[发明专利]控制工具对工件定长切割的加工方法、切割装置和机床

说明书

本发明涉及控制工具对工件进行定长切割的加工方法以及切割装置和机床。加工方法包括：检测工件的位置获得测量位置信号；检测工具的切割状态参数对测量位置信号进行惯性滤波得出第一滤波值；由测量位置信号和第一滤波值获得第二滤波值；由第一滤波误差、第二滤波值和切割状态参数计算出控制补偿值；将第一滤波值和控制补偿值引入工具的虚拟主轴模型中，计算出用于切割过程的控制信号。本发明解决了在切割过程中单纯使用惯性滤波处理加工工件的位置信号导致切割精度难以满足相关要求的技术问题，通过基于滤波位置进行补偿，使得切割工具在非切割点的速度平滑、震动微小，在剪切点的切割准确性提高，进而明显提高所加工工件的质量。

技术领域

本发明涉及工件加工领域，具体地，本发明涉及控制工具对工件定长切割的加工方法、切割装置和机床。

背景技术

在工具对工件进行定长切割时，特别是在飞剪切割钢板的情况中，钢板飞剪需要使用编码器来检测钢板的速度和位置，再通过伺服电机来跟踪钢板的位置。飞剪的旋转速度根据剪切目标长度的不同分别具有同步段、加速段、减速段。例如，剪切的钢板长度小于飞剪周长时，飞剪需要在运行过程中加速，即加速段。钢板在进入飞剪机前，经过了开卷、较平等工序，钢板的速度并不是完全稳定的。钢板速度具有20～100mm/s的波动。这种波动会导致设备的明显震动。

在传统的控制方法中，测量轮编码器通常会使用10～60ms的惯性滤波。虽然编码器位置值经过惯性滤波后降低了速度的波动，但是无法准确反映工件的真实位置。惯性滤波也会产生其它不利影响，例如，加速段剪切长度过长，减速段剪切长度过短的问题。目前较常见的编码器处理方法是使用惯性滤波和实际值外推相结合。这种方法能够针对加速段剪切长度过长，减速段剪切长度过短有一定的改进效果。但是惯性滤波的误差依然无法消除。

发明内容

本发明提供了控制工具对工件定长切割的加工方法、切割装置和机床，以至少解决在切割过程中单纯使用惯性滤波处理加工工件的位置信号导致切割精度难以满足相关要求的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了通过工具对工件进行定长切割的加工方法，该加工方法包括：检测工件的位置获得测量位置信号；检测工具的切割状态参数；对测量位置信号进行惯性滤波得出第一滤波值。该加工方法还包括：由所述测量位置信号和第一滤波值实数相减计算出第一滤波误差；对所述第一滤波误差进行滑动平均滤波得出第二滤波值。由第一滤波误差、第二滤波值和切割状态参数根据以下公式计算出控制补偿值：

d＝a*(b-c)+c，

其中，a:由所述切割状态参数计算出的切割点补偿系数；

b：所述第一滤波误差；

c：所述第二滤波值；

d：所述控制补偿值。

将第一滤波值和控制补偿值引入工具的虚拟主轴模型中，叠加计算出用于切割过程的控制信号。工具的控制器根据接收的控制信号调整工具的运行状态从而对工件进行定长切割。

以这样的方式，由于通过进行滑动平均滤波而得到的第二滤波值能够弥补信号在经过第一滤波后的缺失，所以使得补偿计算能够更加精确。测量位置信号和第一滤波值是两个实数位置值，两者之间的相减是实数相减。此外，在本发明的范畴中，滑动平均是数学平均。

基于该技术方案，解决了在切割过程中单纯使用惯性滤波处理加工工件的位置信号导致切割精度难以满足相关要求的技术问题。通过基于滤波位置进行补偿，使得切割工具在非切割点的速度平滑、震动微小，在剪切点的切割准确性提高，进而明显提高所加工工件的质量。

对于惯性滤波而言，通过使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器功能的能够降低系统成本。惯性滤波是滞后环节，能够使得信号的变化更加平滑，在此，能够减少位置信号的波动。