[发明专利]一种静压工作台油膜厚度调节方法

说明书

本发明属于机械工程领域，涉及一种静压工作台油膜厚度调节装置与方法。调节装置中，控制系统包括西门子840DSL数控系统和S7‑300模拟量输入输出模块，测量系统为包含电涡流位移传感器的德国米依测量系统DT3300。为了维持油膜厚度的恒定，根据控制器给出的多个不同频率和对应位移传感器检测的实际油膜厚度，采用最小二乘法建立油膜厚度与电机频率的关系模型，然后根据关系模型和目标油膜厚度值计算出所需电机频率，经信号处理后输出到变频器，从而调整变频电机的转速，改变多头泵的供油量，使油膜厚度始终处于一个最优的目标状态。

技术领域

本发明涉及机床液体静压工作台领域，具体地说是一种静压工作台油膜厚度调节装置与方法。

背景技术

液体静压工作台因其具有长期使用磨损小、加工效率高、运动平稳、润滑以及吸振效果良好等优点，在各种大型机床的工作台上得到了广泛的应用。油膜的刚度和承载能力主要取决于油膜的厚度，当工作台的载荷和液压油的粘度发生变化时会引起工作台油膜厚度的变化，影响工作台的加工精度，降低工作台运行的平稳性。因此，采用合理的控制系统和方法使液体静压工作台具有智能调节油膜厚度的能力，，使油膜厚度始终保持在最优值，将极大降低由外载荷以及液压油粘度变化对工作台工作性能的影响，保证双蜗轮消隙机构的装配精度以及齿轮中心距。

静压工作台油膜厚度的调节控制主要是通过改变电机的转速来调整油泵供油量实现的。目前，电机调速多采用直流调速技术；这种技术的控制系统虽然能满足调速要求，但存在着工作能耗大、系统维护困难等缺点。随着科技的快速发展，变频调速技术逐渐成熟，在调速方面更优先于直流调速系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种静压工作台油膜厚度调节装置与方法。该调节装置能适应工作台工况的变化，实时监测工作台运行时油膜厚度变化，实现智能调节。

本发明为解决上述技术问题的技术方案如下：

一种静压工作台油膜厚度调节装置，其包括静压工作台、控制系统、测量系统、执行机构，静压工作台中安装有静压油垫，控制系统包括西门子840DSL数控系统和S7-300模拟量输入输出模块，测量系统为包含电涡流位移传感器的德国米依测量系统DT3300，执行机构中由变频器、异步电机和多头泵组成，控制系统连接变频器，变频器控制异步电机，异步电机驱动多头泵，多头泵的每个出油头与静压油垫的油腔连接。

S7-300模拟量输入输出模块包含有D/A转换器和A/D转换器。

静压工作台由液压系统和工作台静压结构组成。

一种静压工作台油膜厚度调节方法，其步骤为：

（1）通过数控系统预设基本参数值，基本参数包括目标油膜厚度和电机的不同频率参数，通过系统代码写入或者显示屏直接输入设置来实现，数控系统采用西门子840DSL数控系统；

（2）通过数控系统每隔设定时间给出不同频率，电涡流位移传感器检测静压工作台与电涡流位移传感器探头不同的位移量，并经过 A/D 转换器得到位移量信号，对位移量信号采用最小二乘法建立油膜厚度与电机频率的关系模型；

（3）根据油膜厚度与电机频率的关系模型，通过数控系统处理生成目标油膜厚度的最优频率值，该指令是模拟量电压信号，经数控系统处理后传送给变频器，变频器根据指令控制异步电机转速，进而实现对多头泵输出流量的控制；

（4）待多头泵输出流量稳定后，通过电涡流位移传感器检测静压工作台与传感器探头当前的位移量，并经过 A/D 转换器得到位移量信号，将信号输入数控系统中；

（5）利用数控系统相应的计算模块将位移量信号转换得到实际油膜厚度值，如果实际油膜厚度超出数控系统设定的最优油膜厚度范围，数控系统将报警，否则数控系统会将实际油膜厚度显示到控制界面中。