經(jīng)濟型數(shù)控車床的閉環(huán)控制

吳開旭

摘 要：經(jīng)濟型機床的運作過程中，需要較多的技術支撐，其中的閉環(huán)控制措施則是其中的典型，這一技術類別的應用與經(jīng)濟型數(shù)控車窗的運作需求相符合，而筆者則針對經(jīng)濟型數(shù)控車窗的閉環(huán)控制方式進行了相應的分析和探析，以下為詳述。

關鍵詞：經(jīng)濟性數(shù)據(jù)車床；閉環(huán)控制措施

步進式電機驅(qū)動數(shù)控車床的應用中，具備諸多的優(yōu)勢，比如，價格較低，這一數(shù)控車床類型常被稱為經(jīng)濟型數(shù)控車床，這一車床類型一般都是開環(huán)類別的，開環(huán)控制措施在實際的應用中，常會體現(xiàn)出相當程度的穩(wěn)定性、低廉以及應用手段極為成熟，除此之外，還存在著諸多的問題，也具有諸多的缺陷，較為顯著地就是精度極低，鑒于此，筆者對新型步進電機閉環(huán)控制系統(tǒng)等，最終達到車床的控制精準度。

一、對于閉環(huán)控制原理概念分析

經(jīng)濟型數(shù)控車床的閉環(huán)控制原理一般可以體現(xiàn)在開環(huán)系統(tǒng)的運作中，再加之直線光柵作為線位檢查元件，將其作為車床拖板的位移方式作為實地反饋信息，而后應用相關的軟件類型，對控制機床的內(nèi)容進行數(shù)字調(diào)節(jié)，最終再落實相應的進給運動方式。

調(diào)節(jié)氣的閉環(huán)控制系統(tǒng)的運作出現(xiàn)超時現(xiàn)象時，一般都會通過反向運動等將其中易出現(xiàn)的偏差予以抵銷，從而也會導致系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩等現(xiàn)象，這就會致使實際的控制力度不足。車窗的切削加工時，超調(diào)問題則是不允許發(fā)生的，此時，出現(xiàn)了超調(diào)問題，就應當將工件進行切削，最終還會出現(xiàn)諸多的故障問題或是報廢等[1]。

而要想更好地解決系統(tǒng)超調(diào)問題，就應當從各個層面落實措施。其一，就要應用適宜的方式對各類參數(shù)予以調(diào)節(jié)，其二，就是要在進給將要結(jié)束時，就應落實極具針對性的降頻處理方式，促使最終的刀架速度向相應的位置予以運作。這一解決措施極具穩(wěn)定性、落實方式也極為簡易、設計過程中所需的投入也會相對較少。

步進電機轉(zhuǎn)子的運作中，將會體現(xiàn)出一定的慣性和轉(zhuǎn)動能力，啟動、暫停時間較小，導致電機在實際的信號輸入中，僅過幾毫秒之后就可以達到同步的轉(zhuǎn)速，這時的信號如果切斷，那么，電機也會出現(xiàn)相應的停轉(zhuǎn)問題。

在此過程中，就要對經(jīng)濟型數(shù)控車床進行全面的考慮。尤其是在實際的改造中，更應當注重車窗的運作情況，其自身的精準度較差，將會致使導軌出現(xiàn)一定的磨損問題，使系統(tǒng)化的工作長度也會出現(xiàn)間隙不一致的問題，最終還會導致反向間隙出現(xiàn)不一致等情況[2]。

此時的數(shù)字調(diào)節(jié)如果僅僅是常規(guī)類型，那么，將會使調(diào)節(jié)參數(shù)受到相應的影響，即便暫時將參數(shù)確定下來，經(jīng)過時間的推移，也會導致機械的傳動環(huán)節(jié)出現(xiàn)相應的松動問題，此時的參數(shù)也會相應地發(fā)生改變。這時，就則應針對閉環(huán)控制過程中不常用的數(shù)字調(diào)節(jié)器，通過特殊的形式來實現(xiàn)數(shù)字器的調(diào)節(jié)，最終將數(shù)字調(diào)節(jié)門的作用體現(xiàn)出來。

數(shù)字調(diào)節(jié)門事實上，PID數(shù)字調(diào)節(jié)器的應用極為繁雜，其中不涵蓋著微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)，比例環(huán)節(jié)的系數(shù)確定一般都是1，實際的工作原理也會表現(xiàn)為指令脈沖數(shù)將反饋脈沖數(shù)大于零時，此時，打開數(shù)字調(diào)節(jié)門，最終還會對系統(tǒng)予以切實的把控，當反饋結(jié)束之后，就應當進行數(shù)據(jù)的實驗判斷。

二、借助實驗的作用，分析數(shù)控車床的運作情況

筆者針對一臺經(jīng)過改造的經(jīng)濟型車床作為案例進行分析，其型號為CK-1型閉環(huán)控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的縱向脈沖和橫向脈沖指數(shù)分別為0.02mm以及0.005mm，借助實驗的形式對其進行了下述分析。

（一）對系統(tǒng)進行精準定位

從其橫向拖板位置對其精度進行分析，可知開環(huán)系統(tǒng)的實際精度也較差，經(jīng)過分析可知，最大誤差為0.005mm，其閉環(huán)系統(tǒng)的定位穩(wěn)定性也應當盡可能保持在±0.005mm，此外，經(jīng)過實驗之后，可以發(fā)現(xiàn)給進速度帶來定位精度的影響較小，此時，可以借助軟件的作用，逐步實現(xiàn)降頻處理[3]。

（二）測定拖板反向間隙

經(jīng)過分析之后，可知車床的橫向和縱向拖板都在200mm的范圍內(nèi)實施反向間隙，同時它的水平坐標也可將拖板的實際位移情況予以分析，這時就要對垂直坐標的反向間隙通過垂直坐標的形式予以表達，具體可以應用粗實線Z對托拖板的間隙情況予以體現(xiàn)，應用細實線X對拖板的間隙予以表達，兩條線彼此之間的反向間隙將會在導軌全程呈現(xiàn)著隨機分布的狀態(tài)，所以，開環(huán)系統(tǒng)擊斃那自身具備相應的間隙補償性能，同時也會凸顯出固定量，最終也不能對隨機分布的間隙予以有效克服。

三、結(jié)束語

綜上所述，筆者對步進電機閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確的控制方式進行了相應的分析，同時它的應用也體現(xiàn)出了較高的性價比，尤其是可以切實對步進機的誤差予以克服，使系統(tǒng)的實際控制精準度和強度滿足了實際的運作需求。

參考文獻：

[1]王玉琳.經(jīng)濟型數(shù)控車床的閉環(huán)控制[J].機械制造，2014，42（12）：15-16.

[2]宋欣穎，金鳳鳴.數(shù)控車床全閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究與分析[J].機電一體化，2014，20（11）：40-42.

[3]辛艷東.西門子802D數(shù)控系統(tǒng)在機床改造中的應用[J].制造技術與機床，2016，41（5）：117-118.