基于多差异目标约束的数控车床进给精度控制

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CNC Lathe Progress Accuracy Control Based on the Many Diferencesof the Target ConstraintYan Yonghong(Information Engineering，Faculty of Engineering in Wuchang，Wuhan 430065，China)Abstract：The application of numerical control lathe in our country more widely，but the current numerical control lathecontrol precision is dificult to satisfy the requirement of some complex process parts.In order to solve this problem，thepaper proposes a kind of used in CNC lathe feed accuracy control of many diferences target constraint algorithm，on thelathe feed need to be controled in the multiple diference variable constraint.ensure that accords with a requirementcompletely in various constraint conditions，the greatest degree of satisfaction of the optimal solution of the conditions，warranties lathe control precision accurate，later computer simulation experiments show that this control algorithm canvery good coordination lathe feed more than the constraint conditions，the control accuracy have been significantly im-proved。

Key words：many diferences goal；eonstraint；CNC lathe；progress随着社会生产和科学技术的发展，机械制造业的生产技术也不断地提高，对工业产品的精密度要求也越来越严格。传统的普通车床只能生产简单粗糙的工业产品，不能满足日益强大的市抄济的要求。当代企业要想具备强大的竞争力，需要增强生产设备的技术指标，提高生产效率和产品质量。数控机床具有自动化性能、优异的精准度、灵活多样的功能以及高效的数控技术，已经成为制造业自动化的核心技术l3l。数控车床通过数控技术、微电子技术、自动检测等技术，能够生产小批量、高精度、形状复杂、高效率的产品。同传统车床相比，数控车床的优点是：可加工曲面复杂的零件；自动化程度高；加工效率高；加工精度准确；可进行自动报警；自动修补 。

1 约束原理本文提出的用于数控车床进给精度控制的多差异目标约束的算法的具体的过程如下：假设车床存在m种预备约束规范，且在以往5时期的约束大小是：H ， ， i1，2，，m)收稿 日期：2012-10-31作者简介：晏永红(1969-)，女，武汉人，本科，讲师，研究方向：电气工程及自动化。

第4期 晏永红.基于多差异目标约束的数控车床进给精度控制 187表1经验公式齿根最大弯曲应力计算结果Table l Experience formula root maximum bending stresscalculation results表2经验公式轮齿变形计算结果Table 2 Experience formula tooth deformation calculation results图1车床进给控制系统的组成Fig.1 Lathe feed control system composition- 图2车床进给结果的模拟结果Fig.2 Lathes feed the results of the simulation results图3 误差统计Fig.3 Error statistics若A表示第i种进给的风险：SA产 1 uo(i1，2，，m)表示第 种风险进给的方差：； (2)第 两种风险约束规范的协方差：. (u -A )( -A ) (3)Xi表示发生第i种风险的概率，则进给i在以往S时期 生的风险，如公式(4)所示∑ 。 ∑ ，∑F(x)丁1∑∑ iuoxSA (4)相应的方差是 ：( ) 1∑(∑XiUi-∑ ) s∑ (5)式中， ( ， )s表示条件比例向量，A(A ，A，Am)表示期望条件向量，∑( )～则其目标函数用公式(6)表示：f ( ) ( (6)IMing2(x)W( )车床进给控制系统的结构图，如图1所示。

x表示某时刻的进给约束条件，则总体车床的进给约束是：(7)其中，0≤ ≤1( 1，2，，m) (8)车床在进给时需要全面分析各个风险的最大和最小比例，确定合理的约束条件，则有：Pi

2 算法设计假设已知的进给约束条件是X - ，z(魁)表示条f 被控制的数目，有：(魁)Ityly

3 计算机仿真实验及分析通过仿真实验验证本文算法的有效性。仿真实验环境是：FEDEP计算机仿真系统，aSPentium计算机组成80 M局域网，各计算机配置WindowsXP操作系统，使用Visual c6.0开发软件。实验样本是某高精度齿轮的车床进给过程，设置进给精度为4个目标类，各类形成8个目标，共计32个目标。从实验仿真获取的结果数据中提取8个模拟数据，同实际进给情况进行分析对比，结果用图2描述。

分析图3可得，齿轮不同位置的轨迹最大误差率为7%，最小误差率为4%，轨迹误差率相差不大，未出现明显的波动。说明本文算法模型的车床进给结果误差率较小，较为精准。

使用本文算法对车床进给获取的齿轮精准度进行分析，结果图4所示。

分析图4中齿轮的齿根最大应力以及齿轮变形度，可得使用本文算法模型获取的齿根最大弯曲应力是40.251 MPa，齿面变形是3.312 um。通过经验公式分别对比其它算法和本文算法的齿根最大应力以及齿面变形的运算结果，分别用表1以及表2描述。

分析表1可得，本文算法的最大弯曲应力为40.251MPad于其它方法，并且各方法之间的运算结果偏差较小，最大偏差率是3.32%。从表2可得，本文算法的齿轮变形运算结果为3.312位小于其它几种算法之间，并且各方法之间的运算结果偏差较小，最大为0.22 um，最大偏差率是5.53%。因此可得，齿轮的变形偏差率与齿根的最大弯曲应力的偏差率相差不大，未出现明显的偏差。说明使用本文算法的约束方法对车床进给中待调控的多种差异变量进行控制时，能够确保相应的约束条件满足目标最佳解的要求，提高了车床的控制精准度。因此可得，本文提出的多差异目标约束方法能够提高数控车床进给控制的精度，具有-定的应用价值。

4 结论本文提出-种用于数控车床进给精度控制的多差异目标约束的算法，对车床进给中需要控制的多个差异变量进行约束，保证在各种约束完全符合要求的条件下，最大程度地满足最优解的条件，保证车床的控制精度准确。后期的计算机仿真实验证明，这种控制算法能够很好地协调车床进给中的多个约束条件，控制精度有了明显地提高。