数控龙门移动式镗铣床的同步控制策略

西门子数控技术与应用

数控龙门移动式镗铣床的同步控制策略

王丽梅郭庆鼎

（沈阳工业大学，辽宁沈阳１１００２３）

摘要：详细论述了两台直线永磁同步电动机驱动的数控龙门移动式镗铣：ｂｉ］－ｒ中心的同步控制问题。对同步控制技术以及各种控制策略，包括解耦控制、自适应控制和鲁棒日。控制等进行了介绍。

关键词：数控龙门移动式镗铣：ｂｉ］－ｒ中心直线永磁同步电动机同步控制

ＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓＣＮＣＧａｎｔｒｙＰｏｒｔａｂｌｅＢｏｒｉｎｇ——ｍｉｌｌｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ

ＷＡＮＧＬｉｍｅｉ，ＧＵＯＱｉｎｇｄｉｎｇ

（ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００２３，ＣＨＮ）

高速龙门移动式镗铣床，在满足动、静态刚度的情况下，让工作台、工件保持静止，龙门柱沿导轨纵向进给，从而获得高的加速度特性。由于横梁及其相匹配的刀架，龙门及其相匹配的部件等所组成的大型移动部件，并不总是形成对称结构与对称受力，以及运行中的各种不确定性扰动，尽管龙门柱两边采用完全相同的传动机构，但最终还是不能保证龙门框架移动的一致性。这种不一致性产生的机械耦合可能使龙门框架或驱动元件受到损坏。因此，高精度同步进给技术至今尚未很好解决，是世界各国重型机床行业所面临的重大研究课题。

１同步控制技术

同步进给是指按工艺所要求的精度和快速性，实现多个进给装置的相对同步运行（速度同步）或绝对同步运行（角度或位移）或者要求速度、位移实现双重同步运行，甚至包含加速度的三重动态同步。通常，对同步精度和快速性的要求，要比在单回路时对速度、位移控制的要求更高。这就涉及到多个控制回路问的相互关系及其一致性，而不仅仅是要求单个回路的高品质问题。由于在多个回路问存在着强烈的耦合和诸多不确定性，这就有必要研究新的高精度快速同步进给理论和实现方法。本文提出了数控龙门移动式镗铣床同步控制策略，所提出的控制策略是以西门子公司的直线伺服电动机为实验电动机而进行的。

２同步控制策略概述

针对数控龙门移动式镗铣加工中心的同步控制问题，进行了各种控制策略的研究。以下分别对解耦补偿控制、Ｈ。鲁棒控制、自适应控制等策略进行阐述。

造需要对背面进行彻底加工的、非常复杂的零件。该机床甚至还可以通过优化的６面加工来处理铣削过的零件。

尹德克斯公司控制技术部的主管ＥｂｅｒｈａｒｄＢｅｃｋ解释说：“关于驱动和控制的工作量，该机床是单主轴自动化车床的整整６倍。”但，操作仍然能够象单主轴数控车床那样，需要进行的调整极少。尹德克斯公司使用了西门子公司的Ｓｉｎｕｍｅｒｉｋ８４０Ｄ控制单元，ｘ和ｚ轴的进给电动机则采用Ｓｉｍｏｄｒｉｖｅ１ＦＦ６。

由于需要控制大量的坐标轴，最多达６２个，反向主轴型多轴车床配置了２套Ｓｉｎｕｍｅｒｉｋ８４０Ｄ数控系统。这２套数控系统通过一根特殊的电缆连接起来。铤９涨

‰Ｐｚｗ０年弟４朋而且这个过程对操作者来说是完全透明的。在后台运行的软件，保证了２套控制系统实时性和流畅性。

西门子公司还参与了中空主轴电动机的开发。西门子公司和尹德克斯公司紧密合作，开发了适用于多主轴自动车床的软件结构。大量的实际应用证明了这个功能的价值。确实，带有尹德克斯公司标识的现代化机床的诞生，不只是对与西门子公司密切合作的感谢，同时也是对未来制造业的革命。

（编辑徐洁兰）

（收稿日期：２００４—０６—０１）

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