【技术实现步骤摘要】
一种基于力控制的椭圆振动切削加工方法
本专利技术涉及椭圆振动切削加工方法，特别涉及一种基于力控制的椭圆振动切削加工方法。
技术介绍
椭圆振动切削加工技术作为加工难加工材料和表面微织构的一种性能优越的加工技术，受到了广泛关注和研究。椭圆振动切削是在切削运动中附加一个椭圆轨迹的运动，在一个椭圆切削的周期里，刀具一部分时间切削加工，另一部分刀具与切屑分离，能够达到减小摩擦力和切削热的效果，同时延缓了刀具磨损，提高刀具寿命，加工质量也得到了提升。为了有效地改善椭圆振动切削装置的加工性能，研制一种适用于装置的控制系统至关重要。椭圆振动切削控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统，开环控制系统工作频率高，响应快，不存在基于传感器检测的反馈回路，因此运动精度不是很高。闭环控制下的椭圆振动切削装置运动精确，综合性能良好，但需要安装高精度的传感器。现有的椭圆振动控制方法是位置控制方法，利用电容式位移传感器采集的椭圆振动切削装置刀尖的位置信息，结合不同的控制算法，实现闭环控制。“三维椭圆振动切削运动控制的研究”一文针对自行研制的三维椭圆振...
【技术保护点】
1.一种基于力控制的椭圆振动切削加工方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)将压电式动态力传感器检测到的实际切削力和电容式位移传感器检测到的椭圆振动切削装置刀尖实际输出位置输入到环境参数估计器中，由环境参数估计器估算出当前的环境刚度系数和未变形环境位置；/n(2)根据上述估算得到的两个环境参数，利用期望位置生成模型得到椭圆振动切削装置刀尖的理想输出位置；/n(3)将实际切削力和期望切削力的差值以及(2)中得到的理想输出位置输入改进的阻抗模型中，根据改进的阻抗模型计算需要补偿的位置偏差，该位置偏差对理想输出位置进行干扰，从而形成新的当前应输入内环位置控制器的期望输出位置，所...
【技术特征摘要】
1.一种基于力控制的椭圆振动切削加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将压电式动态力传感器检测到的实际切削力和电容式位移传感器检测到的椭圆振动切削装置刀尖实际输出位置输入到环境参数估计器中，由环境参数估计器估算出当前的环境刚度系数和未变形环境位置；
(2)根据上述估算得到的两个环境参数，利用期望位置生成模型得到椭圆振动切削装置刀尖的理想输出位置；
(3)将实际切削力和期望切削力的差值以及(2)中得到的理想输出位置输入改进的阻抗模型中，根据改进的阻抗模型计算需要补偿的位置偏差，该位置偏差对理想输出位置进行干扰，从而形成新的当前应输入内环位置控制器的期望输出位置，所述改进的阻抗模型是在传统阻抗模型中加入PI补偿环节，以快速修正外环回路的响应和干扰，减小力跟踪稳态误差；
(4)这一新的期望输出位置与实际输出位置的差值输入到内环位置控制器中进行位置闭环控制，内环位置控制器输出正弦电压值以驱动椭圆振动切削装置进行振动切削。
2.根据权利要求1所述的基于力控制的椭圆振动切削加工方法，其特征在于：所述环境参数估计器采用遗忘因子递推最小二乘法，公式如下：
γ(k)＝1/[1+xT(k)P(k-1)x(k)]
其中，k表示当前时刻，k-1表示上一时刻，ke为环境刚度系数，xe为未变形环境位置；x为电容式位移传感器检测的椭圆振动切削装置刀尖的实际输出位置，fa为压电式动态力传感器检测的椭圆振动切削装置刀尖处切深方向的切削力，P11、P12、P21、P22分别为协方差矩阵P每项的值，λ为遗忘因子，
算法开头的和P的初始值通过开始的两个数据点获得，由下式直接求解
其中，
3.根据权利要求2所述的基于力控制的椭圆振动切削加工方法，其特征在于：所述期望位置生成模型通过动态阻抗模型和环境模型推导得出，动态阻抗模型和环境模型分别采用和fa＝ke(xa-xe)，
其中，m、b、k分别表示阻抗模型中的目标惯性系数、目标阻尼系数、目标刚度系数，xa、分别表示椭圆振动切削装置刀尖的应输入内环位置控制器的期望位置、速度、加速度，xi、分别表示椭圆振动切削装置刀尖的理想输出位置、理想速度、理想加速度，e表示期望切削力和实际切削力的差值，即e＝fi-fa，fi为椭圆振动切削装置刀尖处切深方向的期望切削力，由和fa＝ke(xa-xe)得到关于力偏差的微分...
【专利技术属性】
技术研发人员：张臣，霍建强，石晗，于福航，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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