史中权博士答辩公告

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史中权博士答辩公告

发布时间:2017-12-14浏览次数:921作者:来源:机电学院供图:审核:

答辩博士：史中权

指导教师：叶文华教授

论文题目：基于数控系统的机床振动在线控制技术研究

答辩委员会：

主席：汤文成教授/博导东南大学

委员：李东波教授/博导南京理工大学

张琦教授/博导解放军理工大学

唐敦兵教授/博导南京航空航天大学

陈蔚芳教授/博导南京航空航天大学

秘书：梁睿君副教授/硕导南京航空航天大学

答辩时间：2017年12月20日8:30

地点：南航明故宫校区17#-519

航空航天等领域对零件数控加工效率、精度控制、表面质量等加工性能要求越来越高，而机床振动对加工性能有着十分重要的影响。在切削加工中即使是极微小的振动也可能使加工出的零件几何尺寸或表面粗糙度超差。随着数控机床向着智能化方向发展，直接利用数控系统实现实时性高、在线功能强的振动控制是数控系统发展的一个趋势。本文从数控系统出发，以数控铣削综合减振为目标，从抑制机床驱动残余振动和铣削振动两方面入手，对基于数控系统的在线振动控制技术进行了深入的研究。

主要完成工作如下：

1、设计了速度实时可变的S形加减速算法及速度前瞻控制算法。常规的前瞻控制算法的进给速度受S形算法约束，难以根据机床振动状态实时进行调节运动参数如进给速度或加速度，严重影响了减振控制的实时性。本文研究一种加速度连续的进给速度实时可调的S形前瞻运动控制算法。

2、微线段插补的离散数控加工轨迹的平滑处理研究。对原始连续短直线簇表达的零件曲面加工刀具路径进行NURBS曲线拟合，以保证刀具路径的G1连续，并对其拟合误差约束下的曲率平滑方法进行研究，并采用一种带权约束的最小二乘NURBS曲线进行拟合，增加机床驱动的平稳性。

3、五轴RTCP插补非线性误差控制与曲线插补研究。在保证插补精度前提下，综合多种进给速度和加速度约束条件，研究了一种速度波动最小化的NURBS曲线割线插补算法，在控制插补非线性误差的基础上有效避免数控高速加工中由高曲率区域引起的机床驱动轴运动突变，提高工件表面质量。

4、主轴刀具铣削振动控制研究。对于主轴部件的振动控制主要还是要解决刀具端振动问题，本文通过分析主轴振动状态，采用高动态性能的音圈电机作动器，构成混合式动力吸振器，通过作动器驱动吸振器的运动质量按一定规律运动，借助于相应的反馈控制器，驱动作动器增大刀具的阻尼并提供主动力抵消减振对象的振动。

5、带抑振智能模块的数控系统工程实现。采用一种科学有效的系统设计方法，引进自适应控制技术设计了一五轴数控系统，根据切削振动状态的变化，自动调节数控加工运动参数，同时主动抑制模块实时控制切削加工振动，使数控系统能保持最佳工作状态。

主要创新点：

1）提出一种进给速度实时可调的S形加减速度前瞻控制算法，为通过实时调节运动参数实施抑振控制提供了的必要的技术手段。

2）研究了一种基于曲率平滑预调的刀位点处理方法，并采用带权的约束最小二乘NURBS曲线拟合算法完成原始离散刀位轨迹的曲线拟合。

3）提出一种速度波动最小化的NURBS曲线割线插补算法，降低因曲线插补步长计算截断误差所带来的速度波动。

4）针对动刚度较低的数控铣削加工机床的强迫振动控制，设计了一种混合型动力吸振器的主动抑振模块，将一般只能用于刀具相对固定的镗削加工的动力吸振控制应用到铣削加工中。

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