探讨数控机床手动进给倍率快捷分析方法

周杰

摘 要：数控机床倍率是数控机床操作面板信号处理的重要内容之一，机床面板上有进给倍率开关、主轴倍率开关、快速进给倍率开关。本文主要以数控机床手动进给倍率为例，详细讲解进给倍率快捷分析方法，以供广大学者和读者朋友参考。

关键词：数控机床;手动进给倍率;快捷分析方法

引言：CNCs的关键任务是在程序执行期间生成驱动机床各物理轴的设定点的时间序列。在这个轨迹上，刀具的运动速度和运动速度必须满足所需的运动速度和速度。本文提出了一种数控系统的核心算法，该算法通过求解最优控制问题来解决轴的插补问题。与文献中提出的其他解决方案相比，本文提出的方法采用了一种原始的方法，即假设在上述约束条件下添加预定义的路径跟踪公差，并计算满足给定约束的整个轨迹（路径和进给速度剖面）。将所提出的解决方案的有效性与工业级、最先进的CNC生成的轨迹进行了对比，证明了在轴速度剖面的效率和平滑度方面具有显著的优势。

1.机床直接进给传动控制器的设计方法

该方法应用于直线电机（LM）和压电驱动器（PA）。每个模型的结构由物理规律得到，其参数通过系统辨识得到。单传递函数（TF）模型可以准确地预测LM的响应。对于PA，需要多个局部模型来精确地表示其动力学特性。其次，针对单模型和多模型情况，提出了一种基于模型的具有抗饱和保护的二自由度控制器的设计方法。在LM算法中，增加了摩擦力补偿、力脉动补偿和干扰观测器，提高了跟踪性能。这两种驱动器的实验结果包括阶跃、斜坡和正弦参考输入。对于LM，与比例积分-微分（PID）控制器相比，1000μm阶跃输入的上升时间从25 ms减少到3.5 ms。对于功率放大器，10μm阶跃的上升时间从6毫秒减少到1.5毫秒。[1]

1.1直接进给驱动器

为了减少切削和非切削加工时间，提高生产率，高速机床进给传动要求不断提高。这些要求包括高加速度，快速响应和小的跟踪误差。滚珠丝杠进给驱动器以其低的第一固有频率被动态地驱动，这是高速系统的一个主要缺点，在高速系统中，进给驱动器必须响应高频率的控制信号。线性电机（LMS）是一种适用于高速进给驱动的较好的解决方案.它们具有较高的固有频率和比滚珠螺钉更高的刚度，因为它们不涉及弹性。压电致动器（PAS）在微机械加工领域越来越重要.PASARE能够提供高强度（10 KN以上）和高强度。刚度（大于100 N/um），具有纳米级的运动.然而，他们受限于他们的低旅行距离。数控机床进给驱动伺服机构中存在摩擦现象，并影响其运动。虽然对进给驱动伺服机构的摩擦特性进行了大量的实验研究，但仍存在未建模动力学和位置相关扰动等问题，这些问题对摩擦识别结果有很大影响。在本研究中，为了获得可靠的摩擦和速度数据值，我们开发了一个改进的速度控制系统来减少未建模动力学的影响，并开发了一种摩擦力提取方法来消除位置相关扰动的不利影响。此外，在三轴数控铣床上进行了多个实验和运动試验，验证了本文提出的摩擦识别方法的可行性。实验结果表明，采用本研究所建立的摩擦模型进行摩擦补偿的运动控制系统，其跟踪误差均方根值降低44.16%。此外，与传统辨识方法相比，跟踪误差的均方根值进一步降低了9.52%

1.2非线性和不确定性建模

在LMS和PAS中，运动质量与执行器之间的直接接触使得系统中的扰动对定位精度有较大的影响。理解这些干扰是为直接驱动设计一个鲁棒控制器的关键。在LMS中使用武力可以影响精度，在控制器设计中必须进行补偿。在由反馈和前馈分量和力波补偿组成的林耳同步电动机控制器上，其跟踪误差提高了75%。LM驱动器的一些缺点，如直接驱动对负载扰动的敏感性增加，以及对控制器的高度依赖性，发现负载扰动可能是由于工件质量的变化、工作位置的变化而引起的。[2]

2.探讨数控机床手动进给倍率快捷分析方法

如果加工系统（即机床、切削过程及其相互作用）的子系统（如进给驱动系统和主轴单元）的磨损导致性能下降，则无法生产出精确的零件。适当的维护措施可延迟可能的劣化，并尽量减少/避免导致生产率降低和生产成本提高的加工系统停工时间。此外，由于敏捷生产的引入，对产品精度要求的提高以及客户对质量保证的要求，机床状态的测量和监控变得越来越重要。因此，基于状态的维修（CBM）实践，如机床主轴部件的振动监测，对于运营高价值机器和部件的公司来说，成为一种非常有吸引力但仍然具有挑战性的方法。CBM用于根据机器状况规划维修行动，并通过提前解决问题和控制加工操作的精度来防止故障。通过增加这方面的知识，企业可以通过减少严重故障、降低库存成本、缩短维修时间、提高制造过程的可靠性来节省资金，从而实现更可预测的制造。因此，机床CBM保证了在正确的时间交付正确机器的正确能力或能力的基本条件。旋转设备（如主轴）最常见的问题之一是轴承状况（由于轴承磨损）。轴承故障可导致主轴严重损坏。振动分析可以通过测量主轴的整体振动或更准确地说，通过频率分析来诊断轴承故障。数控机床的倍率是数控机床操作面板的重要内容。[3]

在数控机床的工作中，数控机床面板上的开关一般具有多种功能，可以确定快速或者是慢速。不管是利用哪一种速度，都需要通过传输信号来进行开关的选择。这些开关在运行的过程中，由于需要编程竞技的速度，所以在调节程序的过程中一般需要控制好主轴的速度。另外，这些开关在自动运行的过程中也可能发生移动的现象，所以需要设置固定循环的定位和自动参考位置的反馈。还有一些数控机床的手动开关需要在运行的过程中进行移动，那么也需要做好速度的设置。还有一些快速移动的信号，需要在移动的过程中利用系统的方法来进行设置。[4]

总的来说，如果是由不同字节组成的数值，在输出的时候就要自动进行转化。还有在公式的印象过程中，由于这些参数的不同，可能需要根据自己的特点来进行数值的设置。将这些不同的参数结果作为是近几的速度输出到每个控制轴上。比如说在进行编程的时候就可以将不同的状态进行设置，输出不同的数值。另外要注意，如果将这些数值进行输入地址的时候，那么另一侧的数值就要作为输出的地址。还有一些地址在数值在外部供给的时候需要开关做好调配。另外也需要开关来控制这些数值，使得他们能够得到不同的数字。将这些数值的关系对应填好，用开关控制的方法来控制调节。对应数值的大小必须要在编写的时候进行，人为输入，这些对应的关系也是由人为来确定的。总地来说，如果数值从一变到100的时候，那么它的输出值则为40。[5]

结束语：分析手动进给倍率需要考虑进给倍率的输出信号、G地址、相关参数以及PMC编程中的使用的数值间的相互关系，在调试过程中需要仔细排查哪个环节出错。

参考文献：

[1]李进东.数控机床结构对加工精度的影响及对策探讨[J].四川轻化工大学学报（自然科学版），2020，30（1）：155-157.

[2]吴志伟，吴雪萌.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].中国金属通报，2020，（3）：46-47.

[3]梁龙，严灿，曾钦， 等.矿用提升机主轴加工工艺优化与数控机床能耗研究与探讨[J].科技视界，2019，（36）：22-23，36. DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.010.

[4]李裕岳.PLC机电一体化技术在数控机床中的应用探讨[J].商情，2019，（40）：183.

[5]严磊.数控机床操作与维修专业人才培养方案探讨[J].百科论坛电子杂志，2019，（13）：216.

基金项目： 2018东莞理工学院城市学院高等教育教学改革项目（项目编号： 2018yjjg015）

（东莞理工学院城市学院 523419）