专利名称：经济型数控车床的高速螺纹插补方法
技术领域：
本发明涉及数控加工技术领域，具体的来说是ー种经济型数控车床在高速切削螺纹时的螺纹插补方法。
背景技术：
在螺纹加工中，往往要经过多次往复切削才能达到所需的深度。因此，要加工出高精度的螺纹，不仅要保证每次切削中，主轴和进给轴的正确联动，而且还要保证每次重复切削的初始切削点与首次切削点重合，否则会出现乱牙现象。解决此问题的基本思路分为两步第一步通过首次切削加速过程结束并转入稳态过程的瞬间，动态采样主轴和进给轴的坐标值(0b，Xb)，将其作为同步基准点。第二步，在 后续的重复切削中，根据同步基准点和同步关系预测本次的同步点(es，xs)，然后以该点为目标,控制主轴做匀速运动,进给轴做加速运动,使主轴达到9 s的同时,进给轴达到Xs，从而实现切削轨迹为同一条螺旋线。此后按正常联动关系对主轴和进给轴进行联动控制，依次循环第二步即可保证加工螺纹不但螺距符合要求，而且其牙形的轴向位置与首次切削重
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ロ o由于经济型数控车床的主轴主要采用变频器控制，反映在螺纹加工中就是进给轴为被动轴，也就是说进给轴跟随主轴的实际位置做同步运动。因此，其同步点的预测方法为数控系统通过采样当前周期主轴的转角Qi,将其转换为下一周期的同步进给控制量Xi+1。但由于每个采样周期的主轴位置都有一个理论増量，即0i+1= Si+A 0，使得预测出的同步进给控制值偏小。此外，主轴转速的波动及伺服系统的动态特性也不能满足进给轴与主轴联动插补的要求，反映在螺纹加工中就是进给轴相对于主轴运动会产生跟随误差，使得螺纹实际加工轨迹发生变化，严重影响螺纹的加工精度，甚至产生废品。
发明内容
为了解决高速螺纹加工中进给轴和主轴不同步的问题，本发明提出ー种高速螺纹加工插补方法。该方法采用前瞻控制的思想，即在实际切削之前，通过采样上一周期的主轴转角，预测当前周期的理论转角值，然后根据这个理论值推导同步进给控制值，同时对进给轴做ー个跟随误差的补偿，从而实现主轴和进给轴的精确同步，保证多次重复切削的螺纹轨迹与首次切削产生的螺纹轨迹一致。具体方法包括以下三个步骤步骤(一)同步进给控制值的预测假设上ー采样周期i-i采样得到的主轴转角为e H，由于主轴采用开环匀速控制，每个周期主轴的理论增量A 0是已知的，这样可计算当前采样周期的主轴转角为0 i = 0 H+A 0(1-1)设螺纹导程为S，根据进给轴和主轴之间的同步关系，可计算本次同步进给控制值为
权利要求
1.一种用于经济型数控车床高速螺纹加工时的插补方法，其特征在于采用前瞻控制的思想，通过对进给轴同步进给控制值的预测和对其跟随误差的补偿，消除加工速度波动和伺服系统动态特性对螺纹加工的影响。
2.根据权利要求I所述的同步进给控制值的预测方法，其特征在于首先预测下一周期主轴的理论转角值，然后将其转化为进给轴的同步进给控制量，避免乱牙现象的产生。
3.根据权利要求I所述的进给轴跟随误差，其特征在于由于伺服系统动态特性以及主轴转速变化而引起进给轴滞后于主轴的运动。
全文摘要
本发明属于数控加工制造技术领域，具体来说是涉及经济型数控车床高速切削螺纹时的螺纹插补方法。该方法通过采样当前周期的主轴转角，预测下一周期的理论转角值，然后根据这个理论值推导出进给轴的同步进给控制量，同时依据伺服系统的动态特性，对进给轴做一个跟随误差的补偿，保证进给轴能始终跟随主轴同步运行在同一条螺旋线上，降低了主轴速度波动和伺服系统动态特性对螺纹加工质量的影响，避免乱牙现象的产生。该方法无需同步脉冲和相应的硬件电路，不但简化了硬件结构，而且有利于提高控制系统的可靠性，能够很好地应用于实际生产，对提高生产效率和螺纹质量都起到重要的作用。
文档编号G05B19/41GK102789204SQ201110132389
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者朱志浩, 樊留群, 虞敏, 赵建华 申请人:沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司