基于嵌入式深孔鉆削的液壓伺服控制

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1、基于嵌入式深孔鉆削的液壓伺服控制基于嵌入式深孔鉆削的液壓伺服控制葉琳，劉昆，邱龍輝(青島科技人學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266061)摘要:介紹了基于ARM處理器的深孔鉆削加工的液壓伺服控制嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計,重點分析了系統(tǒng)的構(gòu)成和控制的策略等.控制策略采用模糊控制算法實現(xiàn)，充分利用了嵌入式系統(tǒng)具有功耗低，體積小，集成度高等特點,改進(jìn)了深孔鉆削加工的液壓伺服控制系統(tǒng)，具有較高的實用價值.關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);深孔鉆削;模糊算法;液壓伺服控制中圖分類號:TH37文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AHydraulicServo-controlbasedonEmbeddedDeep一holeDrilling

2、YELin,LIUKun,QIULonghui(CollegeofElectromechanicalEngineeringjQingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266061,China)Abstract:Thispaperdescribedthedesignofembeddedhydraulicservocontrolsystemofdeep-holedrillingbasedonARMprocessor,andmainlyanalyzedtheconstructofsystemandthecontrollingst

3、rategy.Thefurryalgorithmwasadoptedinthesystem.ltisusefulwiththeadvantageofsmallsize,lowpowerconsumption,highcontrolaccuracyandgoodreliability.Keywords:Embeddedsystem,Deep一holedrilling,Furryalgorithm,Hydraulicservocontrol深孔加工技術(shù)可定義為:使用一定壓力的冷卻潤滑液及排屑系統(tǒng)，采用導(dǎo)向良好的深孔刀具，機(jī)床和能有效控制其加工穩(wěn)定性的附加裝置，達(dá)到高效，高精度地

4、加工深孔的目的.隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，深孑L零件在材質(zhì)及毛坯制造，刀具材料，深?LJJJJ工機(jī)床,基礎(chǔ)理論研究和檢測等方面都有了較大的進(jìn)展.但是現(xiàn)代深?LJJI］工技術(shù)的發(fā)展仍面臨著多品種，小批量，新型工程材料及愈來愈高的精度要求的挑戰(zhàn).同一般的鉆削加工相比，深孑L鉆削存在著排屑難,導(dǎo)向難，冷卻潤滑難等問題.為了避免在深孔鉆削過程中由于工件材料的不均勻，鉆頭的磨損及扭矩和軸向力的大幅度變化而引起鉆頭的縱向彎曲，偏移，甚至折斷等現(xiàn)象,本文提出采用液壓伺服控制的方式，通過對進(jìn)給量控制，間接控制扭矩和軸向力的變化，從而實現(xiàn)對深孔鉆削過程屮穩(wěn)定性的控制，提高深孔鉆削的質(zhì)量和生產(chǎn)率.1

5、嵌入式液壓伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計1.1動態(tài)鉆削力的產(chǎn)生及影響因素動態(tài)鉆削力的產(chǎn)生及影響因素主要可以分為以下幾個方面：1）機(jī)床，工件以及加工過程控制系統(tǒng)的動態(tài)特征是形成深孔鉆削動態(tài)鉆削力的主要原因；2）誤差，工件安裝不正及機(jī)床運動誤差（包括主軸回轉(zhuǎn)誤差）等引起的動態(tài)鉆削力；3）由于工件材料金相組織分布的不均勻性造成材料內(nèi)部各空間位置上的硬度不一致，使得加工過程中作用在刀刃上的力不斷變化，從而引起動態(tài)鉆削力；4）鉆削加工中，刀具與工件，刀具與切屑之間都存在著高速的相對運動，其總的效應(yīng)表現(xiàn)為產(chǎn)生近乎于白噪?yún)鸬膭討B(tài)鉆削力；5）加工過程中切屑的形成，變形以及折斷引起的動態(tài)鉆削力.由于存在

6、以上因素的影響，將使深孔鉆削加工處于一種復(fù)雜的動態(tài)變化之中?為了提高機(jī)床切削的穩(wěn)定性，除了在機(jī)床設(shè)計，制造時采取一些方法改善機(jī)床的性能外，還可以在機(jī)床切削過程中，通過對影響機(jī)床穩(wěn)定性的切削參數(shù)做相應(yīng)的控制來達(dá)到目的.由金屬切削原理可知：鉆削過程的軸向力：F一9.8CFdoFfFKF扭矩：T—9.8CTdol,fTKT式中,C,C為切削補(bǔ)正系數(shù);z,Y,,3/7,Y為切削指數(shù);K,K為修正系數(shù);d.為孔徑;f為進(jìn)給J^L里.由上面公式可以看出，在孔徑一定的情況下，要控制軸向力或扭矩的大小，必須控制進(jìn)給量.1.2系統(tǒng)控制原理及組成木系統(tǒng)采用嵌入式液壓伺服控制的方法，對進(jìn)給量進(jìn)行

7、控制，間接控制軸向力和扭矩的變化，其系統(tǒng)原理如圖1所示.ARM嵌入式處理器是具有極低功耗,極低成本的高性能處理器,具有十分卓越的性能，不僅運算《新技術(shù)新工藝》？數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備2011年第1期?37?速度快（超過0.9MIPSPMHZ）,精度高（32位），而且便于實時操作系統(tǒng)的移植，真正成為實時多任務(wù)系統(tǒng).SamSungS3C2440是SamSung公司推出的基于16/32位ARM9TDMI—SCPU採用專業(yè)穩(wěn)定的CPU內(nèi)核電源芯片和復(fù)位芯片來保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，即1個10M以太網(wǎng)