第1期 2017年1月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2017)01=011204
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2017.01.031
基于功率预测的数控机床粗车过程中
进给系统调速模型
郑家佳，何彦2
No.1 Jan.2017
（1.重庆城市管理职业学院工商管理学院，重庆401331；2.重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044）
摘要：针对数控机床在粗车过程中需要对进给系统进行调速控制，以适应不同工况，进而提高加工效率这一问题，提出一种基于功率预测的调速模型。在分析了数控机床进给系统功率方程和粗车过程的基础上，构建了基于功率预测的数控机床粗车过程中进给系统调速模型，并详细阐述功率预测方法；最后，采用试验与仿真相结合的方法验证了模型的可行性。该模型可以基于进给系统输入功率的预测值，对切削工况即背吃刀量进行预测，进而根据功率预设值和所预测的背吃刀量进行调速，实
现进给速度控制，同时也有效解决了调速滞后的问题。关键词：粗车；进给速度；预测控制
中图分类号：TH186；TG65
文献标识码：A
Power-based Predictive Control Model of Feed Rate for Roughing Process of CNC Machine Tools
ZHENG Jia-jia',HE Yan
(1. School of Business Administration, Chongqing City Management College, Chongqing 401331, China; 2 State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing, 400044, China)
Abstract : Roughing process of CNC machine tools need feed speed control system to adapt to different con-ditions, and to improve the processing efficiency- Aiming at this problem, a power-based predictive control model was proposed. In the analysis of roughing process and power balance equation of feeding system feed rate optimization model is derived. And, the predictive control methods are described in detail. Final ly , the feasibility of the model is verified by the combination of experimental test and simulation. The model can predict the value of back engagement based on input power of the feed system. And then, according to the preset power and the predicted back engagement, feed rate control is realized. Simultaneously, the prob-
lem of the lagging of speed control is also solved effectively. Key words: roughing processes; feed rate;predictive control
0引言
粗车是一种对毛坏进行简单加工或初级加工的工艺过程，其主要目的是切除毛坏余量，加工效率是其关注的重点。因此，在粗加工时一般都设定尽可能大的进给量和切削深度，以便在尽可能短的时间内切除尽可能多的切屑。对于普通机床而言，粗车主要由操作者依据作业工艺，凭经验完成作业任务。但是，对于数控机床而言，其加工过程及工艺参数是按照程序设定值进行工作的。一旦程序编制完成，数控机床在切削作业中就按照设定好的工艺参数以恒定的进给速度进行切削。在程序编制的过程中，因为要避免切削过载对力具、工件和机床产生破坏，须接照负荷上限区间的工况选择加工参数。但是，在整个切削作业中，切削量处于切削深度上限这种工况一般只占整个工序的5%
收稿日期：2016-04-14；修回日期：2016-05-14
左右，而进给速度却一直按照程序设定值进行工作，这就极大的降低了加工效率。在作业较多、加工批量较大的情况下，加工效率低的问题就显得尤为突出。
为了解决此类问题，国内外的众多学者和企业进行了广泛的研究。刘卫[]以最大主功率为主要约束条件，按照用户设定的优化参数自动调整不同加工段的进给速度来保持恒定最大主功率状态，从而便单位时间内的材料切除量最大。任斐等[3]建立了一种切削力预测模型，该模型可以有助于提高加工效率。陈晓兵等[4]针对采用恒定进给速度加工效率不高问题，研究了基于分段刀轨加减速过渡的进给速度优化方法。王虎奇等5]针对五轴加工中因刀具的进给速度选择不当会影响加工表面质量等问题，提出一种修正的调速方法。胡命华6]针对五轴侧铣加工过程，提出一种进给速度优化方法。Ehsan等了提出了一种基于离线切削
*基金项目：国家自然科学基金项目（51575072）；国家高技术研究发展计划（863计划)项目（2014AA041506）
作者简分务数据980—）女，重庆人，重庆城市管理职业学院硕士研究生，研究方向为先进制造技术、企业管理，（E-mail)zi_cswu@163.com。