鏜削誤差補償技術(shù)就成為開發(fā)此類自動生產(chǎn)線所必需的核心技術(shù)，而鏜削刀具微量進給裝置作為補償動作的執(zhí)行機構(gòu)，又是誤差補償技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵篇惧，當(dāng)今加工的需求對鏜削刀具微量進給裝置的性能提出了越來越高的要求。

　　由此可見替独，通過系統(tǒng)的研究蔫婉，尋求新原理、新方法衬蚤，以顯著提高鏜削刀具微量進給裝置的性能及相關(guān)技術(shù)水平孕赫，對我國機械加工工業(yè)來說，既有重要的理論意義砌纸，又有可觀的實際效益玉惫。

　　1國內(nèi)外研究概況

　　1)補償裝置鏜削刀具微量進給的主要性能指標有：最小進給量(分辨率)、重復(fù)定位精度民议、線性计灌、最大進給范圍。目前國內(nèi)外研制的補償裝置各種各樣迂腔，從產(chǎn)生微量位移的方式來看钟牛，可分為兩大類：一類是利用一些特殊機構(gòu)，如偏心式和斜盤式膝擂；另一類是利用刀桿或刀夾的彈性變形虑啤，如差動螺紋式、彈性刀夾式猿挚。相對而言咐旧，第一類補償方式的機械傳遞環(huán)節(jié)較多，存在誤差的可能性較大绩蜻，因而在精密補償中的應(yīng)用受到限制铣墨。刀桿彈性變形分刀桿軸線相對主軸軸線傾斜(如差動螺紋式)和平移(如平行四邊形機構(gòu))兩種，其顯著的特點是主軸與刀桿之間為彈性聯(lián)接办绝。由此產(chǎn)生的問題是：為避免在切削中產(chǎn)生動態(tài)振動伊约，就必須在聯(lián)接時提高其剛性，因而產(chǎn)生進給運動的驅(qū)動力就相應(yīng)增大孕蝉。另外屡律，由于前者相對于后者的機械傳動環(huán)節(jié)較多，因而從避免爬行以及產(chǎn)生最小單位補償量方面來看降淮，后者有更好的應(yīng)用前景超埋，但其彈性變形由電信號,壓力油驅(qū)動，使得其可控性差铝三。彈性刀夾一般是采用斜塊推動刀夾產(chǎn)生彈性變形淑免，從而實現(xiàn)刀尖的徑向補償。由于是刀夾的彈性變形羹浪，因此暑礼，不僅補償線性較好，而且所需的驅(qū)動力相對于刀桿變形要小得多雀司，可減小整個傳動環(huán)節(jié)的不必要變形硅拆。從產(chǎn)生斜塊軸向運動的方式來看，可以分為壓電晶體及步進電機——螺母絲杠副兩種方式奉念。對于前者栗衍，它的變形是單向的，因此不能產(chǎn)生負向進給及讓刀動作鹿竭，加之本身的變形線性較差幸瓢，因而其應(yīng)用受到限制；而后者不僅能克服上述缺陷窿猿，而且還具有優(yōu)良的控制性能冀泻，因而在實際中獲得了廣泛應(yīng)用。不過囿于彈性刀夾的設(shè)計空間蜡饵，當(dāng)加工對象的孔徑較小時弹渔，其應(yīng)用受到限制。

　　綜合而言溯祸，有關(guān)鏜削刀具微量進給裝置的研究與開發(fā)存在的主要問題是：

　　a.精度指標的不高肢专，制約了相關(guān)技術(shù)的研究與發(fā)展。就目前此類裝置的技術(shù)水平而言焦辅，由于受原理和方法的限制博杖，鏜刀的微量進給精度只能達到微米級，且微量變形的驅(qū)動機構(gòu)不可避免地存在間隙以及彈性變形，不能實現(xiàn)交替正負方向(甚至于連續(xù)單向)的微米級微量進給剃根，使得此類裝置僅適用于間斷進給哩盲。如鏜削形狀誤差的補償及異形孔的加工，因為考慮到加工要求(尤其是表面質(zhì)量)狈醉，有些微量進給的性能指標至少要高出一個數(shù)量級廉油。

　　b.可靠性不高，妨礙了在工程實際中的廣泛應(yīng)用苗傅。目前此類裝置在我國工程實際中的應(yīng)用主要在尺寸誤差的補償方面紧寺，且基本上都是引進的技術(shù)，故障率高是一個普遍現(xiàn)象靶疟。究其原因虾脆，主要是機械傳動的磨損及工作現(xiàn)場的污染等。因此脂桂，在原理和方法上創(chuàng)新爹嘁，以提高鏜削刀具微量進給裝置的技術(shù)性能就顯得尤為重要。

　　2)誤差預(yù)測模型關(guān)于誤差預(yù)測模型問題梧部，早在上世紀70年代末期项驮，西安交通大學(xué)陽含和教授利用Wiener濾波對尺寸誤差預(yù)測問題作了深入的探討。上世紀80年代初期泊嗤，華中理工大學(xué)李培根教授在鏜孔的尺寸誤差預(yù)測中首先引入了Kalman濾波洛淑。該方法的一個顯著特點為：誤差預(yù)測僅需要前一步的測量信息，大大地減小了在線計算的工作量垮袭。實驗結(jié)果表明驻碉，鏜孔尺寸精度得到了顯著的改善，不僅幾乎全部的系統(tǒng)誤差得到補償转砖，而且50%的隨機誤差也得到了補償须鼎。至上世紀80年代，國際上對這一問題的研究達到高潮府蔗，其中晋控，美國的S.M.WU教授所做的工作引起了廣泛的注意，他在機械切削加工中首先引入DDS(Dynamic Data System姓赤，又稱Time Series——時間序列)方法來建立誤差預(yù)測模型赡译，對軸類零件實施DDS法控制的實驗結(jié)果表明：圓度誤差下降50%，直線度誤差下降80%不铆，圓柱度誤差下降60%蝌焚。之后，美國的J.Ni教授繼承了他的工作誓斥，在誤差預(yù)測模型中引入了自適應(yīng)控制(Adaptive Control)方法只洒。

　　需要說明的是许帐，建立在上述各種最優(yōu)控制理論基礎(chǔ)之上的尺寸誤差預(yù)測模型還沒真正獲得應(yīng)用，在實際系統(tǒng)中仍采用傳統(tǒng)的尺寸限控制方法(3s原則)毕谴。究其主要原因成畦，這類模型的參數(shù)與加工條件密切相關(guān)，需要通過一定量的試加工才能獲得彬界，而實際的加工條件又是動態(tài)變化的。因此秘鳞，尺寸誤差預(yù)測模型參數(shù)的自適應(yīng)垛夷、自調(diào)節(jié)問題將是今后應(yīng)用研究的一個重要方面，基于自學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法模型將是解決這一問題的有力工具叔人。此外致煎，有關(guān)鏜孔的形狀誤差(如圓度)預(yù)測控制問題，由于受鏜刀微量進給及實時測量技術(shù)的限制伍奏，難以建立相應(yīng)的實驗系統(tǒng)屠蚌，國內(nèi)在這一方面的研究還是空白。

　　隨著有關(guān)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展肿蚂，一些工業(yè)化國家都已形成了各自的尺寸誤差預(yù)測補償控制系統(tǒng)啊衣，這些成果主要有：瑞典Sandvik公司和意大利Marposs公司共同研制開發(fā)的Auto-Comp專用鏜床刀具補償系統(tǒng)，其微量補償裝置采用步進電機—彈性刀夾方式措找，每脈沖可補償0.002mm糖追，最大補償量0.2mm。德國Gericon-Samosatic公司研制開發(fā)的鏜削誤差補償系統(tǒng)蝗羊，在切削深度達0.4mm時藏澳，可保證得到ISO6級以上的尺寸精度，其微量進給機構(gòu)為壓力油—平行四邊形方式耀找。另外翔悠，美、日等國公司也都開發(fā)了各自的尺寸誤差自動補償系統(tǒng)野芒。

　　2研究趨勢

　　1)今后所需研究的主要內(nèi)容

　　a.微量補償裝置(包括動力頭)的開發(fā)蓄愁。其主要內(nèi)容是彈性變形體的微變形原理、主運動(切削運動)及微量進給運動(補償運動)的傳遞與合成狞悲。在滿足微量補償裝置性能指標(分辨率涝登、重復(fù)定位精度、線性效诅、補償范圍)的前提下胀滚，應(yīng)兼顧到裝置本身的可制造性乱投、可裝配性和可維護性等顷编。

　　b.測量裝置的二次開發(fā)。在現(xiàn)有成熟測量技術(shù)的基礎(chǔ)上僚魁，開發(fā)在線自動測量裝置，結(jié)合相應(yīng)的現(xiàn)場工藝等措施视樱，排除現(xiàn)場工況等環(huán)境的干擾，在滿足在線自動測量精度哼曙、測量范圍等性能指標的前提下扯涝，提高在線自動測量的可靠性。

　　c.控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)液互÷嗖拢控制系統(tǒng)包括在線自動測量信號的采集、轉(zhuǎn)換與處理匈歼，尺寸誤差預(yù)測模型(控制策略)的建立俊伯，及其它整套系統(tǒng)動作的協(xié)調(diào)與控制等。

　　d.靜態(tài)及動態(tài)試驗研究等飞校。在理論分析的基礎(chǔ)上阅酪，驗證和確定微量補償裝置的靜態(tài)性能指標(分辨率、重復(fù)定位精度汁针、線性遮斥、補償范圍)扇丛，在模擬現(xiàn)場工況條件下，進行自動預(yù)測補償控制的動態(tài)切削試驗等帆精。

　　2)關(guān)鍵技術(shù)

　　a.微量補償裝置方案的確定卓练。在微量補償裝置中，分辨率往往要求達到亞微米級襟企，考慮到自動加工中的讓刀動作，其重復(fù)定位精度一般要求達到微米級曼振，這些都對補償運動的傳遞孝仅、主運動的運動精度及其兩者的合成提出了非常高的要求珊娩，加之在加工過程中的輔助工藝措施晕财，都需要集成到微量補償裝置之中，從而導(dǎo)致微量補償裝置非常復(fù)雜姿味，影響到裝置的可制造性孔选、可裝配性、可維護性和經(jīng)濟性陡花，以致成為本項目研究開發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵及難點之一抒寂。

　　b.在線測量的可靠性問題掠剑。誤差測量信號是誤差預(yù)測模型的信息源，其精度對誤差預(yù)測的精度有著直接的影響井佑，其在線自動測量的可靠性是實際工程應(yīng)用中的主要障礙眠寿。

　　c.動態(tài)切削條件下性能指標的驗證。在目前的研究中盒发，由于受技術(shù)條件的限制狡逢，微量補償裝置的性能指標(如分辨率)主要是在靜態(tài)條件下獲得的，而更具說服力的是在動態(tài)切削條件下的驗證捅我。但切削過程的復(fù)雜性鹤叹，使得這一試驗具有很大的難度。

　　d.控制策略的確定等酥徽。控制策略的核心問題是誤差預(yù)測模型的建立铸老，其模型的適應(yīng)性及其精度對整套系統(tǒng)的性能有著決定性的影響，模型的精度指標必須與微量補償裝置的性能指標相適應(yīng)键瓢，且采用合適的控制方案签孤，才能充分發(fā)揮系統(tǒng)的整體性能。目前在工程實際中因簡單膜钓、實用卿嘲、可靠而普遍采用基于/"原則的控制方案，沒有充分利用微量補償裝置的性能拾枣，而建立在基于統(tǒng)計原理的各種最優(yōu)預(yù)測理論基礎(chǔ)之上的誤差預(yù)測模型又缺乏良好的自適應(yīng)性，其模型的精度還需要在工程實踐中進行廣泛的驗證司蔬。

　　3結(jié)束語

　　精鏜尺寸誤差預(yù)測補償控制系統(tǒng)作為一項精密加工技術(shù)姨蝴，在國內(nèi)還未開發(fā)成功，而在機械加工中有很大的需求授帕，尤其是在大批量自動線加工中尤為如此弯棠。長期以來，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)這類技術(shù)還主要依賴于進口膛灯，本項技術(shù)的開發(fā)成功下碗，將有助于國內(nèi)設(shè)備制造行業(yè)，如組合機床及自動加工線生產(chǎn)廠家提高其市場競爭能力摘形，增強相關(guān)技術(shù)應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)裝備水平。

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