高速加工中的加減速控制

 加減速控制是數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)器的重要組成部分，是數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)控加工的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的加工，因此，一方面要求數(shù)控機(jī)床反應(yīng)快，各坐標(biāo)運(yùn)動部件能在極短的時間內(nèi)達(dá)到給定的速度，并能在高速運(yùn)行中快速準(zhǔn)確地停止在預(yù)定位置，縮短準(zhǔn)備時間；另一方面要求加工過程運(yùn)動平穩(wěn)，沖擊小。因此，如何保證在機(jī)床運(yùn)動平穩(wěn)的前提下，實(shí)現(xiàn)以過渡過程時間最短為目標(biāo)的最優(yōu)加減速控制規(guī)律，使機(jī)床具有滿足高速加工要求的加減速特性，是研究中的一個關(guān)鍵問題。

一、加減速控制方式

    在CNC裝置中，為了保證機(jī)床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對進(jìn)給電機(jī)的脈沖頻率或電壓進(jìn)行加減速控制，即在機(jī)床加速起動時，保證加在伺服電機(jī)上的脈沖頻率或電壓逐漸增加，而當(dāng)機(jī)床減速停止時，保證加在伺服電機(jī)上的脈沖頻率或電壓逐漸減小。根據(jù)加減速控制在控制系統(tǒng)中的位置，加減速有前加減速和后加減速之分。前加減速中加減速控制放在插補(bǔ)器的前面，后加減速中加減速控制放在插補(bǔ)器的后面，如圖1所示。

圖1 前加減速與后加減速

    前加減速的控制對象是指令進(jìn)給速度V，它是在插補(bǔ)前計(jì)算出進(jìn)給速度V′，然后根據(jù)進(jìn)給速度進(jìn)行插補(bǔ)，得到各坐標(biāo)軸的進(jìn)給量△X、△Y，最后轉(zhuǎn)換為進(jìn)給脈沖或電壓驅(qū)動電機(jī)。這種方法能夠得到準(zhǔn)確地加工輪廓曲線，但需要預(yù)測減速點(diǎn)，運(yùn)算量較大。后加減速的控制算法放在插補(bǔ)器之后，它的控制量是各運(yùn)動軸的速度分量。它不需要預(yù)測減速點(diǎn)，而是在插補(bǔ)輸出為零時開始減速，并通過一定的時間延遲逐漸靠近程序段的終點(diǎn)。這種方法的缺點(diǎn)是：由于它是對各運(yùn)動軸分別進(jìn)行控制，所以在加減速控制后，實(shí)際的各坐標(biāo)軸的合成位t不準(zhǔn)確，引起輪廓誤差，并且當(dāng)輪廓中存在急劇變化時，后加減速無法預(yù)見，從而會產(chǎn)生過沖。