同时攻丝控制结构及调整技术

什么是敲击?

攻丝是指在孔的内壁上穿螺纹，使其与相应的螺栓或螺钉相连。

早期RTEX系统的非伺服主轴控制结构受到主轴回路系统的限制，并且在加工过程中必须在精度和速度之间进行权衡。影响加工效率，刀具磨损大，导致成本增加。伺服控制体系结构的改进一直是业界努力的目标，就是使数控机床控制器提供更精确、高速的加工特性。近年来，刚性攻丝工艺向着时间短、精度高、攻丝孔径和螺纹必须在标准公差范围内的趋势发展。

内螺纹加工是机械零件制造中的重要工序。传统的浮动攻丝机的切削方法无法预测攻丝和材料的动态特性。在苛刻的切削条件下，刀片可能会磨损或断裂，刀具的寿命会缩短。加工条件影响着工件的制造质量和性能。刚性攻丝是将速度和进给量与丝锥的螺距相匹配，并采用同步控制的方法，随着主轴的转动和进给轴的运动来切削螺纹。这种控制方法提高了节距精度，降低了内螺纹的损坏率，减少了刀具磨损的问题，提高了丝锥的使用寿命，适用于各种切削材料和切削条件。其中，刚性攻牙啄齿循环切削的路径重叠量高，对主轴旋转和伺服轴进给的同步控制性能要求较高。因此，刚性攻丝同步控制技术是机床内螺纹加工发展的重要技术之一。

刚性攻丝同步控制结构:

目前工业上广泛采用的控制方法有零相位误差补偿和交叉耦合控制等;刚性攻丝主从控制结构属于跟踪运动，即主轴与伺服轴之间的关系为直线系统架构，将主轴的位置反馈作为伺服轴的输入信号，利用响应速度快的伺服轴跟随主轴的轨迹运动。当主轴的运动受到干扰时，主轴的误差不能立即得到修正，导致后续轴运动时出现伺服滞后和跟踪误差。从理论上讲，跟踪误差值与Z轴的速度成正比，因此控制系统具有局限性。零相位误差补偿方法可以增强伺服轴的跟踪能力，改善伺服跟踪误差问题，但零相位误差补偿的缺点是以前的前馈补偿值是固定值。当加工条件发生变化或系统受到外界干扰时，如果控制系统不具备自适应调节的能力来反映系统的变化。必须手动重新调整前馈补偿值，以使控制系统保持运动精度。然而，手动调整不仅耗时，而且需要有经验的加工师傅才能完成。因此，本文将介绍刚性攻丝同步控制运动结构。采用交叉耦合控制方法主要是改善伺服滞后，调节主轴与伺服轴之间的位置误差，以减小轮廓误差，大大提高刚性攻丝加工效率和螺纹尺寸精度。

刚性攻丝同步控制技术;

控制器中刚性攻丝的同步控制可分为控制命令和控制回路两部分。G74/G84刚性攻丝时，主轴一转对应的z轴进给必须符合丝锥螺纹节距规格F/S=P，使主轴旋转和z轴直线运动必须保持相同的节距状态。主轴的转动和z轴进给不仅有速度控制，更重要的是位置控制。控制命令必须建立运动控制路径规划模块。在路径规划模块中，分别规划主轴和Z轴的插补量。根据主轴转速指令和Z轴移动距离规划运动路径后，进行线性插补。使主轴和z轴指令实现同步插补控制，随后的加减速也独立处理。并利用S曲线规划加减速曲线，改善直线加减速猛跳问题，使运动速度曲线变化平稳。减少机床的振动，减少刚性攻丝过程中刀具中断的问题。

变增益交叉耦合控制律

控制回路中的变增益交叉耦合控制方法主要不改变各轴的运动控制回路，而是将补偿器应用于各轴的控制回路。其目的不是为了提高各轴的跟踪误差，而是协调各轴的位置误差，消除两轴之间的轮廓误差，并根据不同的轨迹形式调整轮廓误差。根据各轴的位置响应建立实时位置误差计算模块，然后通过位置误差补偿模块产生相应的反馈信号。并将其分配到各轴进行补偿，使各轴的动态响应匹配，从而改善轮廓误差。位置误差计算模块中的控制器不需要修改各轴的运动控制结构，而是通过各轴的位置命令和位置反馈的误差进行位置闭环控制，位置误差补偿模块控制各轴的位置。在回路中加入可变增益CxCy，可以根据不同的轨迹形式适度调整轮廓误差增益值，然后通过PID控制律将各轴所需的误差值按比例关系补偿到相应的轴上。刚性攻丝同步控制体系考虑到主轴与伺服轴参数的不匹配以及运动过程中的不协调等不稳定因素，采用变增益交叉耦合控制对各轴的同步误差有良好的抑制作用，实现速度控制。高精度用途。