1 引言 加工誤差的在線檢測與預報補償控制是一種柔性補償控制方法，在工程界和機械制造領域得到了廣泛關(guān)注，在精密加工中得到了很好應用。這種預報補償控制法可以不用考慮加工誤差與各種誤差源之間的復雜關(guān)系，而直接補償這些加工誤差。同時，還解決了誤差檢測與補償之間的時間滯后問題，為實時補償控制贏得了時間。本文采用誤差預報補償技術(shù)的方法來提高鏜削加工的精度，并對鏜削加工誤差的建模和預報補償進行了研究。
2 鏜削系統(tǒng)的工作原理
圖1 鏜削系統(tǒng)示意圖 |
圖1是微量鏜削系統(tǒng)的主要組成示意圖。該系統(tǒng)的工作原理為：在切削力Fc的作用下鏜刀發(fā)生向內(nèi)的微小偏轉(zhuǎn)時，由貼在測試桿根部的應變片檢測出來的增大信號通過A/D轉(zhuǎn)換后輸入到計算機，經(jīng)計算機處理后輸出控制信號，控制信號通過D/A 轉(zhuǎn)換后傳給壓電陶瓷傳感器驅(qū)動電源，使壓電陶瓷因兩端的電壓減小而縮短，控制桿將由于彈性恢復而繞柔性鉸鏈支點逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而補償了鏜刀向內(nèi)的偏轉(zhuǎn)。同樣，當鏜刀發(fā)生向外的微小偏轉(zhuǎn)時，計算機輸出的控制信號使壓電陶瓷因兩端的電壓增加而伸長，使控制桿繞柔性鉸鏈支點順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而補償了鏜刀向外的偏轉(zhuǎn)。這樣就可以對加工誤差進行實時的在線補償從而提高加工精度。
3 誤差的建模與預報
- 誤差預報補償控制模型
圖2 誤差預報補償控制原理示意圖 |
- 誤差預報補償控制主要由誤差在線檢測建模與動態(tài)補償兩部分構(gòu)成。如圖2所示，表示了誤差預報補償控制系統(tǒng)的原理圖。圖中干擾信號輸入是指各種影響加工誤差的誤差源，輸出是指鏜刀的微位移誤差。
- 加工誤差的建模
- 加工誤差的建模是誤差預報補償控制的關(guān)鍵。鏜削加工誤差可以看成是一個平穩(wěn)的隨機過程，可以用時序分析的方法對它進行建模。AR模型具有結(jié)構(gòu)形式簡單、計算容易等優(yōu)點。采用AR模型來描述鏜削加工誤差，其形式如下：
| xt= |
n |
fixt-i+at，at～NID(0,s2a) |
| S |
| i=1 |
|
(1) |
式中：xt(t=1,2,3……)為t時刻鏜刀的微位移誤差；fi(t=1,2,……,n)為自回歸參數(shù)，n為自回歸階數(shù)；at為隨機干擾信號，它是具有零均值正態(tài)分布的隨機序列；
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