數(shù)控設(shè)備的高速化技術(shù)迫切需要發(fā)展突破。
剪板機(jī)行業(yè)在現(xiàn)今對(duì)高速化技術(shù)要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的高速化要求越發(fā)迫切，這首先就要求了數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反應(yīng)。采用32位微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控設(shè)備高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機(jī)與主軸連接成一體，從而可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。采用直線電機(jī)技術(shù)來(lái)替代目前機(jī)床傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高輪廓加工速率的同時(shí)，提高了加速度。除不斷采用新型功能部件外，還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：
1)在高速加工動(dòng)力學(xué)建模及控制高速運(yùn)動(dòng)下的對(duì)象現(xiàn)在已經(jīng)不能用純靜態(tài)的方法去處理了，數(shù)控問(wèn)題也不再能歸結(jié)為幾何問(wèn)題或靜力學(xué)問(wèn)題。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象，它并不是“亦步亦趨”地跟隨所施加的控制，而力圖表現(xiàn)出它的“個(gè)性”；另一方面，所施加的控制必須充分顧及被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，才能得到預(yù)期的控制效果。因此，已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣，可以將控制系統(tǒng)與被控制對(duì)象分開(kāi)來(lái)研究和制造，而必須作為一個(gè)整體來(lái)處理，研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，以及超高速運(yùn)動(dòng)控制條件下光、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問(wèn)題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對(duì)象為一體的整體動(dòng)力學(xué)建模、基于整體動(dòng)力學(xué)模型的非線性控制策略、智能化控制方法等。
2)在機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化高速控制的核心是在于實(shí)現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機(jī)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)加速度。因此，基于系統(tǒng)整體建模的加速度控制曲線選擇、伺服機(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
3)在高速、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法高速、高精插補(bǔ)是將復(fù)雜軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。輪廓加工時(shí)，加工程序由巨量微小線段構(gòu)成，高速加工除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外，還需根據(jù)軌跡變化及時(shí)預(yù)測(cè)各軸狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高加速度運(yùn)行要求。這就要求對(duì)微段程序的高速、高精插補(bǔ)、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制，超前G代碼預(yù)測(cè)(Lookahead)，復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ)以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究。
4)在面向高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法
通過(guò)了解會(huì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速加工中的刀位軌跡生成問(wèn)題，但是高速加工卻對(duì)數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此．必須在研究高速加工工藝機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究適用于高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法。在這方面，高速加工工藝機(jī)理、高速加工工藝參數(shù)知識(shí)庫(kù)、基于高速加工非線性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)牡段卉壽E規(guī)劃、加工程序平滑過(guò)渡、高速加工中進(jìn)給速度優(yōu)化、基于STEP標(biāo)準(zhǔn)、面向加工特征的高級(jí)NC代碼語(yǔ)言等都是需要研究的內(nèi)容。
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