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電火花小孔機加工對數控系統要求(下)
4、續輪廓前瞻控制(Lookahead)

  高速加工中超前路徑加減速優化預處理就象在各種路面開汽車一樣,路面好,前面沒有急轉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,電機就是你的汽車,为了保證機床在高速運动條件下的精度和平穩性,系統必須看到将要執行的一系列空間待加工路徑,并根據速度看得足夠遠。在多軸聯动控制時可根據程序預處理緩沖區里G代碼,由各軸的理論加減速與各軸實際允許加減速對比決定是否降低當前速度或提高到理論速度,也就是根據園弧曲率半徑的大小,动态地調節進給速度,其工作原理是:首先为不同半徑的園弧設定一個最大允許進給速度,當數控系統發現待加工的某段園弧的最大允許進給速度小于其編程速度時,它将自动把進給速度降低到該段園弧的最大允許進給速度。如果數控系統發現待加工的路徑比較平直,則立刻将進給速度提高到所允許的最大理論允許進給速度,由機床數控系統在保證加工精度的條件下使機床盡可能在最大理論速度下進行工作,它可以在每秒鐘内2000~10000次的改變進給速度来达到上述目的。

  數控電火花小孔機加工機床在複雜曲面的高速加工中,由于NC數據密集、數據段矢量距離短,隻處理兩段數據間的補前加減速會産生過大的減速度,僅采取沖擊平滑處理将有較大的輪廓誤差。

  實例之,高速加工時理論速度为V,在拐角處Pi的速度與機床动态加減速特性有關,即與機床主軸允許的加速度a,加減速允許變化率J=da/dt有關(即運动作用力變化率減小沖擊)。要保證高的輪廓精度,必需根據速度V、各軸允許加速度a及加速度變化率j提前确立減速點Pk及Pi至Pk各段的加速度及速度保證各點的輪廓精度,而一般系統隻提前計算Pi-1至Pi的加減速,在高速加工中誤差較大。

  (1)預測合理加減速程序段

  在運动質量一定的條件下推力與加速度成正比即F=ma。對于直線電機驅动的機床所能达到的加速度amax與機床運动部件的質量和直線電機的推力有關,對于回轉伺服驅动的機床與折算到電機軸的轉动慣量和電機扭矩有關。

  數控系統在加減速預處理時必須考慮機床所能达到的最大加速度,同時必須考慮機床平穩運行的加速度變化率,才能機床的保證动态精度。

  (2)高速加工前瞻處理的一般要求

  2.1由于多段預測計算複雜,插補和預處理最好二個CPU并列處理,保證數據連續性、實時性。

  2.2插補時前饋控制減小加速度、摩擦變化等引起的誤差。

  2.3機床結構設計中工件最好不动,各軸慣量一定,使控制簡化,參數最優。

  2.4合理采用新傳动元件(如直線電機)增大各軸允許加速度及加速度變化率,可減小預測程序段數,提高運行效率。

  2.5采用大容量NC代碼儲存器(40G以上)或高速傳輸方式(如速度大于10M的以太網,采用TCP/IP通訊協議)避免一般傳輸引起的數據饑餓現象。

  5、要求系統對高速采樣截尾誤差的精确預估以保證系統運行的平穩性

  在多坐标高速采樣插補中,由于采樣插補周期很短,而反饋光栅的分辨率有限,因此在低速運行時有的坐标軸可能幾十個采樣周期才有一個位置脈沖,不管運行速度如何,在高速采樣的任何時刻,脈沖的采樣截尾誤差相對于實時采樣速度、位置的變化量都比較大,不能忽略。例如:系統的采樣周期0.1ms,系統在當前采樣周期計數器的脈沖數为1002,上一采樣周期为1000,一般認为電機在0.1ms内移动2個脈沖,但電機的實際移动量可能是2到3個脈沖之間,所以在控制系統中根據采樣曆史數據對當前采樣截尾誤差的精确估算,對高速采樣系統運行的动态平穩性、精确性具有重要的意義。

 

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發布時間:2012/2/24 9:19:50 點擊率:1512 [返回上一頁]
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