1 凸轮磨削过程中的磨削力控制的必要性磨削过程是一个复杂的过程,经过多年的研究,磨削力仍然没有一个统一的数学模型。磨削力除了与磨削用量有关以外,还与砂轮本身的材料和特性、被加工工件材料、表面粗糙度、磨削比,磨削液等因素有关。而且凸轮磨削与普通的外圆磨削还有不同之处,在磨削过程中磨削力总是处于变化之中的,如果磨削力过小,虽然加工的工件质量会比较好,但却影响生产效率,使得磨床在生产过程中得不到充分利用;反之,若磨削过程中的磨削力过大,对于工件的加工质量将产生不良影响,如表面粗糙度增大,工件表面会烧伤,砂轮的磨损加剧,砂轮轴变形,甚至砂轮崩裂,有的还会危及人身安全[1]。因此,在生产加工过程中就必然要求对磨削力进行控制,以保证加工质量和加工过程的安全。
2 自适应操控介绍
出产实践加工的过程中,会遇到各种不同杂乱形状的零部件加工,并且对加工精度和出产功率的需求越来越高。因此需求规划、制造出可以高效地加工外形杂乱而精细的工件的机床。而其完成,除需求提高机床自身的精度外,更为重要的是利用高度主动化的手法。自习惯操控技能便是这样一种重要手法。
所谓自习惯是指生物能改变自个的习性以习惯新的环境的一种特征。习惯操控的概念是于 1951 年在“化操控原理以及对内燃机的应用” 一文中首先提出的。至今虽有 50 余年的开展,但还没有统一的定义。在主动操控界通常以为:习惯操控体系的特点是在不能预知的随机变化环境中可以对于给定的体系运转方针(方针函数)、连续地监测体系的运转状况,并能以闭环方式主动地校对体系的可调参数,使体系达到状况。
这些年优质、价廉、体积小的微型计算机的迅猛开展,更为在疾速、杂乱加工的机床上完成这种操控技能创造了条件,并得到迅速的开展,如今已成功地研制出一些机床的习惯操控体系,在出产中实践使用[2]。一些功能更加完满的新的习惯操控技能和体系还在研讨之中。选用这种技能,机床不只可以在正常规划的条件下,完成杂乱外形工件的高精度、高功率的主动加工,并且在某些不确定因素影响下和在呈现某些偶尔的不正常情况下,仍能主动调整操控规律,使加工顺利完成。因此,这是当前机床规划、制造需要广泛选用的一种技能。
3 数控凸轮磨床磨削力控制方法的选择
3.1 传统控制方法
如图 1 所示,反馈控制是自动控制系统基本的控制方式,也是应用泛的一种控制方式。除此之外,还有开环控制方式和复合控制方式,它们都有其各自的特点和不同的适用场合,它们也称为传统控制方式。近几十年来,以现代数学为基础,引入电子计算机的新的控制方式也有了很大发展,例如控制、自适应控制、模糊控制等[3]。
传统控制方式一般是基于被控对象的精确数学模型。然而对于磨削这一复杂过程的控制,直接对磨削力数学模型进行研究是很困难的,因为影响磨削力的参数有很多,研究起来会很困难。因此,要想运用传统的控制方法,只能先建立适合本台数控凸轮磨床的磨削力模型。一旦无法建立磨削力模型,就使得不能够从传统的控制方式去研究磨削力控制问题。
3.2 束缚适应操控
束缚习惯操控又包括许多内容,能够分为反馈习惯操控、参数习惯操控、模型参阅习惯操控、根据人工智能的神经网络和模糊习惯操控。下面扼要介绍一下参数习惯操控办法。
图 2 是参数习惯操控的体系结构图,它是操控对象参数的在线估量和操控器参数的主动整定相的操控,它对体系参数改变及外界扰动的习惯形式是根据参数的在线估量实现的,根本上仍是要有一个被控对象的数学模型为根底。