目前,非圆截面零件的数控加工已相当普遍。如中凸变椭圆活塞外圆的车削加工就是典型的非圆加工。PTC活塞数控车削系统可以作为加工高档活塞外轮廓曲面的专用数控
机床,也用来为活塞立体靠模车床车制钢质靠模。直线
伺服刀架是PTC活塞数控车削系统的关键零部件,它采用音圈式直线电机作为驱动源。音圈式直线电机的控制方法,国内外有很多文献作了报道,但在实际应用中仍然有些问题需要解决。主要表现为:首先,由于被控对象存在比较大的非线性,同时设备周围环境存在强烈的电磁干扰,因此设计控制器必须考虑系统的稳定性和抗干扰问题;其次,在应用中不仅对数控系统直线伺服刀架的带宽有要求,而且由于系统不同的用途,对直线伺服刀架的动静态刚度也有不同的要求。由于上述原因,目前在实际操作上,控制器参数的整定一直要靠人工试验加经验来解决,这样不仅耗时耗力而且得到的直线伺服刀架性能往往不甚理想。
借助于计算机的快速计算能力可以快捷地确定控制器的具体参数。其次,通过仿真分析也可知:权重因子α对于直线伺服刀架的跟踪能力和抑制切削力的能力是相反的,因此在进行系统设计时必须考虑系统的使用要求。如果系统是用来车削铝质活塞,考虑到车削铝质活塞的切削力较小而生产效率要求高,这时可选较小的权重因子α,保证系统具有较大的带宽,从而加工零件时可以采取较大的主轴转速;当机床仅用来作为加工靠模的专用机床时,考虑到车削钢质靠模一般为单件生产或小批量生产,对加工工时要求不高,但是车制靠模的切削力大,这时可选较大的权重因子α,从而提高系统对切削力干扰的抑制能力。实践证明,采用上述优化方法来设计直线伺服刀架的控制器参数,不仅可以大大缩短人工,而且能获得比较好的性能。