镗杆伺服系统上线校正的加工误差

外文翻译外文资料名称： 镗杆伺服系统上线校正的加工误差 (用外文写)外文资料出处： Journal of Materials Processing Technology122(2002)286292 附 件： 1.外文资料翻译译文 2.外文原文 指导教师评语： 签名： 年 月 日镗杆伺服系统上线校正的加工误差制造工程系，香港理工大学，红磡，九龙，香港机械工程部，哈尔滨工业大学，哈尔滨，中国黄磊译摘 要：一种新设计的悬臂梁镗杆伺服系统，配备了联线补偿功能，为加工误差。该选悬臂梁镗杆已经制定了一个对同心沉闷深洞与一个外径14毫米和悬臂梁比例8:1 。压电（ PZT ）的舵机被收纳在镗杆伺服系统，以实现对在线补偿。 1 控制技术， “预报补偿控制”（简称FCC ） ，均是在镗杆伺服系统，以履行作为一个网上预报的加工误差所遇到的。离线模拟演出，以测试是否足够参数被用于FCC的模式。结果编制的切削试验与镗杆伺服系统表明，要实现程度有限的，由文书能力，一个镗杆伺服系统采用催化裂化的方法可以是一个非常具有成本效益的工具，为上线补偿的加工误差在精密镗孔的高宽比。关键词：实时误差补偿;精密镗孔;预报补偿控制1 导言一般水平的工作精度和表面光洁度所需的机械零件愈来愈严格在现代工业中。有两个一般办法，即俗称的“误差避免”和“误差补偿”方法，可用于减少误差产生不利影响的形式，精度一个加工部分。毫无疑问，实时误差补偿法大概是最直接和最具成本效益的方式来处理与外界干扰的不可预测性，如非均匀深处切断，主轴运动误差，动态振动等，这些年来，实时误差补偿方法已发现了许多富有成效在工业中的应用由于它准备处理的情况，涉及骚乱动态和非重复性质。 虽然有相当数量的研究工作不断报，在该地区的上线积极误差补偿加工操作，在过去20年间【1-3】 ， 这里只有少数企图的人集中于深洞。目前最薄弱的环节在该机床结构，镗杆起着主导作用在确定整体形精度和切削效率在整个机床系统。不同于其他搬迁进程，实施积极的误差补偿为悬臂梁沉闷，带来了一些真正的挑战，在现代机械控制技术，因为小型传感器可以附加在中小沉闷深洞监测表误差在小孔是极为罕见。 另一个主要困难是来自偏远的切割点，防止感应器被安装在接近以点裁剪实时测量。此外， 驱动器是可用的，以便作出必要的补偿性行动大多过于庞大，以适应内小悬臂梁沉闷，因此，常规传感器和积极的作动器， 这是成功实现了实时测量及补偿在许多对外加工的，是没有多大用处的时候， 内部表面都遇到了。 几个镗杆的设计上线积极误差补偿已报告【4-6】，在这些系统据介绍，励磁机补偿装置于该镗杆和接近刀具。虽然加工误差可以控制传感器和驱动器在靠近切削区，镗孔设计了这样一种方式是在大尺寸等，以容纳这些设备的安装，从而使自己不适合用在较小的孔.在本文中，镗杆伺服系统14毫米直径和8:1 悬臂梁比例，其中包括一个压电（ PZT ）的驱动上线误差校正。 该镗杆连续两个同心酒吧，一其中用于错误检测和其他错误赔偿。分析与实验研究已进行了说明这镗杆伺服系统可以用来弥补瞬时加工误差在枯燥的过程。2 镗杆伺服系统2.1工作原则镗孔伺服系统原理图是如图 1 。双同心镗刀杆采用杠杆结构与一个 pzt 执行机构和镗刀安装在对面两端的酒吧。通过采用一个合适的电压以压电放大器，舵机栈将合同。收缩动栈可传输到一个微型哺议案的镗刀旋转控制（外）杆前后弯曲支点。测量(内)，是一个悬臂结构与应变计附加测量力致变形，。该镗刀微进给数额是按照有关实测应变信号，在测杆。因此， 该镗杆的设计，可以下列方式与少得多外径即使压电陶瓷和应变计已被纳入。该序列的步骤操作镗杆伺服系统概述如下： a 瞬时偏转的镗刀分手切削力是衡量应变计隶属该测杆。 b 电压信号从应变计，是由数字化A / D转换为数据记录。 c 该抽样误差进行数据处理，在控制电脑。 d 输出控制命令转化，由一个D /A 转换成模拟信号是用来驱动压电致动器通过其功率放大器。挠度的镗刀是通过抑制纠正行动的压电陶瓷，因此， 保持一个常数名义刀具的位置和抵消不利影响切削力对该表的准确性。前切削力是，均控制和测杆保持直。由于切削力财委会的行为，对沉闷深洞，镗杆作为一个整体，是偏转向下，导致增加了应变测量酒吧及发电比例模拟信号，从应变计。这个模拟信号采样，由控制计算机通过该模/数转换器，以及用于生成控制行动。该压电陶瓷，然后扩能增加外加电压，以功率放大器通过为D /界面。因此，控制杆左右旋转柔性铰链在一个顺时针方向压制向下偏转的刀，直到测杆成为直了。可以看出 ， 恢复刀具其平衡位置是取得更大的变形控制栏。对另一方面，如果外部力量，是瞬间降低， 挠度的镗杆越来越小，因为武力本系统为低。相反的管制行动将印发给压电陶瓷中，以抵消改变。在这样，不管如何切削力不同，在执行过程中切削，镗刀将趋于返回到预先确定的位置，从而迫使镗刀进行切割，在有效零偏转。因此，警队诱导对加工表面，然后被取消列和整体形式的准确性，应加以改善。2.2 建模的镗杆伺服系统为分析动态行为的镗刀杆伺服系统，运动方程是制定的。为此，元素的镗杆伺服制度是仿照由一个单自由度系统2.3 预报补偿控制（简称FCC ）模式进行联线控制，重要的是要选择一个合适的管制计划，即在计算上的简单，但先进的，足以跟踪任何瞬息万变的组成部分的受控变数。时间序列的方法按照FCC给出的方法，它已成功地实施，在许多机器控制问题通过这项工作。 意识流工具挠度从镗杆伺服系统发生在某一特定序列的时间可能被视为一项的时间系列，可以模拟一个自回归和移动平均（ ARMA新）系列。该利用这个时间序列的做法，是它的多功能性，在预测今后的价值观输出变量 没有去通过建立过程中的因果效应之间关系的各种输入参数及其产出。更重要的是，它是可能的帐户随机部分的控制变数以及其确定性的一部分。由于优点，被要求较低无论在计算能力所需要的执行， 一个自回归（ AR ）的模型，提出了一种简化版本的ARMA模型，已被选为示范偏转错误：在殷泰为工具偏转误差观察不同时间的事例科技， FJ的氩参数和DA 一连串的白噪声代表随机扰动。 参数AR模型的命令 p ，可确定递归上线。在每个采样时间， 参数AR模型将得到更新，因为最新殷泰可供使用。这将使AR模型此相适应，在跟踪过程中的变异。 其中一个最重要的特点催化裂化技术就在于它有预测能力。根据以往和电流测量，控制的变量，为下抽样区间，可以预见，利用兴建AR模型，并补偿之前，刀具实际上完成这项工作。这种预报能力倾向要克服时间滞后问题之间的时刻误差测量并采取纠正行动。它允许额外时间为控制器，以产生一个控制司令部和effecter 为了响应这一命令。调Q先行一步 预测模型在预测值作出的，时间t可更新的时候，一个新观察，可供使用。 要克服之间的时间间隔测量，并采取纠正行动， 预测偏转误差的刀具是基于一个氩模型如上所述。在所选定的模型，挠度误差采样顺序，并储存在控制电脑。立场刀具预测，由氩模型的参数是更新递归。届时，预测值是用来控制收pzt 执行机构实现补偿。仿真是然后，以评估计划的成效AR模型在跟踪随机误差。实际与预测值进行了比较，可以看出，该预报误差通常分布约一个零意思和表示，AR模型是合理，准确跟踪抽样误差信号手。2.4 表演的镗杆伺服系统几次试验，以评估静态和动态特性的镗杆伺服系统。 2.4.1 共振频率 共振频率的镗杆初成立，是取决于冲击锤的方法。一时冲动部队被应用到悬臂梁年底镗杆，而数字示波器是用来捕捉振动信号从镗杆的设定。在图。 6 ，研究结果的影响试验对镗杆作了介绍。上部曲线显示时间响应和较低的频率响应。 可以得出这样的结论，从试验结果表明该谐振频率的镗杆约440赫兹。 2.4.2静态标定的镗杆系统之间的关系，挠度的沉闷刀具和控制电压适用于压电致动器功率放大器，最高纠正运动的镗刀，是约20毫米。由于该本色PZT的材料，稍有迟滞回路可以观察到与外加电压和舵机的扩张。这种现象频频观察到，在许多压电陶瓷器件，并能加以纠正控制程序。 2.4.3 决议对测量设备信号重复性的，应变测量设备，主要用于在镗杆伺服系统的研究。最大的不确定性（系统分辨率）记录 在应变计信号等价于一个线性位移0.08毫米。2.4.4 动态响应的压电陶瓷扫荡-正弦波信号应用到压电陶瓷而振荡，在镗刀，是衡量。该实测响应的压电陶瓷显示，应用扫频正弦时间信号到舵机，而较低部分是频率响应曲线所产生的快速傅立叶变换分析器。 1 动态响应的镗杆伺服系统的80赫兹是观察到，这是符合声明动态响应的压电陶瓷使用。3 实验3.1 离线模拟与镗杆伺服系统的描述，在第2条中， 场外线切割仿真进行了验证有效性控制系统。该仪器的设立表明，在实验中，一种激励力量，是一个给频率为创造，以刺激镗杆在其悬臂梁结束。投入力量进行了调整，以产生一个2毫米振荡（峰值到峰值） ，在工具提示。频密程度正弦波武力多样，从5至40赫兹。一个示波器和无补偿控制被正式开机记录振荡的镗刀。仿真结果清楚地表明了振荡该镗刀与频率低于40赫兹，可显着抑制通过开发控制计划。3.2 联线切割实验切削试验涉及圆锥孔进行评价能力的镗杆伺服系统首先，铝标本准备与0.338锥孔,其次，该标本与加工0.1毫米一套切深和10毫米/闵饲料。由于最初的锥形孔，深度的削减正逐渐增加在切割和切削力所致挠度数据采样，由控制程序。该工具偏斜数据，然后用来调节镗刀杆根据FCC的预测。最后，两个标本被加工和无补偿否则相同的条件来衡量一个协调测量机和圆度仪。该记录显示这些孔也是衡量的痕迹，这表明，很显然该变异直径沿切削路径为标本与赔偿都大大少于那些没有得到补偿。 或者换句话说，其影响不同深度的削减锥度切割才能成功地补偿，由用人该联线催化裂化控制方法。失控的圆度，在社会各阶层的试样加工与赔偿，也低于没有得到补偿。平均来说，提高40 在圆度误差可以达到这个数字。4 结论 一个新的结构，为悬臂梁镗杆伺服系统已经研制成功