大型薄壁構(gòu)件鏡像加工的輪廓控制研究.pdf

1、隨著我國航天工業(yè)的蓬勃發(fā)展和航天任務的日漸復雜，對于運載火箭運載能力的要求日益提高。大尺寸薄壁結(jié)構(gòu)件是重載火箭、大型飛機等國家重大型號產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。該類零件往往具有幾何尺寸大、剛度低、形狀不規(guī)則、材料去除比重高、加工周期長等制造特點。為滿足大型薄壁構(gòu)件的銑削加工要求，系統(tǒng)采用鏡像加工方式。
　　本文對薄壁構(gòu)件鏡像銑削加工裝備的數(shù)控系統(tǒng)進行了整體設(shè)計，并針對系統(tǒng)串聯(lián)軸末端刀具運動軌跡的輪廓控制進行了研究。根據(jù)薄壁構(gòu)件鏡像加工裝備

2、的技術(shù)指標與功能要求，對數(shù)控系統(tǒng)進行了整體規(guī)劃?；陂_放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計理念，采用“IPC+運動控制器”的控制結(jié)構(gòu)。設(shè)計了系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)、全閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)及進行了電機選型；設(shè)計了控制系統(tǒng)的總體模塊化軟件結(jié)構(gòu)，包括用戶管理、運動控制和通訊模塊規(guī)劃。針對伺服系統(tǒng)在鏡像加工中的輪廓控制問題，將其簡化為雙軸伺服系統(tǒng)的輪廓控制問題，提出了一種改進的輪廓誤差估計模型并與經(jīng)典輪廓誤差估計模型進行對比；提出了基于交叉耦合結(jié)構(gòu)的輪廓控制器用于提高輪廓控制

3、精度。采用 Matlab/Simulink軟件環(huán)境對多種輪廓誤差估計模型、是否采用交叉耦合結(jié)構(gòu)及采用多種輪廓誤差估計模型的交叉耦合輪廓控制器進行了對比仿真，并進行了數(shù)據(jù)分析。實驗結(jié)果表明改進的輪廓誤差估計模型估計效果明顯更接近真實輪廓誤差值，基于改進輪廓誤差估計模型的交叉耦合輪廓控制器能夠明顯提高系統(tǒng)輪廓控制精度。最后，為驗證提出的改進輪廓誤差估計模型的精確性及交叉耦合輪廓控制方法的有效性，采用了數(shù)控十字滑臺配合LabVIEW軟件環(huán)境的

4、雙軸伺服輪廓控制系統(tǒng)，并在其上進行輪廓誤差估計和雙軸輪廓控制實驗。實驗結(jié)果表明改進的輪廓誤差估計模型能夠有效提高輪廓誤差估計效果，相比傳統(tǒng)切線法估計模型，改進的輪廓誤差模型估計偏差平均值、最大值及均方根值分別減小了64.47%、52.89%和62.50%；基于改進輪廓誤差估計模型的交叉耦合輪廓控制器能夠明顯提高系統(tǒng)輪廓控制精度，相比無交叉耦合結(jié)構(gòu)、基于切線法和內(nèi)切圓法的交叉耦合輪廓控制器，輪廓誤差均方根值分別減小了89.61%、48.3