[发明专利]一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法及系统

说明书

本发明提供一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法，通过磨削力自适应控制系统对端面数控磨床进行PID闭环控制，包括以下步骤：磨削力自适应控制系统获取端面数控磨床上实时产生的砂轮转速、磨削深度和进给速度，导入预先训练好的磨削力辨识模型中进行分析，得到相应的磨削力，并将磨削力导入预设的PID控制器中进行磨削力偏差值的辨识，且将辨识值输出为端面数控磨床上预设进给电机的控制增量，以控制端面磨削过程中砂轮的轴向进给速度及轴向进给量。实施本发明，不能解决现有磨削力控制方法所存在的不足之处，提高端面磨削加工效率、降低生产成本，并有效保护机床和砂轮。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法及系统。

背景技术

在传统数控端面磨削加工过程中，端面磨床根据工艺人员编制的程序进行加工，且加工过程中所需要的磨削参数(如砂轮进给量、进给速度、主轴转速等)都是在编制程序时确定的。然而，工艺人员在编制数控程序时，无法准确预测实际加工中出现的一些因素(如加工余量不一致、砂轮磨损、磨削力变化)对加工结果的影响。因此，要在加工过程中对磨削参数进行手动修整，从而大大降低了生产效率。

随着计算机技术的高速发展，对各个科学领域都产生了深远影响。为了解决前文所述问题，自适应数控加工技术结合计算机技术开始逐步应用于端面磨削加工领域。自适应是指在处理和分析过程中为了得到最优的结果，系统根据数据自身特征自动调整处理顺序、处理方法、约束条件或边界条件，使其与所处理数据的统计分布特征、结构特征相适应。自适应数控加工技术能够根据当前机床的负荷能力自动调节加工参数，在不影响产品质量的前提下提高生产效率。

在端面磨削过程中，磨削力是一个表征磨削加工情况的主要参数，对加工效率、加工精度、机床和刀具的性能有着重要的影响。目前，磨削力控制方法存在以下问题：监测信号单一且干扰信号强，磨削力在线辨识度低；调控方式单一，磨削力影响因素多，单一调控某一参数，无法保证磨削力控制效果。

因此，有必要提出一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法，能解决现有磨削力控制方法所存在的上述不足之处，提高端面磨削加工效率、降低生产成本，并有效保护机床和砂轮。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法及系统，能解决现有磨削力控制方法所存在的不足之处，提高端面磨削加工效率、降低生产成本，并有效保护机床和砂轮。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法，通过基于端面磨削的磨削力自适应控制系统对端面数控磨床进行PID闭环控制，所述方法包括以下步骤：

所述磨削力自适应控制系统获取所述端面数控磨床上实时产生的砂轮转速、磨削深度和进给速度；

所述磨削力自适应控制系统将所获取的砂轮转速、磨削深度和进给速度，导入预先训练好的磨削力辨识模型中进行分析，得到相应的磨削力，并将所得到的磨削力导入预设的PID控制器中进行磨削力偏差值的辨识；

所述磨削力自适应控制系统将辨识值输出为所述端面数控磨床上预设进给电机的控制增量，以控制端面磨削过程中砂轮的轴向进给速度及轴向进给量。

其中，所述磨削力辨识模型是基于BP神经网络所构建得到的，其采用遗传算法进行优化。

其中，所述磨削力辨识模型所包含的输入层节点数为3，输出层节点数为1，隐含层节点数为6。

本发明实施例还提供了一种基于端面磨削的磨削力自适应控制系统，其对端面数控磨床进行PID闭环控制，包括磨削力测力仪、磨削力辨识设备和进给电机控制器；其中，

所述磨削力测力仪，用于获取所述端面数控磨床上实时产生的砂轮转速、磨削深度和进给速度；