数控凸轮磨床磨削力的模糊适应控制研究.pdf

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1、数控凸轮磨床磨削力的模糊适应控制研究解明利①胡占齐①赵启超①贾倩②(①燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；②河北石油职业技术学院机械工程系，河北廊坊065000)摘要：以数控凸轮磨床的磨削过程为研究对象。建立了凸轮磨削过程的磨削力数学模型，研究了磨削力的间接检测和控制方法，并在此基础上提出一种基于模糊策略的适应控制方法对凸轮磨削过程的磨削力给予控制，采用MATALAB进行了控制器的设计和磨削加工的仿真验证，结果表明该方法能有效地解决凸轮磨削过程中的磨削力的波动问题，控制器具有良好的动态特性，实现了磨削过程中的最优金属切除率的目的，提高了凸轮磨削的表面质量。关键词：凸轮磨削磨削力

2、模糊控制适应控制中图分类号：TG580．235文献标识码：AResearchonfuzzyadaptivecontrolofgrindingforceofCNCcamgrinderXIEMingli①，HUZhanqi①，ZHAOQichao①，JIAQian②(@CollegeofMechanicalEngineering，YanshanUniversity，QinHuangdao066004，CHN；②MechanicalEngineeringDepartment，HebeiTechnicalCollegeofPetroleum，Langfang065000，CHN)Abstract

3、：Takingthegrindingprocessofnumericalcontrolcamgrindingmachineasresearchsubject，thegrindingforcemathematicalmodelisbuilt，theindirecttestingandcontrolmeasuresareresearchedandanadap-tivecontrolmethodbasedonfuzzystrategyisproposedandappliedtothegrindingforcecontrolofthecamgrindingprocess．Atlast，theco

4、ntrollerisdesignedandthegrindingsimulationisperformedwithMATLAB，whichprovedthatthesystemcansolvethefluctuationofgrindingforceduringtheprocessofcamgrindingandthecontrollerisequippedwithgooddynamiccharacteristic．Theresultsindicatethatthemethodcanrealizethepurposeofoptimalmetalremovalrateandenhancet

5、hegrindingqualityofcams．Keywords：CamGrinding；GrindingForce；FuzzyControl；AdaptiveControl由于凸轮形状的特殊性，通常其磨削余量是不均1凸轮磨削工艺系统的数学模型匀的，而且凸轮磨削工艺系统刚度较差，因此磨削过程中很容易由于磨削余量的不均匀引起磨削力的过大波砂轮架是数控凸轮磨床磨削系统的重要部分，它动，进而引起砂轮的非正常磨损、磨削表面质量变差、上面的交流电动机通过带传动为砂轮磨削提供动力。甚至工艺系统的损坏。在凸轮磨削过程中引入适应控磨床主运动系统可以简化成如图1所示的结构。对其制技术，保持磨削力的恒定，可

6、以有效地解决这些问进行力学分析，如图2a所示。其中为交流电动机题。对于切削适应控制技术，已有较多的文献报的转动惯量，为砂轮的转动惯量，．，为带轮l的转动道l1一，但是用于磨削，特别是凸轮磨削的还很少。本惯量，为带轮2的转动惯量，t，为磨头的转动惯量；文以笔者开发的数控凸轮磨床为基础，针对凸轮磨削为交流电动机的输出转矩，为负载力矩；为交过程的特点，研究了磨削力适应控制系统中的若干关流电动机和带轮1的转速，为带轮2和砂轮的转速；键技术，包括检测参数的选择、磨削进给系统的数学模卢为带轮1处的阻尼，为电动机的阻尼；为带轮2型、模糊控制器设计等。仿真结果表明，该系统能在磨处的阻尼，为磨头的阻尼。分

7、别对主动轴上的转动削余量变化的情况下，保证周向磨削力基本恒定，进而惯量和阻尼进行合并，再对从动轴上的转动惯量和阻提高凸轮磨削表面质量。尼进行合并，可以得到图2b。其中：￡ulI=平l筹uJ1=JM+．，1，J2=JL++．，z由平衡方程得8f1=8l+8M，82=82+pz+BL对图2c分析，主动轴和从动轴旋转运动方程如式(1)和(2)。将式(1)和式(2)联立，依图2d列得平衡方程：(，L+．，2+‘，z)it)￡+(2+z+卢￡