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1 凸輪磨削過程中的磨削力控制的必要性磨削過程是一個復雜的過程,經(jīng)過多年的研究,磨削力仍然沒有一個統(tǒng)一的數(shù)學模型。磨削力除了與磨削用量有關(guān)以外,還與砂輪本身的材料和特性、被加工工件材料、表面粗糙度、磨削比,磨削液等因素有關(guān)。而且凸輪磨削與普通的外圓磨削還有不同之處,在磨削過程中磨削力總是處于變化之中的,如果磨削力過小,雖然加工的工件質(zhì)量會比較好,但卻影響生產(chǎn)效率,使得磨床在生產(chǎn)過程中得不到充分利用;反之,若磨削過程中的磨削力過大,對于工件的加工質(zhì)量將產(chǎn)生不良影響,如表面粗糙度增大,工件表面會燒傷,砂輪的磨損加劇,砂輪軸變形,甚至砂輪崩裂,有的還會危及人身安全[1]。因此,在生產(chǎn)加工過程中就必然要求對磨削力進行控制,以保證加工質(zhì)量和加工過程的安全。

2 自適應操控介紹

出產(chǎn)實踐加工的過程中,會遇到各種不同雜亂形狀的零部件加工,并且對加工精度和出產(chǎn)功率的需求越來越高。因此需求規(guī)劃、制造出可以高效地加工外形雜亂而精細的工件的機床。而其完成,除需求提高機床自身的精度外,更為重要的是利用高度主動化的手法。自習慣操控技能便是這樣一種重要手法。

所謂自習慣是指生物能改變自個的習性以習慣新的環(huán)境的一種特征。習慣操控的概念是于 1951 年在“化操控原理以及對內(nèi)燃機的應用” 一文中首先提出的。至今雖有 50 余年的開展,但還沒有統(tǒng)一的定義。在主動操控界通常以為:習慣操控體系的特點是在不能預知的隨機變化環(huán)境中可以對于給定的體系運轉(zhuǎn)方針(方針函數(shù))、連續(xù)地監(jiān)測體系的運轉(zhuǎn)狀況,并能以閉環(huán)方式主動地校對體系的可調(diào)參數(shù),使體系達到狀況。

這些年優(yōu)質(zhì)、價廉、體積小的微型計算機的迅猛開展,更為在疾速、雜亂加工的機床上完成這種操控技能創(chuàng)造了條件,并得到迅速的開展,如今已成功地研制出一些機床的習慣操控體系,在出產(chǎn)中實踐使用[2]。一些功能更加完滿的新的習慣操控技能和體系還在研討之中。選用這種技能,機床不只可以在正常規(guī)劃的條件下,完成雜亂外形工件的高精度、高功率的主動加工,并且在某些不確定因素影響下和在呈現(xiàn)某些偶爾的不正常情況下,仍能主動調(diào)整操控規(guī)律,使加工順利完成。因此,這是當前機床規(guī)劃、制造需要廣泛選用的一種技能。

3 數(shù)控凸輪磨床磨削力控制方法的選擇

3.1 傳統(tǒng)控制方法

如圖 1 所示,反饋控制是自動控制系統(tǒng)基本的控制方式,也是應用泛的一種控制方式。除此之外,還有開環(huán)控制方式和復合控制方式,它們都有其各自的特點和不同的適用場合,它們也稱為傳統(tǒng)控制方式。近幾十年來,以現(xiàn)代數(shù)學為基礎(chǔ),引入電子計算機的新的控制方式也有了很大發(fā)展,例如控制、自適應控制、模糊控制等[3]。

傳統(tǒng)控制方式一般是基于被控對象的精確數(shù)學模型。然而對于磨削這一復雜過程的控制,直接對磨削力數(shù)學模型進行研究是很困難的,因為影響磨削力的參數(shù)有很多,研究起來會很困難。因此,要想運用傳統(tǒng)的控制方法,只能先建立適合本臺數(shù)控凸輪磨床的磨削力模型。一旦無法建立磨削力模型,就使得不能夠從傳統(tǒng)的控制方式去研究磨削力控制問題。

3.2 束縛適應操控

束縛習慣操控又包括許多內(nèi)容,能夠分為反饋習慣操控、參數(shù)習慣操控、模型參閱習慣操控、根據(jù)人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊習慣操控。下面扼要介紹一下參數(shù)習慣操控辦法。

圖 2 是參數(shù)習慣操控的體系結(jié)構(gòu)圖,它是操控對象參數(shù)的在線估量和操控器參數(shù)的主動整定相的操控,它對體系參數(shù)改變及外界擾動的習慣形式是根據(jù)參數(shù)的在線估量實現(xiàn)的,根本上仍是要有一個被控對象的數(shù)學模型為根底。