介紹數控凸輪磨床磨削力的自適應及其它控制方法（一）
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,經過多年的研究,磨削力仍然沒有一個統一的數學模型。磨削力除了與磨削用量有關以外,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。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,雖然加工的工件質量會比較好,但卻影響生產效率,使得磨床在生產過程中得不到充分利用;反之,若磨削過程中的磨削力過大,對于工件的加工質量將產生不良影響,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,在生產加工過程中就必然要求對磨削力進行控制,以保證加工質量和加工過程的安全。2 自適應操控介紹 出產實踐加工的過程中,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功率的需求越來越高。因此需求規劃、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境的一種特征。習慣操控的概念是于 1951 年在“最好化操控原理以及對內燃機的應用” 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境中可以對于給定的體系運轉方針(方針函數)、連續地監測體系的運轉狀況,并能以閉環方式主動地校對體系的可調參數,使體系達到最好狀況。 這些年優質、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某些偶爾的不正常情況下,仍能主動調整操控規律,使加工順利完成。因此,這是當前機床規劃、制造需要廣泛選用的一種技能。 3 精工凸輪磨床磨削力控制方法的選擇3.1 傳統控制方法如圖 1 所示,反饋控制是自動控制系統最基本的控制方式,也是應用最廣泛的一種控制方式。除此之外,還有開環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,它們也稱為傳統控制方式。近幾十年來,以現代數學為基礎,引入電子計算機的新的控制方式也有了很大發展,例如最優控制、自適應控制、模糊控制等[3]。傳統控制方式一般是基于被控對象的精確數學模型。然而對于磨削這一復雜過程的控制,直接對磨削力數學模型進行研究是很困難的,因為影響磨削力的參數有很多,研究起來會很困難。因此,要想運用傳統的控制方法,只能先建立適合本臺精工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容,能夠分為反饋習慣操控、參數習慣操控、模型參閱習慣操控、根據人工智能的神經網絡和模糊習慣操控。下面扼要介紹一下參數習慣操控辦法。 圖 2 是參數習慣操控的體系結構圖,它是操控對象參數的在線估量和操控器參數的主動整定相聯系的操控,它對體系參數改變及外界擾動的習慣形式是根據參數的在線估量實現的,根本上仍是要有一個被控對象的數學模型為根底。