伺服压力机加工运动的控制

装备

EQUIPMENT

文章编号：1672－0121（2010)06－0044－04

伺服压力机加工运动的控制

2

张得礼1，，胡育文2

（1.南京埃斯顿数字技术有限公司，江苏南京211006；

2.南京航空航天大学，江苏南京211106）

摘要：分析了S曲线加减速的动力学特性并提出其快速计算方法。根据电动伺服压力机的加工运动特点，控制系统应用S曲线加减速；提出了运动段速度的前向和后向的提前预分析处理方法和一种离散化速度这些方法使加工运动能满足系统的加速和减速的要求，实现段间高速的速度过渡。这些算法简单、衔接方法。

有效，已在最新开发的伺服压力机上得到应用。在高速加工时机床运行平稳、噪声低。

关键词：机床技术；S型曲线加减速；加工运动；伺服压力机中图分类号：TG315.51

引言

由于电动伺服压力机具有普通机械压力机和油

基金项目：江苏省博士后科研计划资助（0902116C）收稿日期：2010-09-07

作者简介：张得礼（1973-），男，博士后，从事CAD/CAM/CNC技术研究

文献标识码：B

压机不可比拟的优势，因而该项技术一出现就受到国内外学者和生产厂家的广泛关注。电动伺服压力制动器，结构简单，维护方便；能够在不机无离合器、

改变机械结构条件下，通过控制程序的改变得到所需的工作行程和冲压工艺运动，可满足不同加工材

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的目标。

（4）由于双点压力机滑块结构复杂，同时需要考装配工艺等因素，利用改变滑块结构实现滑虑加工、

块轻量化的效果有限，可以考虑使用轻质合金制造滑块。

【参考文献】

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何正嘉，李

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方，王兴松.基于Optistruct的伺服压力机机身拓扑

优化[J].锻压装备与制造技术，2007，42（6）:34-36.

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TheFiniteElementAnalysisandOptimizationofSliderinDouble-pointPress

ZHANJunyong1，HUANGJianmin1，ZHANGJinyi2

2

010年第6期

（1.JiangsuYangliGroup，PrecisionPressInstitute，Yangzhou225127，JiangsuChina；2.JiangsuYangliGroup，HeavyMachineInstitute，Yangzhou225009，JiangsuChina）

Abstract：Byanalysisofstructuralcharacteristicsandworkmodesoftheslideronthedouble-pointpress，basedonthefiniteelementcalculations，theresultshavebeenanalyzed.Thetopologyoptimizationhasbeenexecutedontheslider.Bycomparingtheoriginalsliderwiththeoptimizedone，theoptimizedprogramhasbeenverified.

Keywords：Double-pointPress；Slider；Finiteelement；TopologyOptimization

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EQUIPMENT

料和产品冲压工艺要求[1][2]。如果数控系统只对用户输入的运动轨迹进行单段处理，即每个运行段都有

速度V

减加速DC加速

E加减速

F

装备

零速度—加速—匀速—减速—零速过程，这势必影响加工效率；同时频繁的加减速也会加剧机床的磨损，影响使用寿命。本文根据用户输入的运动轨迹的位移、速度和加速度在加工前进行多个加工段间运动的平滑过渡，避免了系统频繁地加减速。段内的速度分配采用S形曲线。S型曲线加减速的动力学特

加速度A

减速

B

加加速MT1

T2

T1

T3

（a）速度曲线

T1

T2

S

减减速T1H时间T

Amax

加速

速

减加

性更好，系统运行更平滑，有利于减小机床的瞬时冲击和噪声，改善工作环境，并且降低了对伺服系统瞬态响应的要求。

加加

速加速MT1

T2

匀速

T1

T3

T1

T2

T1

H时间T

22.1

S形曲线加减速及其等效计算S形曲线加减速的动力学特性

数控机床伺服电机驱动力F、加工力Fc和进给

-Amax

减速

（b）加速度曲线

Jmax

加加速度J

加加速

减减速

加速度有如下的关系：

F-Fc≈ma

式中：m———各轴运动部件质量。

上式两边对时间t求导可得：d（F-Fc）≈mda=mj

式中：j———加加速度。

如图1所示，S形曲线的速度v（t）、加速度a（t）都是时间t的连续函数，其加加速度（jt）是阶跃函机床受力是按mj逐渐递增数，但幅值j是有限值，的，没有受力的突变。因此，机床受到的冲击小，运动平滑，噪声低，同时机床运动产生的磨损小，提高了马达和机械系统的使用寿命。2.2

S形曲线加减速的快速计算[3]

由于S形曲线加减速规律采用降速与升速段对称的曲线来实现升降速控制，如图1（a）所示，在加、减速区，其平均加速度大小都为直线MD的斜率的绝对值，这表明梯形和S形曲线加减速在加速、匀速和减速区所用的时间和所走的距离是一样的，只是在加速和减速区内，不同的采样时间对应着不同的速度值。因此，对于S形曲线加减速可用等效的梯形加减速来进行段与段间的速度调节（第3节的速度前向和后向分析处理）、段内的加减速区计算等。

设系统的最大加速度为Amax，加加速度为J，最大进给速度为Vmax，则等效梯形加速度ae要满足：

Vmax/ae≥2Amax/Jae≤JVmaxmax

否则，实际的最大加速度超过系统最大加速度Amax，这是不允许的。

3

加速MT1

T2

T1

匀速T3

T1

减速T2

T1

H时间T

-Jmax

减加速

加减速

（c）加加速度曲线

图1S形曲线型加减速的运动描述

设系统从V=0加速到最大速度Vmax所需的时间为：

T=Vmax/ae

加加速区所需的时间：T1=Amax/J

则加速区所需的时间：T2=T-2T1

具体某个速度区间的加减速仍按下文的计算公式计算。在整个加速过程中速度有：

≤

≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤

Jt若0≤t≤T1时若T1＜t≤T-T1时

若T-T1＜t≤T时

a（t）=JT1

J（T-t）

对加速度a（t）积分可得速度v（t）：

≤

≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤

v（t）=

1JT2+A（t-T）

1max1

若T1＜t≤T-T1时

Amax（t-T1）-1J（t-T+2T1）（t-T1）若T-T1＜t≤T时

2

多加工段运动速度的自适应预处理

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2010年第6

期

1Jt2若0≤t≤T1时

减减速

速 …… 此处隐藏：5358字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……