凸轮轴磨削加工轮廓误差的自适应控制.pdf

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1、电气传动和自动控制《电气自动化)2010年第32卷第4期ElectricDrive&AutomaticControI凸轮轴磨削加工轮廓误差的自适应控制六华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心(武汉430074)龚时华黄禹摘要：凸轮轮廓误差的大小直接反映了凸轮磨削加工的精度，由于磨削过程中凸轮轮廓误差不能通过测量获得，该文推导了一种在极坐标系下凸轮轴磨削加工轮廓误差的表达式；采用两轴交叉耦合误差补偿模型，保证砂轮进给和工件旋转运动之间的数学关系；由于磨削力扰动、非线性因素及动力学模型的不准确等会降低轮

2、廓精度，结合交叉耦合轮廓控制器，采用了模型参考自适应控制技术，通过在线计算轮廓误差，调节进给量，使实时轮廓误差满足精度要求。关键词：凸轮轴磨削加工轮廓误差自适应控制[中图分类号】TP273．2[文献标识码】A[文章编号]1000—3886(2010)04—0001—03AdaptiveControlofCamContourErrorinCamshaftGrindingProcess(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,WuhanHubei430074，Chi

3、na)GongShihuaHuangYuAbstract：Camcontourerrorreflectsthecamgrindingprocessprecisiondirectly．BasedonthefactthattheCamcontourell'OrCall’tbereal·dmelymeasured，thispaperdeducesacamcontourerrorexpressionincamshaftgrindingprocessinpolarcoordinates．Thecross-coup

4、ledbiaxialeEl'orcompensationmodelhasbeenestablishedtoensurethemathematicsrelationshipbetweenthendingwheelfeedingmovementandtheworkpiecerotatingmovement．Forthatthefactorssuchasgrindingforcedisturbance，non—linearityandnon—veracityofdynamicsmodelwillreducec

5、ontourprecision，amodel—referencedadaptivecontrolwithCROSS—coupledcontourcontrollerisadoptedtoadjustfeedrateonline，whichprocessisthattheonlineerrorinformationisestimatedbytermsofcontourelTorinorderthattheinterpolationcontrollercalculatesthebiaxialcommandv

6、alue．Therefore，thegrindingprocessprecisionisadvancedhighly．Keywords：camshaftgrindingprocesscontourerroradaptivecontrol0引言方向上的偏差，用表示。(2)跟踪误差：某一时刻单轴指令位置与实际位置之差，用e数控凸轮轴是由工件旋转轴与砂轮进给轴按照凸轮型线数学关系联动磨削加工实现的。理论上，采用两轴联动各轴独立控制表示。的方式，通过插补算法可以使输入到两个伺服系统的给定值保持直角坐标系下，二维

7、轮廓误差可以表示为：一定的联动关系，但由于机械和电气双方面的影响，伺服系统及传=一elCl+e2C2(1)动机构的综合输出却无法保证相应的数学关系。对于直线轮廓，有CJ=sin0，C2=COS0(2)数控凸轮轴磨削加工中影响凸轮轮廓精度的误差来源可分为对于曲线轮廓，有C=sin0．E．~．c．o．．s．0．+．E．2．s．i．n．—0—os02尺三类：①凸轮轴磨床的结构误差(如丝杠间隙、导轨不直、热变形等)；②磨削过程影响(如磨削力、砂轮磨损等)；③驱动系统的动态C2~-COS+0(3)特性、控制器与外

8、部干扰引起的误差。总的轮廓误差是这三种误式中，0为当前指令位置处的切线与X轴正向的夹角，尺为差综合作用的结果。实际位置在轨迹曲线上的曲率半径，e。、e：分别是x、Y轴伺服系针对上述误差来源，可从以下两个方面降低误差：一是提高单统的跟踪误差。轴伺服系统的性能，减小跟踪误差；二是对两轴运动实现耦合控而在极坐标(直线轴+旋转轴)下，二维轮廓误差的定义如图制，以期提高工件的轮廓加工精度。前者只能在有限范围内提高1所示：工件的轮廓加工精度，而后者则是