一种大型曲面磨削自适应控制方法

摘要

本发明公开了一种大型曲面磨削自适应控制方法。该方法通过调整三个支撑点距离中心的位置来适应不同曲率的工件；通过粗调螺纹预紧力来减少接触力调整时间，提高效率；通过规定的采样周期采集磨削加工过程中的接触力进行力信号反馈，并设定接触力阈值，对连续5次采样周期采集的接触力值求出平均值，通过设定的控制器产生驱动信号不断调整打磨工具模块中驱动器的转矩方向和大小，改变弹性件变形量，使接触力大小适中并保持合适的数值范围，实现相对稳定的打磨接触力。本发明方法包括5步：1. 磨削准备；2. 碰触工件；3. 轨迹规划；4. 磨削加工；可实现打磨接触力的相对恒定，加工稳定性提高。

主权项

一种大型曲面磨削自适应控制方法，该方法采用以下步骤：（1）.磨削准备；在磨削加工开始前，先通过调整三个支撑点的位置，确定一个尽量贴合工件的最小面，以适应不同曲率工件的打磨，实现磨具和工件良好的接触；再通过设计的螺纹预紧装置粗调接触力大小，从而减少其调整时间，提高效率；其次，在控制系统的人机交互界面上初步设置磨削参数和接触力阈值；（2）.碰触工件；通过采集倾角传感器信息以及力传感信息进行倾角和接触力反馈，并显示在触摸屏上；当试触力大于接触力阈值时，需通过三个螺杆螺母构成的螺纹预紧装置来调整弹簧的初始位置，然后对工件再进行碰触，直到试触力小于阈值；当试触力小于阈值时，即可开始加工；（3）.轨迹规划；轨迹规划使得三个支撑点移动；在磨削加工过程中，通过控制系统进行轨迹规划，控制三个支撑点移动，实时位姿调整，保证加工的连续性和形面的整体性，直至完成整个工件的磨削加工任务；（4）.磨削加工；磨削加工开始后，接触力可以通过控制器和打磨工具模块自动调整，直到符合接触力要求；在磨削过程中，以打磨工具模块每循环进给1次作为一个采样周期，对磨具与工件的接触力信号进行采集，对连续5次采样周期采集的接触力值求出平均值，然后进行以下判断：并规定输出转矩以加大磨削量方向为正方向；A. 开始加工后，再一次采集倾角传感器信息，计算两次倾角差值的绝对值，输入控制器，根据倾角差值以及力信息，按照下述公式【1】计算出接触力的平均值；【1】【1】式中，—接触力平均值，单位；—第i次采集的力信号，单位为；、—分别为第一次、第二次采集的倾角值，单位；B．当平均值小于阈值时，通过设定的控制器产生的驱动信号，顶部电机正向旋转，增大转矩，从而增大弹簧变形量，进而增大打磨接触力，最终使得磨削深度增加；C.当平均值大于阈值时，通过设定的控制器产生的驱动信号，顶部电机反向旋转，减小转矩，从而减小弹簧变形量，进而减小打磨接触力，最终使得磨削深度减少；D.当接触力平均值在10个采集周期内与接触力阈值相比保持基本相等时，通过设定的控制器产生的驱动信号，保持顶部电机的输出转矩，保持弹簧变形量，增大砂轮转速，提高磨削效率；E.当接触力进行了10个采集周期后，适当减小弹簧变形量，恢复砂轮转速，采集次数归零，重新采集传感器信息。