CNC机床伺服驱动系统的自动升降速处理

4 闭环(半闭环)控制数控机床的自动升降速处理

　　闭环(半闭环)控制数控机床常采用交直流伺服电机作为伺服驱动元件,其自动升降速处理的方法与开环控制不同。

　　4.1 自动升降速处理的过程

　　若系统采用/时间分割法0进行插补(如FANUC7M系统),它是将加工程序段的增量以下ms为单位时间分成若干个小段,每次插补进给一小段。其一次插补处理分为四个阶段:即速度计算-插补运算-终点判断-进给量变换。其自动升降速处理的过程如下。

　　(1)根据NC程序设定的工作方式(如是快速进给,还是切削加工进给)及速度指令F计算每8ms时间内的瞬时进给量fi,即瞬时进给速度。

　　(2)按瞬时进给速度fi进行插补,得到各轴的瞬时位置指令值Doi。

　　(3)将各轴的瞬时位置指令值Doi的大小变换为瞬时速度指令电压值Vpi。

　　(4)由瞬时速度指令电压值Vpi的大小控制伺服电机的旋转速度。

　　4.2 自动升降速的处理方法

　　根据以上分析可知,自动升降速处理的关键是怎样计算伺服驱动系统在启动、停止及切削加工过程中改变进给速度时,每8ms时间内的瞬时进给速度fi。

图6 升速处理程序流程

图7 降速处理程序流程

　　1)稳定速度fs

　　稳定速度是指处于稳定状态时,每插补一次(即8ms)的进给量。计算公式为

　　2)系统不同进给状态时,两种速度之间的关系

　　当系统处于稳定进给状态时fi=fs;
　　当系统处于升速进给状态时fi<fs;
　　当系统处于减速进给状态时fi>fs;
　　瞬时速度fi是指系统每8ms的实际进给量。

　　3)升降速时的加速度a

　　当系统启动、停止或切削加工过程中改变进给速度,即系统升速时,加速度的计算公式为

　　4)升速处理

　　当系统启动或进给速度增大时,需增大瞬时速度值。计算公式为

　　程序用这个新的瞬时速度fi+1按3.1所述的自动升速处理过程,使交直流伺服电机加速,并重复以上过程,直至fi+1=fi升速处理结束。升速处理流程如图6所示。

　　5)降速处理

　　系统每进行一次插补计算,均需进行终点判断,计算出加工点与终点的瞬时距离si,检查是否已到达降速区域s,若si≦s,则应设置降速标志,开始进行降速处理。

　　降速区域s的计算公式为

　　新的瞬时速度计算公式为

　　程序用这个新的瞬时速度fi+1按3.1所述的自动降速处理过程,使交直流伺服电机减速,并重复以上过程,直至si=0,降速处理结束。降速处理程序流程如图7所示。