[发明专利]一种五轴龙门数控加工中心的切削颤振抑制智能控制方法

说明书

本发明公开了一种五轴龙门数控加工中心的切削颤振抑制智能控制方法，基于机床各进给轴转速信息检测，并根据在线快速傅里叶变换结果，分别计算自适应陷波器中心频率、宽度参数以及深度参数，将该自适应陷波器模块嵌入伺服电机控制电路，对进给伺服电机电流振动频率进行陷波，达到切削振动抑制的目的。从而，减少机床进给轴的在切削加工过程中的切削振动，提高工件加工质量，提高刀具使用寿命，进而提高生产效率。

技术领域

本发明涉及机床的数字控制技术领域，尤其涉及一种五轴龙门数控加工中心的切削颤振抑制智能控制方法。

背景技术

机床在进行产品切削加工时，因工件外形复杂、内部组织不均匀，切削用量及机床转速选择不合适等原因，容易引起切削振动。切削振动会影响正常的运动轨迹，进而降低加工工件表面的质量和尺寸精度；此外，振动影响刀具的正常切削条件，从而降低刀具的使用寿命，进而导致生产效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应陷波器技术，用以抑制机床切削过程中各进给轴产生的切削振动。针对机床进给轴运动链振动抑制，实时采集各进给轴的速度信息，对速度信息进行在线快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)，当速度信息在频域内谐波超过某一阈值时，启动伺服驱动器内部陷波功能，对进给伺服电机电流的谐振频率进行陷波，从而达到切削振动抑制的目的。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种五轴龙门数控加工中心的切削颤振抑制智能控制方法，采用自适应陷波器进行切削颤振抑制，所述陷波器包括：转速检测模块、振动频率检测模块、速度环PI调节模块、自适应陷波器模块、电流环PI调节模块，所述转速检测模块，用于与永磁同步电机连接，实时检测各进给轴空间位置信息，计算获得转速信号ω和转子反馈速度ω_fdb；所述振动频率检测模块，接收转子反馈速度ω_fdb与转速参考值ω_ref的差值，对转速差值进行快速傅里叶变换，用于计算振动频率；所述速度环PI调节模块，用于对给定的速度参考值ω_ref和所述转速检测模块输出的转子反馈速度ω_fdb做差后的信号进行PI调节后输出电流参考值i_ref；所述自适应陷波器模块，用于对接收的参考电流i_ref进行自适应陷波处理，得到陷波处理后的电流i^*；电流环PI调节模块，用于对接收的经陷波处理后的电流i^*进行PI调节生成参考电压U_ref。

更进一步地，所述自适应陷波器模块采用双T型三参数陷波滤波器，其传递函数为：

其中，f为陷波器陷波中心频率，单位：赫兹(Hz)；ε为陷波器陷波宽度，即以陷波中心频率为中心幅值下降3dB时的两侧的宽度，单位：赫兹(Hz)；ξ为陷波器陷波深度，即陷波前后陷波中心频率处的幅值比值。

更进一步地，所述自适应陷波器模块包括陷波器中心频率计算单元、陷波器宽度参数计算单元、陷波器深度参数计算单元，其中：

所述陷波器中心频率计算单元，用于根据输入的所述振动频率检测模块输出的振动频率f₀，可得到自适应陷波器中心频率f＝f₀；

所述陷波器宽度参数计算单元，设定信号阈值H_t，超过阈值的频率点即认为会引发振动，同时计算设定阈值对应的频率点f₁、f₂，并计算陷波器中心频率f₀与两阈值频率点差值，并取二者较大值的两倍作为陷波器宽度参数，即：

ε＝2*max(f₀-f₁,f₀-f₂)