精镗孔尺寸误差预测补偿技术的研究概况与趋势 -(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表时间:2007-07-03 人气:1

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需要说明的是，建立在上述各种最优控制理论基础之上的尺寸误差预测模型还没真正获得应用，在实际系统中仍采用传统的尺寸限控制方法(3s原则)。究其主要原因，这类模型的参数与加工条件密切相关，需要通过一定量的试加工才能获得，而实际的加工条件又是动态变化的。因此，尺寸误差预测模型参数的自适应、自调节问题将是今后应用研究的一个重要方面，基于自学习的神经网络和遗传算法模型将是解决这一问题的有力工具。此外，有关镗孔的形状误差(如圆度)预测控制问题，由于受镗刀微量进给及实时测量技术的限制，难以建立相应的实验系统，国内在这一方面的研究还是空白。
随着有关技术的不断完善和发展，一些工业化国家都已形成了各自的尺寸误差预测补偿控制系统，这些成果主要有：瑞典Sandvik公司和意大利Marposs公司共同研制开发的Auto-Comp专用镗床刀具补偿系统，其微量补偿装置采用步进电机—弹性刀夹方式，每脉冲可补偿0.002mm，最大补偿量0.2mm。德国Gericon-Samosatic公司研制开发的镗削误差补偿系统，在切削深度达0.4mm时，可保证得到ISO6级以上的尺寸精度，其微量进给机构为压力油—平行四边形方式。另外，美、日等国公司也都开发了各自的尺寸误差自动补偿系统。

2 研究趋势
2.1今后所需研究的主要内容
(1)微量补偿装置(包括动力头)的开发。其主要内容是弹性变形体的微变形原理、主运动(切削运动)及微量进给运动(补偿运动)的传递与合成。在满足微量补偿装置性能指标(分辨率、重复定位精度、线性、补偿范围)的前提下，应兼顾到装置本身的可制造性、可装配性和可维护性等。
(2)测量装置的二次开发。在现有成熟测量技术的基础上，开发在线自动测量装置，结合相应的现场工艺等措施，排除现场工况等环境的干扰，在满足在线自动测量精度、测量范围等性能指标的前提下，提高在线自动测量的可靠性。
控制系统的研究与开发。控制系统包括在线自动测量信号的采集、转换与处理，尺寸误差预测模型(控制策略)的建立，及其它整套系统动作的协调与控制等。
(3)静态及动态试验研究等。在理论分析的基础上，验证和确定微量补偿装置的静态性能指标(分辨率、重复定位精度、线性、补偿范围)，在模拟现场工况条件下，进行自动预测补偿控制的动态切削试验等。

2.2关键技术
(1)微量补偿装置方案的确定。在微量补偿装置中，分辨率往往要求达到亚微米级，考虑到自动加工中的让刀动作，其重复定位精度一般要求达到微米级，这些都对补偿运动的传递、主运动的运动精度及其两者的合成提出了非常高的要求，加之在加工过程中的辅助工艺措施，都需要集成到微量补偿装置之中，从而导致微量补偿装置非常复杂，影响到装置的可制造性、可装配性、可维护性和经济性，以致成为本项目研究开发的技术关键及难点之一。
(2)在线测量的可靠性问题。误差测量信号是误差预测模型的信息源，其精度对误差预测的精度有着直接的影响，其在线自动测量的可靠性是实际工程应用中的主要障碍。
(3)动态切削条件下性能指标的验证。在目前的研究中，由于受技术条件的限制，微量补偿装置的性能指标(如分辨率)主要是在静态条件下获得的，而更具说服力的是在动态切削条件下的验证。但切削过程的复杂性，使得这一试验具有很大的难度。
(4)控制策略的确定等。控制策略的核心问题是误差预测模型的建立，其模型的适应性及其精度对整套系统的性能有着决定性的影响，模型的精度指标必须与微量补偿装置的性能指标相适应，且采用合适的控制方案，才能充分发挥系统的整体性能。目前在工程实际中因简单、实用、可靠而普遍采用基于/"原则的控制方案，没有充分利用微量补偿装置的性能，而建立在基于统计原理的各种最优预测理论基础之上的误差预测模型又缺乏良好的自适应性，其模型的精度还需要在工程实践中进行广泛的验证。

3 结束语
精镗尺寸误差预测补偿控制系统作为一项精密加工技术，在国内还未开发成功，而在机械加工中有很大的需求，尤其是在大批量自动线加工中尤为如此。长期以来，国内相关行业这类技术还主要依赖于进口，本项技术的开发成功，将有助于国内设备制造行业，如组合机床及自动加工线生产厂家提高其市场竞争能力，增强相关技术应用行业的技术装备水平。

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