过程中导轨溜板8的加工负载变化情况，该输出量将作为预见控制的未来信号输入到预见控制装置6中，以目标信号为指标，计算出作用于电液比例调压阀2的电信号，电液比例调压阀2在输入电信号的控制下会自动调整输出的液压油液流量和压力，从而调整导轨油腔I的油液压力，保证在加工载荷变化时溜板8的稳定状态。同时，有检测和反馈装置来实时检测溜板8的波动量并反馈会预见控制装置6，以不断修正电液比例调压阀2的控制电信号。
[0062]图4示出了本发明一实施例提供的一种精密液体静压导轨的三维结构图。主要包括:底座9、导轨溜板8、工件台10、轨道11、液压管路12、阀块14、管路接头13，以及未画出的油腔1、油膜9、电液比例流量阀2、CAM模块5、预见控制装置6、压力变送器4、位移传感器3、安全阀、栗组及油箱。采用预见控制方式时，并不需要在静压导轨系统中增设其他机构，而只需将原有的油腔进油路的节流阀改为电液比例流量阀2，再对电液比例流量阀2实施控制。静压导轨在工作过程中，溜板8在轨道和油腔I的支撑下浮起于油膜9上，由直线电机驱动溜板8沿轨道方向的运行。由于溜板8上方的工件台10不断受到动态加工载荷作用，产生竖直方向的加速度，引起溜板8的上下波动，这就需要电液比例流量阀2提前干预油腔I的油液压力，通过调整施加在溜板8上的力来抵抗溜板波动。与一般的控制方式不同的是，预见控制装置6是通过引入了 CAM模块5的未来加工载荷信息而提前计算出油腔I需要提供的压力，在加工载荷到来时能实现无滞后地抵抗溜板8波动。检测反馈模块采集压力变送器4测得的油腔压力变化信息和位移传感器3测得的溜板竖直方向波动量，并反馈回预见控制装置6，以不断做出修正。
[0063]预见控制装置6包括多个预见控制子装置，每个电液比例流量阀2由一个预见控制子装置控制，预见控制子装置接受预先计算好了的各油腔I将承受的分载荷及其变化趋势信息，并根据这些信息和控制目标要求输出控制信号对电液比例流量阀2的流量进行控制，而油腔I通过被控制的输入流量与油膜间隙泄漏的流量平衡，改变油腔I内的油压力，使油腔压力对溜板8产生的支撑力变化抵消预见到的加工载荷对溜板作用力的变化，这样即可减少油膜厚度随载荷变化的波动，提高机床导轨传动精度。
[0064]作为本实施例的优选方案，在上述实施例的基础上，每个所述油腔配置一个所述电液比例调压阀。
[0065]本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
【主权项】
1.一种精密液体静压导轨的预见控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:通过计算机辅助制造CAM控制系统模拟溜板的加工载荷信息，根据所述加工载荷信息获得每个油腔的切削力； 52:根据所述每个油腔的切削力，以及预设的溜板波动量，输出控制信号； 53:根据所述控制信号，通过电液比例调压阀控制油液流量，进而控制所述油腔的油压，以抵消预见的加工载荷对所述溜板的作用力，补偿油膜厚度的波动。2.根据权利要求1所述的一种精密液体静压导轨的预见控制方法，其特征在于，步骤SI包括: 511:利用瞬时刚性切削力学模型，计算得到溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点； 512:根据所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点，利用空间力学原理，计算得到每个油腔的切削力和切削力变化。3.根据权利要求1所述的一种精密液体静压导轨的预见控制方法，其特征在于，还包括以下步骤: 54:通过位移传感器测量所述溜板波动量的变化，根据所述溜板波动量的变化更新当前的溜板波动量，并执行步骤S2 ; 55:通过压力变送器测量所述油腔的油压的变化，并根据所述油压的变化，输出新的所述控制信号，并执行步骤S3。4.根据权利要求2所述的一种精密液体静压导轨的预见控制方法，其特征在于，步骤Sll包括:利用所述瞬时刚性切削力学模型，计算得到竖直方向的所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点。5.一种精密液体静压导轨的预见控制装置，其特征在于，包括: 切削力计算模块:用于通过计算机辅助制造CAM控制系统模拟溜板的加工载荷信息，根据所述加工载荷信息获得每个油腔的切削力； 控制信号输出模块:用于根据所述每个油腔的切削力，以及预设的溜板波动量，输出控制信号； 油压控制模块:用于根据所述控制信号，通过电液比例调压阀控制油液流量，进而控制所述油腔的油压，以抵消预见的加工载荷对所述溜板的作用力，补偿油膜厚度的波动。6.根据权利要求5所述的一种精密液体静压导轨的预见控制装置，其特征在于，切削力计算模块进一步包括: 溜板切削力计算单元:用于利用瞬时刚性切削力学模型，计算得到溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点； 油腔切削力计算单元:用于根据所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点，利用空间力学原理，计算得到每个油腔的切削力和切削力变化。7.根据权利要求5所述的一种精密液体静压导轨的预见控制装置，其特征在于，还包括: 溜板波动量检测反馈模块:用于通过位移传感器测量所述溜板波动量的变化，根据所述溜板波动量的变化更新当前的溜板波动量； 油压检测反馈模块:用于通过压力变送器测量所述油腔的油压的变化，并根据所述油压的变化，输出新的所述控制信号。8.根据权利要求6所述的一种精密液体静压导轨的预见控制装置，其特征在于，所述溜板切削力计算单元进一步用于利用所述瞬时刚性切削力学模型，计算得到竖直方向的所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点。9.一种精密液体静压导轨的预见控制系统，其特征在于，包括:若干个油腔、若干个电液比例调压阀、位移传感器、压力变送器、计算机辅助制造CAM控制系统、权利要求5-8任一项所述的精密液体静压导轨的预见控制装置； 其中，所述电液比例调压阀、所述位移传感器、所述压力变送器以及所述CAM控制系统均与所述预见控制装置连接，所述电液比例调压阀通过液压管路与所述油腔连接，所述位移传感器位于所述溜板一侧，用于测量溜板竖直方向的波动量，所述压力变送器连接所述液压管路且位于所述电液比例调压阀和所述油腔之间。10.根据权利要求9所述的一种精密液体静压导轨的预见控制系统，其特征在于，每个所述油腔配置一个所述电液比例调压阀。
【专利摘要】本发明公开了一种精密液体静压导轨的预见控制方法、装置及系统，该方法包括：通过计算机辅助制造控制系统模拟溜板的加工载荷信息，根据所述加工载荷信息获得每个油腔的切削力；根据所述每个油腔的切削力，以及预设的溜板波动量，输出控制信号；根据所述控制信号，通过电液比例调压阀控制油液流量，进而控制所述油腔的油压，以抵消预见的加工载荷对所述溜板的作用力，补偿油膜厚度的波动。通过采用预见控制方法提前计算了加工载荷的大小和变化情况，预先调整油腔压力，完全消除了响应滞后的问题，且能够有效减小动态加工载荷作用下的溜板波动，使得导轨传动精度更高。
【IPC分类】G06F19/00, F15B13/02
【公开号】CN105117598
【申请号】CN201510522519
【发明人】胡均平, 胡骞, 刘成沛, 王琴
【申请人】中南大学, 湖南长河机械有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月24日