higerman數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于慢刀精密伺服車削

1、Higerman數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于慢刀精密伺服車削數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于慢刀精密伺服車削海德盟數(shù)控技術(shù)（深圳）有限公司劉鵬眾所周知，傳統(tǒng)超精密車削僅限于加工回轉(zhuǎn)對(duì)稱型零件，其創(chuàng)成方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜面形零件的高精度加工要求。對(duì)此，一些國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)車削加工的進(jìn)刀方式進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了快刀伺服車削加工技術(shù)（FastToolServoFTS）和慢刀伺服車削加工技術(shù)（SlowToolServoSTS）。1.快刀伺服車削加工技術(shù)快刀伺服車削加工技術(shù)是通過設(shè)計(jì)

2、高頻響、高精度的刀具驅(qū)動(dòng)裝置，在主軸角度反饋的基礎(chǔ)上，控制刀具實(shí)時(shí)跟蹤工件面形的變化，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜面形零件的精密高效加工技術(shù)。快刀系統(tǒng)是一套獨(dú)立十超精密車床外的執(zhí)行裝置，超精密車床獨(dú)立運(yùn)行，加工回轉(zhuǎn)對(duì)稱部分。而快刀系統(tǒng)則讀取超精密車床主軸和X軸信號(hào)，計(jì)算進(jìn)刀量，而后控制快速響應(yīng)刀架，實(shí)現(xiàn)非回轉(zhuǎn)部分的加工。這種方式可以加工具有復(fù)雜形狀的各種異形工件，一次加工即可獲得很高的零件尺寸精度、形狀精度和很好的表面粗糙度，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精度、柔性

3、化加工，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，驅(qū)動(dòng)刀架快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)其原理主要有壓電陶瓷型、磁致伸縮型、洛侖茲力型、麥克斯韋力型，音圈電機(jī)等。其中，使用壓電陶瓷型原理配合柔性鉸鏈刀架的快刀系統(tǒng)較多，快刀系統(tǒng)響應(yīng)頻率較高，但行程普遍較短，大多數(shù)快刀裝置的行程都在1mm以下，限制了其加工范圍。并且滯后問題會(huì)造成跟蹤性能下降，主軸位置估計(jì)誤差將引起加工輪廓混淆。2.慢刀伺服車削加工技術(shù)直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)技術(shù)使機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)擺脫了絲杠驅(qū)動(dòng)本身存在的一系列不

4、利因素，如安裝誤差，絲杠彎曲，滾珠跳動(dòng)，制造誤差，螺母預(yù)緊差異以及摩擦、問隙死區(qū)、微反沖、螺距誤差和彈性效應(yīng)等非線性因素。另外，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)還具有加減速性能好、動(dòng)態(tài)剛度高、進(jìn)給行程不受限、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和清潔免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。因此，隨著直線電機(jī)伺服技術(shù)的發(fā)展，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)迅速在超精密機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用，直線伺服軸往復(fù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的能力得到了大幅提升。此時(shí)人們認(rèn)識(shí)到可以通過將車床主軸運(yùn)動(dòng)由控制速度改為控制位置（此時(shí)稱為C軸），利用CXZ三軸聯(lián)動(dòng)帶動(dòng)車刀

5、相對(duì)于工件在極坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)系內(nèi)實(shí)現(xiàn)種方式采用很多微小線性段逼近曲線形狀，節(jié)點(diǎn)處速度不連續(xù)，要實(shí)現(xiàn)較高的插補(bǔ)精度需要更小的線段和更密的節(jié)點(diǎn)。在慢刀伺服超精密車削復(fù)雜曲面時(shí)，數(shù)控程序?qū)?huì)非常大，要求數(shù)控系統(tǒng)在單位時(shí)間執(zhí)行更多的小程序段，這就對(duì)數(shù)控系統(tǒng)吞吐量提出了極為苛刻的要求，使用更加先進(jìn)的插補(bǔ)算法是慢刀伺服車削必須考慮的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。圖1傳統(tǒng)車削與慢刀私服車削原理對(duì)比圖2慢刀私服車削典型機(jī)床布局綜上所述，除了高精度位置伺服主軸（C軸）