；并且同时能够满足主轴在高速旋转的情况下，刀具需要跟随工件面型起伏变化、小范围的轴向快速进给运动、切削力随着切削深度快速变化、面型精度对刀具定位精度的要求高等，进行高精度的光学微结构表面加工的需求。

由于压电陶瓷材料具有明显的迟滞特性：正反向电压—位移特性曲线没有重复性，存在着回差，即压电陶瓷位移上升曲线和下降曲线之间存在一定的位移差，使得压电陶瓷位移输出信号不仅取决于当前时刻的输入电压，还取决于输入电压信号的历史输出位移信号，这对切削明显会产生不利的影响，因此如何解决压电陶瓷的迟滞特性对驱动快刀伺服器的影响是业界研究的热门问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，提高了刀具交工微结构元件的加工精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种快刀伺服车削的驱动控制方法，包括：

根据当前刀具切削待加工面的切削进程，确定压电陶瓷驱动器的负载力；

根据当前时刻所述压电陶瓷驱动器的输入电压和所述负载力，结合预先确定的输入电压和负载力与所述压电陶瓷驱动器的输出位移之间的切削对应关系，确定所述压电陶瓷驱动器当前时刻的输出位移；

根据所述输出位移和参考输出位移之间的偏差，确定所述压电陶瓷驱动器的控制电压；

根据所述控制电压调整所述压电陶瓷驱动器的输入电压，以控制所述刀具切削。

在本申请的另一可选的实施例中，预先确定所述切削对应关系的过程包括：

采集所述压电陶瓷驱动器空载状态下，输出位移随输入电压变化的位移电压数据组；

根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移电压数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压之间的第一对应关系；

采集所述压电陶瓷驱动器的输入电压恒定状态下，输出位移随负载力变化的位移负载力数据组；

根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移负载力数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和负载力之间的第二对应关系；

采集所述压电陶瓷驱动器的输出位移，在输入电压和负载力共同耦合作用下变化的位移电压负载数据组；

根据所述位移电压负载数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移与输入电压和负载力的第三对应关系；