機(jī)床主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)監(jiān)控與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在實(shí)際的切削加工中，由于粗加工毛坯表面余量不均勻、材料材質(zhì)的差異、刀具磨損狀態(tài)不同等因素影響，只能采用保守的切削參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)化調(diào)整。由于切削過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)非線性、不確定性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程，受周?chē)h(huán)境和工況影響較大。主軸負(fù)載的頻繁波動(dòng)將會(huì)降低主軸的壽命和加劇刀具磨損，也一定程度制約了零件質(zhì)量和加工效率。目前，切削力實(shí)時(shí)監(jiān)控已經(jīng)成為加工過(guò)程監(jiān)控的一種手段。然而，采用測(cè)力儀直接測(cè)量三維力一般用在實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)加工環(huán)境要求較高，很難符合實(shí)際工程的需求。

2、因此本文以西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究了基于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)提供內(nèi)置測(cè)量裝置實(shí)時(shí)對(duì)機(jī)床負(fù)載轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)，并提出了不平穩(wěn)工況下的控制方法。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）基于西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)，分析其軟硬件結(jié)構(gòu)。對(duì)比了三種信息采集方法的優(yōu)缺點(diǎn)。研究了數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部變量的存取形式及系統(tǒng)配置的OPC UA（OPC Unified Architecture）服務(wù)器。并在開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)下，提出了基于OPC UA的機(jī)床狀態(tài)監(jiān)

3、控總體架構(gòu)。
　　（2）分析了切削負(fù)載的產(chǎn)生和傳遞路徑，論述了主軸負(fù)載波動(dòng)的表現(xiàn)形式。設(shè)計(jì)了兩種試驗(yàn)方案來(lái)模擬實(shí)際加工過(guò)程的復(fù)雜工況，通過(guò)設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)分析各因素對(duì)主軸負(fù)載波動(dòng)產(chǎn)生的影響。并利用正交實(shí)驗(yàn)及灰色關(guān)聯(lián)分析得出因素之間的權(quán)重分配。
　?。?）通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，建立了主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩與工況參數(shù)之間的映射模型。提出基于NARMA-L2的動(dòng)態(tài)模型來(lái)預(yù)測(cè)主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化。提出了不同工況環(huán)境來(lái)采取不同的控制策略，并基于西門(mén)子84