機床主軸負載轉(zhuǎn)矩實時監(jiān)控與實驗研究.pdf

1、在實際的切削加工中，由于粗加工毛坯表面余量不均勻、材料材質(zhì)的差異、刀具磨損狀態(tài)不同等因素影響，只能采用保守的切削參數(shù)和經(jīng)驗化調(diào)整。由于切削過程是一個強非線性、不確定性的復雜動態(tài)過程，受周圍環(huán)境和工況影響較大。主軸負載的頻繁波動將會降低主軸的壽命和加劇刀具磨損，也一定程度制約了零件質(zhì)量和加工效率。目前，切削力實時監(jiān)控已經(jīng)成為加工過程監(jiān)控的一種手段。然而，采用測力儀直接測量三維力一般用在實驗階段，對加工環(huán)境要求較高，很難符合實際工程的需求。

2、因此本文以西門子840D數(shù)控系統(tǒng)為基礎，研究了基于開放式數(shù)控系統(tǒng)提供內(nèi)置測量裝置實時對機床負載轉(zhuǎn)矩監(jiān)測，并提出了不平穩(wěn)工況下的控制方法。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，分析其軟硬件結(jié)構(gòu)。對比了三種信息采集方法的優(yōu)缺點。研究了數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部變量的存取形式及系統(tǒng)配置的OPC UA（OPC Unified Architecture）服務器。并在開放式數(shù)控系統(tǒng)下，提出了基于OPC UA的機床狀態(tài)監(jiān)

3、控總體架構(gòu)。
　?。?）分析了切削負載的產(chǎn)生和傳遞路徑，論述了主軸負載波動的表現(xiàn)形式。設計了兩種試驗方案來模擬實際加工過程的復雜工況，通過設計單因素實驗分析各因素對主軸負載波動產(chǎn)生的影響。并利用正交實驗及灰色關聯(lián)分析得出因素之間的權重分配。
　?。?）通過基礎實驗研究，建立了主軸負載轉(zhuǎn)矩與工況參數(shù)之間的映射模型。提出基于NARMA-L2的動態(tài)模型來預測主軸負載轉(zhuǎn)矩變化。提出了不同工況環(huán)境來采取不同的控制策略，并基于西門子84