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    電火花小孔機(jī)加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要求(下)
    發(fā)布者:cfwedm  發(fā)布時(shí)間:2011-06-20 15:23:24
                                         電火花小孔機(jī)加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要求(下)
    接上篇:電火花穿孔機(jī)加工對(duì)系統(tǒng)要求

    4、續(xù)輪廓前瞻控制(Look ahead

        高速加工中超前路徑加減速優(yōu)化預(yù)處理就象在各種路面開汽車一樣,路面好,前面沒有急轉(zhuǎn)彎你可以油門加大開快一些,如果前面有拐彎你得提前減小油門開慢一些。在高速加工中G代碼就是路面,電機(jī)就是你的汽車,為了保證機(jī)床在高速運(yùn)動(dòng)條件下的精度和平穩(wěn)性,系統(tǒng)必須看到將要執(zhí)行的一系列空間待加工路徑,并根據(jù)速度看得足夠遠(yuǎn)。在多軸聯(lián)動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)程序預(yù)處理緩沖區(qū)里G代碼,由各軸的理論加減速與各軸實(shí)際允許加減速對(duì)比決定是否降低當(dāng)前速度或提高到理論速度,也就是根據(jù)園弧曲率半徑的大小,動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度,其工作原理是:首先為不同半徑的園弧設(shè)定一個(gè)最大允許進(jìn)給速度,當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)待加工的某段園弧的最大允許進(jìn)給速度小于其編程速度時(shí),它將自動(dòng)把進(jìn)給速度降低到該段園弧的最大允許進(jìn)給速度。如果數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)待加工的路徑比較平直,則立刻將進(jìn)給速度提高到所允許的最大理論允許進(jìn)給速度,由機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)在保證加工精度的條件下使機(jī)床盡可能在最大理論速度下進(jìn)行工作,它可以在每秒鐘內(nèi)200010000次的改變進(jìn)給速度來達(dá)到上述目的。

        數(shù)控電火花小孔機(jī)加工機(jī)床在復(fù)雜曲面的高速加工中,由于NC數(shù)據(jù)密集、數(shù)據(jù)段矢量距離短,只處理兩段數(shù)據(jù)間的補(bǔ)前加減速會(huì)產(chǎn)生過大的減速度,僅采取沖擊平滑處理將有較大的輪廓誤差。


        實(shí)例之
    ,高速加工時(shí)理論速度為V,在拐角處Pi的速度與機(jī)床動(dòng)態(tài)加減速特性有關(guān),即與機(jī)床主軸允許的加速度a,加減速允許變化率J=da/dt有關(guān)(即運(yùn)動(dòng)作用力變化率減小沖擊)。要保證高的輪廓精度,必需根據(jù)速度V、各軸允許加速度a及加速度變化率j提前確立減速點(diǎn)PkPiPk各段的加速度及速度保證各點(diǎn)的輪廓精度,而一般系統(tǒng)只提前計(jì)算Pi-1Pi的加減速,在高速加工中誤差較大。

    (1) 預(yù)測(cè)合理加減速程序段

        在運(yùn)動(dòng)質(zhì)量一定的條件下推力與加速度成正比即F=ma。對(duì)于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床所能達(dá)到的加速度amax與機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量和直線電機(jī)的推力有關(guān),對(duì)于回轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動(dòng)的機(jī)床與折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和電機(jī)扭矩有關(guān)。

        數(shù)控系統(tǒng)在加減速預(yù)處理時(shí)必須考慮機(jī)床所能達(dá)到的最大加速度,同時(shí)必須考慮機(jī)床平穩(wěn)運(yùn)行的加速度變化率,才能機(jī)床的保證動(dòng)態(tài)精度。

        (2) 高速加工前瞻處理的一般要求

              2.1由于多段預(yù)測(cè)計(jì)算復(fù)雜,插補(bǔ)和預(yù)處理最好二個(gè)CPU并列處理,保證數(shù)據(jù)連續(xù)性、實(shí)時(shí)性。

              2.2插補(bǔ)時(shí)前饋控制減小加速度、摩擦變化等引起的誤差。

              2.3機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中工件最好不動(dòng),各軸慣量一定,使控制簡化,參數(shù)最優(yōu)。

              2.4合理采用新傳動(dòng)元件(如直線電機(jī))增大各軸允許加速度及加速度變化率,可減小預(yù)測(cè)程序段數(shù),提高運(yùn)行效率。

             2.5采用大容量NC代碼儲(chǔ)存器(40G以上)或高速傳輸方式(如速度大于10M的以太網(wǎng),采用TCP/IP通訊協(xié)議)避免一般傳輸引起的數(shù)據(jù)饑餓現(xiàn)象。

        5、要求系統(tǒng)對(duì)高速采樣截尾誤差的精確預(yù)估以保證系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性

        在多坐標(biāo)高速采樣插補(bǔ)中,由于采樣插補(bǔ)周期很短,而反饋光柵的分辨率有限,因此在低速運(yùn)行時(shí)有的坐標(biāo)軸可能幾十個(gè)采樣周期才有一個(gè)位置脈沖,不管運(yùn)行速度如何,在高速采樣的任何時(shí)刻,脈沖的采樣截尾誤差相對(duì)于實(shí)時(shí)采樣速度、位置的變化量都比較大,不能忽略。例如:系統(tǒng)的采樣周期0.1ms,系統(tǒng)在當(dāng)前采樣周期計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)為1002,上一采樣周期為1000,一般認(rèn)為電機(jī)在0.1ms內(nèi)移動(dòng)2個(gè)脈沖,但電機(jī)的實(shí)際移動(dòng)量可能是23 個(gè)脈沖之間,所以在控制系統(tǒng)中根據(jù)采樣歷史數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前采樣截尾誤差的精確估算,對(duì)高速采樣系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)平穩(wěn)性、精確性具有重要的意義。 
        6
    、 后言

        對(duì)于高速高精度電火花小孔機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制,縮短采樣周期,提高插補(bǔ)精度是前提。同樣,由于機(jī)床允許的加速度及加速度變化率的限制,要保證機(jī)床運(yùn)行的平穩(wěn)性及動(dòng)態(tài)的精度,足夠數(shù)量程序段的前瞻處理優(yōu)化也是必不可少的。同時(shí),在密集數(shù)據(jù)處理中不能有數(shù)據(jù)傳輸瓶頸,預(yù)處理時(shí)間要短,從而保證機(jī)床連續(xù)地高速運(yùn)行。有了這些基礎(chǔ),通過伺服前饋控制才能減小跟蹤誤差,在保證高精度的前提下實(shí)現(xiàn)高速加工。

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