Повышение производительности контурной обработки на металлорежущих станках с ЧПУ при обеспечении качества обрабатываемых поверхностей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Белоусов Николай Алексеевич

• Белоусов Николай Алексеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Белоусов Николай Алексеевич

Введение

Глава 1. Система управления приводами подач и особенности ее работы

1.1. Анализ процесса формирования погрешности при обработке контура заготовки на фрезерном станке

1.2. Обзор и анализ структур систем управления приводами подачи металлорежущих станков

1.3. Анализ влияния принципа работы системы управления на точность контурной обработки по двум координатам

1.4. Анализ существующих способов повышения точности контурной обработки

1.5. Выводы по Главе

Глава 2. Моделирование работы системы управления и управляющих элементов

2.1. Описание экспериментального оборудования

2.2. Экспериментальное определение параметров модели по оси х

2.3. Экспериментальное определение параметров модели по оси у

2.4. Настройка системы управления на основе разработанной модели

2.5. Обеспечение взаимосвязи и согласованной работы системы управления по двум координатам

2.6. Выводы по Главе

Глава 3. Разработка стратегии управления приводами посредством сравнения величин рассогласования скоростных сигналов

3.1. Генерация траектории перемещения рабочих органов станка

3.1.1. Линейная интерполяция

3.1.2. Круговая интерполяция

Стр.

3.2. Генерация закона изменения скорости и ускорения при ограничении скорости изменения ускорения

3.3. Определение скорости и ускорения для систем с неравномерным временем выборки

3.4. Алгоритм сравнения величин рассогласования скоростных сигналов по каждой из осей в динамическом режиме

3.5. Выводы по Главе

Глава 4. Практический подход к структуре системы управления точностью обработки в реальном масштабе времени

4.1. Переход от инерциальной системы координат в изменяющуюся

во времени

4.2. Управление соотношением величинами рассогласования скоростных сигналов

4.3. Экспериментальная проверка канала управления соотношением величин рассогласования скоростных сигналов по двум координатам

4.3.1. Траектория обработки «квадрат»

4.3.2. Траектория обработки «ромб»

4.3.3. Траектории обработки «окружность»

4.4. Обработка заготовок, контур которых сочетает большое количество сопряжении и изломов траектории

4.5. Выводы по Главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение производительности контурной обработки на металлорежущих станках с ЧПУ при обеспечении качества обрабатываемых поверхностей»

Введение

Производство наукоемких изделий [6], относящихся к авиационной и космической промышленности, отличается не только предъявляемыми высокими требованиями к качеству поверхностей и точности геометрических размеров, но и применением специальных материалов - как правило легко обрабатываемыми (алюминиевые и магниевые сплавы и т. п.) [7].

Обработка таких заготовок, как правило, осуществляется на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ), а качество обрабатываемых поверхностей достигается жестким соблюдением технологически обоснованных режимов резания, в частности величины контурной скорости.

Применение легко обрабатываемых материалов объективно смещает оптимальные с технологической точки зрения значения контурной скорости (здесь и далее контурная скорость - результирующая скорость подачи рабочего органа станка, вектор которой равен геометрической сумме векторов скоростей перемещения этого органа вдоль осей координат станка согласно ГОСТ 20523-80) в сторону высоких значений, что в свою очередь, обусловлено более высокими значениями оптимальной величины скорости резания при использовании современных материалов режущей кромки инструмента. Таким образом, существуют предпосылки для повышения производительности контурной обработки при обеспечении качественных показателей получаемых поверхностей.

Повышение производительности достигается как снижением времени на обработку заготовки, так и за счет повышения стойкости инструмента, достигаемое выдерживанием оптимальной скорости резания. Это позволяет сократить время простоя оборудования и снизить себестоимость изготовления за счет сокращения требуемого количества инструмента на обработку одной и той же партии заготовок.

За последнее столетие благодаря развитию технологий и в том числе развитию систем числового программного управления (СЧПУ) скорость резания

различных материалов увеличена примерно в 20 раз. Это средний прирост более чем на 5% в год. При этом технологические параметры изменяются ежедневно, инструменты совершенствуются в течение недель или месяцев, а вот металлорежущие станки и обрабатываемые на них материалы - в течение многих лет.

По степени воздействия на точность обработки, при невысоких скоростях обработки, погрешность, вызванная упругими деформациями технологической системы, превалирует по величине, что обусловлено широким спектром возмущающих воздействий, большим числом несущих звеньев станка с различными собственными частотами по всем координатным осям, большим количеством стыков, которые в совокупности создают благоприятные условия для возникновения резонанса [51].

Исследования института по производственной техники и режущим инструментальным станкам (PTW) города Дармштадт, а также исследования А. И. Кондакова показали, что с увеличением скорости резания, силы резания и их влияние на погрешность, вызванную упругими деформациями станка, снижаются. Таким образом, использование в авиационной и ракетно-космической технике деталей из легкообрабатываемых материалов, таких как алюминий (магниевые сплавы) позволяет существо увеличивать скорость обработки и, следовательно, повышать производительность металлорежущих станков без существенных потерь в точности обработки.

Однако, как показывает практика, при задании технологически обоснованных значений контурной скорости, точностные параметры, изготавливаемых на металлорежущих станках с ЧПУ, деталей [6] резко ухудшаются. Снижение величины контурной скорости относительно технологически обоснованного значения (что на сегодняшний момент времени является основным путем выхода из сложившихся условий) позволяет сохранить точностные параметры поверхностей деталей, но ухудшает характеристики процесса обработки, такие как: производительность, себестоимость, чистота

поверхности, а также увеличивает трудоёмкость изготовления деталей из-за необходимости дополнительных доводочных операций.

Таким образом, повышение производительности металлорежущего оборудования с ЧПУ за счет повышения контурной скорости обработки при сохранении качества получаемых поверхностей является актуальной задачей.

Степень разработанности. Исследованием вопросов точности и надежности металлорежущего оборудования занимались отечественные и зарубежные ученые, в том числе Проников А.С., Утенков В.М., Кузнецов А.П., Masory 0., Burhoe J. C. и ряд других. В частности, решением вопросов, связанных с динамическими характеристиками приводов подач занимались Молодцов В.В., Бушуев В.В., Кузнецов П.М., Терехов В.М., Koren Y., Pritschow G., Altintas Y.

Целью работы является повышение производительности и качества контурной обработки на металлорежущих станках с ЧПУ путем увеличения контурной скорости до технологически обоснованных значений за счет управления точностью в процессе обработки.

Для достижения поставленной цели работы, необходимо решение следующих научных задач:

1. Установить взаимосвязь между величиной погрешности размеров на контуре и величиной контурной скорости.

2. Исследовать процесс зависимости величины погрешности, возникающей при перемещении инструмента по двум управляемым координатам, от величины контурной скорости и определить параметры, влияющие на нее.

3. Разработать математическую модель управления параметрами системы приводов станка и определить возможные подходы к управлению отклонением положения инструмента от заданной траектории с целью снижения величины погрешности размеров на контуре при увеличении контурной скорости.

4. Разработать алгоритм управления динамической точностью положения инструмента относительно заданной траектории.

5. Сформировать структуру канала управления, формирующего корректирующие сигналы, изменяющие текущее положение режущего инструмента в динамическом режиме.

Научная новизна работы заключается в:

- установлении взаимосвязи между величиной погрешности размера на контуре и соотношением величин рассогласования скоростных сигналов по координатам;

- разработке методики управления соотношением величин рассогласования скоростных сигналов на основе измерения и анализа их текущих значений с целью снижения погрешности на контуре;

- определении стратегии воздействия на сигналы в скоростном контуре управления приводами станка с ЧПУ без коррекции заданных величин путевых сигналов, формируемых системой управления в соответствии с управляющей программой обработки.

Теоретическая значимость работы заключается:

- в определении величины отклонения положения режущего инструмента в реальном масштабе времени относительно заданной программой траектории его движения;

- в установлении влияния величины соотношения сигналов рассогласования в скоростном контуре управления на точность перемещения инструмента относительно заготовки;

- в выявлении возможности коррекции положения инструмента в автоматическом режиме без модификации управляющей программы обработки.

- в полученной методике формирования информации о корректирующем сигнале управления положением инструмента относительно заданной траектории.

Практическая значимость работы заключается в разработке методики определения величин сигналов рассогласования в скоростном контуре управления приводами перемещения рабочих органов металлорежущих станков с ЧПУ и в разработке рекомендаций по формированию канала управления соотношением величин рассогласования в скоростном контуре с целью повышения

производительности станков с ЧПУ и обеспечения качества контурной обработки без модификации управляющей программы обработки.

Методология и методы исследования. Все разделы работы выполнялись с единых научных позиций системного анализа с использованием методов математического и физического моделирования многофакторных процессов. Результаты работы получены на основе известных теоретических положений в области динамики станков и управления приводами металлорежущих станков, теоретической механики, математического моделирования и теории матриц с применением средств вычислительной техники, программных сред Ма^аЬ, SoHdWorks, а также при использовании систем ЧПУ, разработанных в ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана» на кафедре «Металлорежущие станки». Результаты экспериментальных исследований проведены в лабораторных и производственных условиях с использованием современных средств измерения и вычислительной техники, для подтверждения разработанных математических моделей и алгоритмов, а также для подтверждения достоверности сформированных выводов работы.

Положения, выносимые на защиту:

- алгоритм управления динамической точностью положения инструмента для обеспечения заданного качества и геометрической точности поверхностей деталей, получаемых на металлорежущих станках с ЧПУ при повышении контурной скорости;

- методика определения и управления величинами сигналов рассогласования в скоростном контуре системы управления приводами перемещения рабочего органа металлорежущего станка с ЧПУ для обеспечения требуемого положения инструмента относительно заготовки.

Степень достоверности и апробации результатов

Достоверность результатов обусловлена использованием известных теоретических положений в области динамики станков и управления приводами металлорежущих станков, системной проработкой проблемы, непротиворечивостью полученных результатов с данными других исследователей

и проведенными экспериментами на фрезерном станке с ЧПУ при использовании современных средств измерения и анализа результатов.

Основные результаты работы докладывались на заседаниях кафедры «Металлорежущие станки» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана» в 2019-2024 гг. и на заседании «Кафедры станков» ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН» в 2024г., а также на 19-ой, 21-ой, 22-ой и 23-ей Международной конференции «Авиация и космонавтика», на ХЬУ1, ХЬУП, ХЬУШ и ХЫХ Международной молодежной конференции «Гагаринские чтения», по результатам выступления на которых получены дипломы третьей, второй и первой степени.

Промежуточные результаты научной работы использованы при выполнении научной исследовательской работы в рамках договора с Фондом содействия инновациям №115ГССС15-Ь от 22.08.2022 года по теме «Производство линейки фрезерных металлорежущих станков с системой числового программного управления на основе открытого ПО» (Акт №2 2 от 19.02.2024 г. о выполнении Работ по Договору (Соглашению) № 115ГССС15-Ь/78627 от 22.08.2022 г).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Название и содержание материалов диссертационной работы соответствует пунктам 2, 3 и 4 раздела «Области исследований» паспорта специальности 2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки:

- теоретические основы, моделирование и методы экспериментального исследования процессов механической и физико-технической обработки, включая процессы комбинированной обработки с наложением различных физических, химических и комбинированных воздействий;

- исследование механических и физико-технических процессов в целях определения параметров оборудования, агрегатов, механизмов и других комплектующих, обеспечивающих выполнение заданных технологических операций и повышение производительности, качества, экологичности и экономичности обработки;

- создание, включая проектирование, расчеты и оптимизацию, параметров рабочего инструмента и других компонентов оборудования, обеспечивающих технически и экономически эффективные процессы обработки.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 20 научных работах, в том числе 3 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 4 статьи входящих в систему цитирования Scopus; 13 статей и докладов, опубликованных в сборниках трудов научных конференций, общим объемом 5,4 п.л. / 2,42 п.л.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 139 наименований и приложения. Общий объем диссертации 175 страниц, включая 77 рисунков и 6 таблиц.

Глава 1. Система управления приводами подач и особенности ее работы

1.1. Анализ процесса формирования погрешности при обработке контура заготовки на фрезерном станке

Современное производство наукоемких изделий, относящихся к авиационной и космической промышленности, отличается не только предъявляемыми высокими требованиями к качеству поверхностей и точности геометрических размеров, но и применением легко обрабатываемых материалов, таких как алюминиевые и магниевые сплавы и т.п.

Обработка заготовок таких изделий, как правило, осуществляется на металлорежущих станках [6] с числовым программным управлением (ЧПУ) [7], а качество обрабатываемых поверхностей достигается жестким соблюдением технологически обоснованных режимов резания, в частности величины контурной скорости.

Современные металлорежущие станки с ЧПУ обладают высокой точностью позиционирования исполнительных органов (до сотых долей микрометра и выше), перемещение которых осуществляется (в основном) с использованием приводов подачи [11, 43, 69]. Точность позиционирования исполнительного органа обеспечивается двумя составляющими:

1) точностью исполнения механических составляющих привода подачи;

2) настройкой системы управления приводом подачи.

При этом, если в приводе используется шарико-винтовая передачи (ШВП) класса точности «С5», что означает повторяемость позиционирования ±5мкм, система управления приводом не сможет обеспечить более точное позиционирование, однако если система управления настроена некорректно, то точность позиционирования может даже ухудшаться.

В современных точных металлорежущих станках с ЧПУ используются приводы подач с шарико-винтовой передачей [38, 115], различные структуры которых представлены на Рисунке 1.1.

г) д)

Рисунок 1.1. Архитектуры приводов с ШВП: 1 - двигатель, 2(2') - муфта (редуктор), 3,5 - подшипники, 4 - винт, 6 - исполнительный орган

Таким образом, современные металлорежущие станки с ЧПУ, обладающие высокой точностью позиционирования рабочих органов и в совокупности с применением при обработке современного режущего инструмента должны обеспечивать заданные технологические параметры обработки, однако на практике этого не происходит [32, 48, 52].

На качество обработанной поверхности детали влияет большое количество факторов, которые представляют собой базовые погрешности при механической обработке, а суммарная погрешность определяется следующим образом:

ДИ' ДН' Дт,£Лф) где, (1.1)

£ - погрешность, связанная с установкой заготовки на металлорежущий станок или в приспособление;

Ду - погрешность, вызванная упругими деформациями технологической системы;

погрешность, возникающая в результате размерного износа режущего

инструмента;

Дн - погрешность, связанная с настройкой режущего инструмента;

ДТ - погрешность, вызываемая тепловыми деформациями технологической системы;

£ДФ - погрешность, связанная с геометрическими отклонениями оборудования [18].

По степени воздействия на точность обработки, при невысоких скоростях обработки, погрешность, вызванная упругими деформациями технологической системы, занимает первостепенное место, что обусловлено широким спектром возмущающих воздействий, большим числом несущих звеньев станка с различными собственными частотами по всем координатным осям, большим количеством стыков, которые в совокупности создают благоприятные условия для возникновения резонанса [51].

Исследования института по производственной техники и режущим инструментальным станкам (PTW) города Дармштадт, а также исследования А. И. Кондакова показали, что с увеличением скорости резания, силы резания изменяются незначительно, и примерно сохраняют постоянное свое значение, поэтому их влияние на точность обработки при увеличении контурной скорости не изменяется (исследования в части высокоскоростной обработки указывают на снижение воздействия сил резания на точность обработки при увеличении скоростей резания, однако высокоскоростная обработка не является объектом исследования в настоящей работе).

Применение легко обрабатываемых материалов в изделиях, относящихся к авиационной и ракетно-космической технике, позволяет задавать высокие значения контурной скорости (при обработке на металлорежущих станках с ЧПУ), что в сочетании с постоянным совершенствованием материалов режущей части инструмента позволяет дополнительно повышать оптимальные значения скорости резания, что, в свою очередь, делает возможным увеличение производительности обработки.

За последнее столетие благодаря развитию технологий и в том числе развитию систем числового программного управления (СЧПУ) скорость резания

различных материалов увеличена в несколько раз (см. Рисунок 1.2). При этом технологические параметры изменяются ежедневно, инструменты совершенствуются в течение недель или месяцев, а вот металлорежущие станки и обрабатываемые на них материалы - в течение многих лет.

я

23

ц

гН

Ел

со

а ^

л

н о

0

1

О

_____ 1

_у^Г_

Л' А ттгом т тнт I екъте

сплавь •т

------1

м 1 ^ Бронзовые (латунные) сплавы

Г^,—' к--" 1

Чугун

_ 1 □

1 Сталь

Никелевые сплавы

1940 ?01О

Рисунок 1.2.

18В ' ■ 1 ГОД ' ■■■

Увеличение скорости обработки различных материалов

Производственные наблюдения показывают, что при задании технологически обоснованных значений контурной скорости возрастает погрешность обработки (см. Рисунок 1.3), а, следовательно, точность контурной обработки снижается, поэтому на производстве вынужденно занижают оптимальные значения контурной скорости с целью сохранения геометрической точности деталей. При использовании такого подхода снижается производительность оборудования и ухудшается качество обработанной поверхности. Рассматриваемые ранее суммарная погрешность, характеризующая точность механической обработки, и ее составляющие - первичные погрешности, изменяются незначительно при увеличении контурной скорости (первичные погрешности связанные с установкой заготовки на металлорежущий станок и с

настройкой режущего инструмента не зависят от величины контурной скорости), поэтому степень их влияния на точность геометрических размеров деталей практически не изменяется.

Рисунок 1.3. Изменение величины динамической погрешности при увеличении контурной скорости на фоне суммарной погрешности механической обработки, характеризуемой влиянием первичных погрешностей

Анализируя работу контурной системы управления, включающей двухкоординатный привод подачи режущего инструмента установлено, что при обработке контура, ограниченного прямым углом (при скорости подачи свыше 3 000 мм/мин), формируются наружная (£нар) и внутренняя (гвн) погрешности обработки контура (см. Рисунок 1.4).

Рисунок 1.4. Формирование погрешностей при обработке прямого угла

Наличие этих погрешностей обусловлено результатом инерционности всех элементов привода [51].

Согласованное перемещение инструмента и стола относительно друг друга реализуется с помощью приводов подач, работа которых может быть задана одним из трех режимов системы управления:

- режимом позиционирования, при котором перемещение рабочего органа металлорежущего станка в заданную точку осуществляется по произвольной траектории;

- режимом контурной обработки, при котором перемещение рабочего органа осуществляется по заданной траектории;

- контурно-позиционным режимом работы, где позиционный режим отвечает за смену инструмента.

При режиме контурной обработки работающие приводы подач должны обеспечивать согласованное перемещение инструмента и заготовки с заданной точностью в каждой точке траектории перемещения [11, 89, 114].

Статическая точность позиционирования - точность, с которой рабочий орган переместится на заданное расстояние. Для выявления причин несоответствия статической точности позиционирования рабочего органа станка и точности позиционирования в каждой точке его перемещения [118] проведен эксперимент с использованием одного привода подачи (Рисунок 1.5), перемещающего стол по одной оси (по оси х). Погрешность позиционирования экспериментального привода составляет ± 1мкм. При задании перемещения стола на расстояние 100 мм и скоростью подачи 50 мм/с, ускорением 4 м/с2 стол гарантированно перемещается на расстояние 100 мм ± 1 мкм. Траектория перемещения стола представляет прямую и показана на Рисунке 1.6. В данном случае ошибка 1 мкм — это статическая ошибка работы отдельного привода подачи, которая обусловлена неточностью исполнения механических частей привода (в том числе люфты и т.п.) и проявляется только в точке останова инструмента и практически сохраняет свое

значение при малых величинах скорости перемещения в процессе самого перемещения.

Рисунок 1.5. Привод перемещения стола по одной координате

Рисунок 1.6. Траектория перемещения и точность позиционирования стола

Однако, установлено, что в каждый момент времени перемещения стола его фактическое положение отличалось от заданного на величину большую, чем заявленная точность позиционирования, то есть больше, чем на 1 мкм. Данное несоответствие фактического положения стола и положения, заданного в процессе перемещения, обусловлено динамическими характеристиками механических частей привода [1, 7, 8, 27, 29] и непосредственно массой перемещаемого рабочего

органа (увеличение массы стола в данном случае, также увеличивает расхождение между фактическим и заданным положением в процессе перемещения рабочего органа), так как используемая система управления в приводе не учитывает динамических характеристик механических составляющих привода [79, 96, 108]. На практике драйвер управления приводом поставляется уже с двигателем, настроен на базовое управление двигателем и не учитывает иные параметры всего привода. При этом, поскольку в рассмотренном примере происходит перемещение рабочего органа только по одной координате, само расхождение между фактическим и заданным положением в процессе перемещения не окажет влияния на процесс обработки заготовки. Точность контура заготовки будет в данном случае формироваться из точности позиционирования привода в конечный момент времени (когда перемещаемый стол остановится), то есть не превысит значения в ± 1 мкм.

Однако, проблемная ситуация складывается, когда одновременно несколько приводов по двум координатам перемещают рабочие органы станка, каждый из который в процессе перемещения имеет рассогласование между заданным и фактическим положением [79, 97, 117, 121]. На Рисунке 1.7 представлена схема двух приводов подачи трехкоординатного фрезерного станка (см. Рисунок 1.8). Согласованная работа приводов перемещает рабочий стол и инструмент, тем самым формируя контур обрабатываемой заготовки. При задании команды на относительное перемещение стола и инструмента по траектории, представляющую прямую линию под произвольным углов, максимальная погрешность позиционирования инструмента и заготовки относительно друг друга (после выполнения команды на перемещение) составит ± 2 мкм, так как статическая погрешность позиционирования каждого привода составляет ± 1 мкм. Таким образом, при задании аналогичной команды на согласованное перемещение стола и инструмента, чтобы траектория обработки заготовки представляла прямую длинной 100 мм под углом 30° к осям координат, с заданной скоростью подачи 50 мм/с, ускорением 4 м/с2, обработается участок контура заготовки длинной 100 мм ± 2 мкм.

При этом, не смотря на установленные идентичные драйверы управления, двигатели, рабочую длину перемещения, идентичные ШВП и муфты, используемые в приводах, каждый из приводов станка имеет свои динамические характеристики и перемещает отличные друг от друга массы (привод оси у перемещает стол с заготовкой массой 10 кг, а привод по оси х перемещает шпиндельный узел массой 20 кг).

Рисунок 1.7. Схема работы двух приводов подачи

Рисунок 1.8. Трехкоординатный фрезерный станок

Траектория перемещения инструмента под углом 30° представлена на Рисунке 1.9 и при перемещении из начальной в конечную точки, траектория

исказится и появится погрешность на контуре (Рисунок 1.9, а), величина которой увеличивается с ростом контурной скорости (Рисунок 1.9, б) [7].

Рисунок 1.9.

Формирование погрешности обработки контура: а - при контурной скорости 2 500 мм/мин; б - при контурной скорости 4 100 мм/мин

В каждый момент времени перемещения, рабочие органы, которые перемещают приводы по осям х и у будут иметь свои ошибки рассогласования между фактическим и заданным положениями [82, 123, 127] и следовательно, траектория перемещения заготовки и инструмента относительно друг друга уже не будет представлять собой прямую линию под углом 30°. Отклонение фактической траектории перемещения от заданной обусловлено динамическими характеристиками каждого привода и особенностями работы систем управления приводами подачи [6].

1.2. Обзор и анализ структур систем управления приводами подачи металлорежущих станков

Архитектура системы управления металлорежущим станком за счет подключения оптоволоконной сети позволяет использовать традиционные аналоговые или автономные цифровые следящие приводы, а также использовать независимые каналы ЧПУ из координатных групп (см. Рисунок 1.10) [111].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Белоусов Николай Алексеевич, 2025 год

Список литературы

1. Андрейчиков Б.И. Динамическая точность систем программного управления станками. М.: Машиностроение, 1964. 368с.

2. Вентильные электрические машины в системах регулируемых электроприводов. Т.2. / А.К. Аракелян [и др.]. М.: Высшая школа, 2016. 518 с.

3. Байдали С.А. Параметрический синтез двухконтурной каскадной системы автоматического управления // Байдали С.А., Дядик В.Ф., Криницын Н.С. Известник. вузов. Физика. М., 2015. № 11/2. С. 197-202.

4. Классические и современные методы построения регуляторов в примерах. Электронное учебно-методическое пособие / Д.В. Баландин [и др.]. Нижний Н.: Нижегородский госуниверситет, 2018. 122 с.

5. Численные методы линейное алгебры. Лабораторный практикум / С.А. Белов [и др.]. Нижний Н.: Нижегородский госуниверситет, 2015. 264 с.

6. Белоусов Н. А. Обеспечение точности обработки сложных контуров на металлорежущих станках с ЧПУ // Гагаринские чтения - 2023.: Тез. докл. XLIX Межд. конф. Москва. 2023. С. 287.

7. Белоусов Н.А. Обеспечение точности обработки сложных контуров на металлорежущих станках с ЧПУ // СТИН. 2023. № 11. С. 2-5.

8. Теория систем автоматического регулирования. / В.А. Бесекерский [и др.]. М.: Наука, 1975, 768 с.

9. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. Уч. пособие для студ. вузов. / С.В. Бурдаков [и др.]. М.: Высш.шк., 2016. 264 с.

10. Управление электроприводами: учебное пособие для вузов / А.В. Башарин [и др.]. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982. 392 с

11. Бушуев В.В. Повышение точности станков с ЧПУ для контурной обработки за счет улучшения динамических характеристик электромеханических приводов подачи: дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2017. 167 с.

12. Бушуев В.В. Анализ погрешностей привода подачи металлорежущего станка и способов их снижения // Измерительная техника. 2016. №6. С. 18-22.

13. Бушуев В.В. Моделирование контуров управления следящего привода подачи // СТИН. 2016. №3. С. 7-14.

14. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1987. 280 с.

15. Гончаров В.И. Интерполяционный синтез регуляторов систем автоматического управления на основе нулей полиномов Чебышева // Доклады ТУСУРа. 2018. №2 (22). С. 304-309

16. Синтез систем управления методом модального управления / В.В. Григорьев [и др.]. СПб: СПбГУ ИТМО, 2017. 108 с

17. Гусаров С.В. Сравнительный анализ унимодального и полимодального подходов при обработке результатов динамических испытаний на вибропрочность // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2022. Т. 129. №4. С. 37-48.

18. Давыдова И.В. Технологические основы обеспечения качества изделий. Ростов н/Д: Издательский центр ДПГУ, 2007. 177 с.

19. Денисенко В. В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации // СТА. 2008. №1. С. 66-74.

20. Современные системы управления / Р. Дорф [и др.]. М.: Лаборатория базовых знаний, 2014. 832 с.

21. Дьяконов В. Математические пакеты расширения МАТЬАВ. СПб.: Питер, 2021. 841 с.

22. Евстафиева С.В., Моделирование следящего привода подачи современных станков с ЧПУ // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. № 9. с. 37 - 44.

23. Емельянова, Т.А. Повышение точности синтеза многоконтурных исполнительных систем роботов // Когнитивная робототехника.: Тез. докл. Межд. конф. Саранск. 2016. С. 87-93.

24. Зайцев Г. Ф. Теория автоматического управления и регулирования. К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. 431 с.

25. Илюхин, Ю.В. Компьютерное управление мехатронными системами. М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2014. 320 с.

26. Гаврюшин С.С. Исследование динамических процессов с использованием анализа форм частотных декомпозиций сигнала на основе метода Прони // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2017. № 6(75). С. 126-136.

27. Калиткин Н.Н. Численные методы. Учеб. пособие. 2-е изд., исправленное. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 592 с.

28. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.1. Линейные системы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2017. 310 с.

29. Ким Д.П. Алгебраические методы синтеза систем автоматического управления. М.: Физматлит, 2014. 164 с.

30. Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». М.: Высш. шк., 1990. 335 с.

31. Кочинев, Н.А. Измерение динамических характеристик станков методом импульсного нагружения // Измерительная техника. 2009, № 6, С. 39-41.

32. Кудинов, В.А. О скачке силы трения при переходе от покоя к скольжению // СТИН. 1993. № 6. С. 2 - 5.

33. Кудояров Р.Г. Особенности проектирования мехатронного станочного оборудования // СТИН. 2007. № 10. С. 16 - 21.

34. Кузнецов А. П. Оценка тепловых процессов в металлорежущих станках методами аналогии математических моделей физических // Вестник машиностроения. 2014. № 10. С. 23-28.

35. Кузнецов А.П. Тепловое поведение и точность металлорежущих станков. М.:МГТУ Станкин; Янус-К, 2011. 256 с.

36. Кузнецов П.М., Белоусов Н.А., А. Ягопольский А.Г. Управление точностью траектории движения рабочего органа станка с ЧПУ // СТИН. 2021. № 7. С. 2-4.

37. Ку, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1986. 448 с.

38. Левин А.И. Основы автоматизированного расчета динамики приводов металлорежущих станков: дисс. ... д-ра техн. наук Москва, 1983. 386с.

39. Лимаренко Г.Н. Проектирование механических приводов и моделирование их динамики // СТИН. 2002. № 10. С. 7 - 11.

40. Мелков Д.А. Сравнение методов настройки ПИД-регулятора при колебаниях параметров возмущающего воздействия // Молодой ученый. 2015. №4. С. 72-76.

41. Методы классической и современной теории автоматического управления. Н.Д. Егупова [и др.]. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 616 с.

42. Молодцов В.В. Методы проектирования высокоэффективных металлообрабатывающих станков как мехатронных систем: дисс. ... д-ра техн. наук. Москва. 2016. 390 с.

43. Молодцов В.В. Особенности конструирования приводов подачи с линейными двигателями // СТИН. 2006. № 9. С. 9 - 14.

44. Молодцов В.В. Расчет и конструирование направляющих и приводов подачи станков с ЧПУ. М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», 2006. 184 с.

45. Онищенко Г.Б. Электрический привод. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 288 с.

46. Орурк И.А. Новые методы синтеза линейных и некоторых нелинейных динамических систем. Л.: Наука, 1965. 208 с.

47. О связи кинематической погрешности привода главного движения станка с точностью обработки // Материалы, технологии, инструменты. 2004. Т. 9. № 3. С. 11-15.

48. Пожбелко В.И. Динамическое моделирование силы трения в расчетах станков на плавность малых перемещений // СТИН. 2002. № 8. С. 5 - 9.

49. Попов В.И. Теория автоматического управления. М.: МГУПБ, 2004.

120 с.

50. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. А.С.Проников [и др.]. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана: Машиностроение, 1995. 371 с.

51. Чернянский П.М. Проектирование автоматизированных станков и комплексов. М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 276с.

52. Проников А.С. Параметрическая надёжность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.

53. Пушков Р.Л. Проблемы компенсации погрешностей перемещений в современных системах ЧПУ // Пушков Р.Л., Евстафиева С.В., Саламатин Е.В. // XII всероссийское совещание по проблемам управления. ВСПУ-2014. С. 4645-4655.

54. Раппопорт Э.Я. Анализ и синтез систем автоматического управления с распределенными параметрами. М.: Высш. Шк., 2005. 292 с.

55. Рассудов Л.Н. Электроприводы с распределенными параметрами механических элементов. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд., 1987. 144 с.

56. Широкий Д.К. Расчет параметров промышленных систем регулирования. Киев: Техника, 1972. 232 с.

57. Утенков В.М. Расчет следа обработки с учетом погрешностей станка с ЧПУ и инструмента // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 8(677). С. 11-19.

58. Ривин Е.И. Динамика привода станков. М.: Машиностроение, 1966.

204 с.

59. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: учебник для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2004. 400 с.

60. Сабиров Ф.С. Диагностика и контроль точности приводов подач многокоординатных металлорежущих станков с ЧПУ // Измерительная техника. 2011. № 8. С. 20 - 22.

61. Сабиров Ф.С. Импульсный метод оценки динамических характеристик упругих систем станков // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 11. С. 38-43.

62. Системы управления электроприводами [Электронный ресурс] https://web.kpi.kharkov.ua/auts/wpcontent/uploads/sites/67/2017/02/EMCS Канату lectures.pdf (дата обращения 23.12.2024).

63. Скворцов Л.М. Интерполяционные методы синтеза систем управления // Проблемы управления и информатики. 1998. №6. С.25-30.

64. Скворцов Л.М. Интерполяционный метод назначения доминирующих полюсов при синтезе многомерных регуляторов // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1997. № 1. С. 31-35.

65. Следящие приводы. Электрические следящие приводы / Е.С.Блейз [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2003. 880 с.

66. Смирнов Н.И. Структурная и параметрическая оптимизация каскадных САР с использованием эволюционных алгоритмов // Автоматизация и 1Т в энергетике. 2010. №5. С. 26-34.

67. Соколов Н.И. Аналитический метод синтеза линеаризованных систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1966. 326 с.

68. Соколовский,Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 272 с.

69. НВС86 01-2012. Справочник по функциям привода. 2012.840 с.

70. Теория управления. Терминология. М.: Наука, 1988. 56 с.

71. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 304 с.

72. Тимирязев В. А. Программные методы управления точностью обработки на многоцелевых станках // Вестник машиностроения. 2005. № 9. С. 14 -17.

73. Туромша В. И. Модальный анализ портала тяжелого продольнофрезерного станка типа Тентри" // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Прикладные науки. Промышленность. 2013. № 3. С. 38 - 48.

74. Утенков В. М. Прогнозирование потери точности металлорежущих станков // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 5. С. 1-10.

75. Утенков В. М. Разработка методологии и технологических основ сверхпрецизионной механообработки изделий в микромеханике и микроэлектронике // Новая наука: Проблемы и перспективы. 2016. № 121 -3. С. 236-240.

76. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов: учебное пособие. Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2004. 328 с.

77. Утенков В. М. Испытание станков для реализации высокоскоростной обработки // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 6. С. 23-36.

78. Фаддеев,Д.К. Вычислительные методы линейной. СПб.: изд-во «Лань», 2002. 736 с.

79. Автоматизированная система расчета статических и динамических характеристик крутильных систем приводов. Программное обеспечение / В.С. Хомяков [и др.]. М.: Мосстанкин, 1990. 28 с.

80. Хомяков В.С. Экспериментальное и расчетное исследование динамических характеристик шпиндельных узлов // СТИН. 2009. № 3. С. 5-9.

81. Чернянский П. М. Основы проектирования точных станков. Теория и расчет. М.: КноРус, 2010. 457с.

82. Aguiar, A. P., Hespanha, J. P., Kokotivi'c, P. V., 2008. Performance limitations in reference tracking and path following for nonlinear systems. Automatica 4 (3), 598-610.

83. Altintas, Y. Manufacturing Automation. Cambridge University Press, Cambridge, UK. - 2000. - Р. 366

84. Altintas, Y, K. Erkorkmaz, and W.-H. Zhu, 2000, Sliding Mode Controller Design for High Speed Feed Drives, Annals of the CIRP, Vol. 49, pp. 265-270.

85. Anorad Corporation, Linear Motor Reference Manual, Hauppauge, NY,

1998.

86. Armstrong, R.W. Load to Motor Inertia Mismatch: Unveiling The Truth. Presented at Drives And Controls Conference 1998, Telford England.

87. Ast, A. Adaptronic Vibration Damping for Machine Tools / A. Ast, S. Braun, P. Eberhard, U. Heisel. Annals of the CIRP. - 2007. - 56(1) - P. 379 - 382.

88. Australia Baldor, Servo products and positioning systems, Stock Products Catalogue, 1996.

89. Avriel, Mordecai. Nonlinear Programming: Analysis and Methods. Dover Publishing, 2003. - 544 p.

90. Barnes, M. Practical Variable Speed Drives and Power Electronics. Newnes, 2003. - 286 p.

91. Budak, E., Comak, A., and Ozturk, E., 2013, "Stability and high performance machining conditions in simultaneous milling," CIRP Annals-Manufacturing Technology, 62(1), pp. 403-406

92. Burhoe, J. C, and Nwokah, 0. D., 1989, "Multivariable Control of a Biaxial Machine Tool," Proceedings of the Symposium on Dynamic Systems, Measurement, and Control, ASME Winter Annual Meeting, San Francisco, California, Dec., pp. 16.

93. Chen, S.-L., Liu, H.-L., and Ting, S. C. Contouring control of biaxial systems based on polar coordinates, IEEE/ASME Trans. Mechatronics, vol. 7, no. 3, pp. 329-345, Sep. 2002

94. Chuang. H. Y. and Liu, C. H .. 1991, "Cross-Coupled Adaptive Feedrate Control for Multiaxis Machine Tools," ASME Transaction. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. Vol. 113. September, pp. 451-457.

95. Clarke, D. W., Mohtadi, C., and Tuffs, P.S., "Generalized predictive control: Part I. The basic algorithm," Automatica, vol. 23, no. 2, pp. 137-148, 1987.

96. Comak, A., and Budak, E., 2017, "Modeling dynamics and stability of variable pitch and helix milling tools for development of a design method to maximize chatter stability," Precision Engineering, 47, pp. 459-468

97. Dietmair, A "Energy consumption forecasting and optimisation for tool machines," Modern Mach. Sci. J., p. 62E7, 2009.

98. Dong, J., Ferreira, P., Stori, J., 2007. Feed-rate optimization with jerk constraints for generating minimum-time trajectories. Int. J. Mach. Tools Manuf. 47, 1941-1955.

99. Dong, J., and J. Stori, J., "Optimal feed-rate scheduling for high-speed contouring," J. Manuf. Sci. Eng., vol. 129, no. 1, pp. 63-76, Feb. 2007.

100. Eksioglu, C., Kilic, Z. M., and Altintas, Y., 2012, "Discrete-Time Prediction of Chatter Stability, Cutting Forces, and Surface Location Errors in Flexible Milling Systems," J Manuf Sci E-T Asme, 134(6), p. 061006

101. Engin, S., and Altintas, Y., 2001, "Mechanics and dynamics of general milling cutters.: Part II: inserted cutters," International Journal of Machine Tools and Manufacture, 41(15), pp. 2213-2231

102. Erkorkmaz, K., Yeung, C.-H., Altintas, Y., 2006. Virtual CNC system. Part II. High speed contouring application. Int. J. Mach. Tools Manuf. 46, 1124-1138.

103. Erturk, A., Ozguven, H., and Budak, E., 2006, "Analytical modeling of spindle-tool dynamics on machine tools using Timoshenko beam model and receptance coupling for the prediction of tool point FRF," International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46(15), pp. 1901-1912.

104. Gray, A. "The Fundamental Theorem of Space Curves," Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica, 2nd ed, Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 219-222, 1997

105. Imamura, F., Kaufman, H., 1991. Time optimal contour tracking for machine tool controllers. IEEE Control Syst. Mag. 11 (3), 11-17.

106. Huang, C., and Wang, J. J., 2007, "Mechanistic modeling of process damping in peripheral milling," Journal of Manufacturing Science and Engineering, 129(1), pp. 12-20.

107. Karaguzel, U., Uysal, E., Budak, E., and Bakkal, M., 2016, "Effects of tool axis offset in turnmilling process," Journal of Materials Processing Technology, 231, pp. 239-247

108. Karaguzel, U., Uysal, E., Budak, E., and Bakkal, M., 2015, "Analytical modeling of turnmilling process geometry, kinematics and mechanics," International Journal of Machine Tools and

Manufacture, 91, pp. 24-33.

109. Koren, Y, 1989, "Adaptive Control Systems for Machining. " Manufacturing Review, Vol. 2, No. I, March, pp. 6-15.

110. Koren, Y., Lo, C. C., 1992. Advanced controllers for feed drives. CIRP Ann. 41 (2), 689-698

111. Koren, Y., In3, Computer Conrrol of Manufacturing Systems, McGraw-Hill, New York.

112. Lascu, C., Asiminoaei, L., Boldea, I., and Blaabjerg, F. "High performance current controller for selective harmonic compensation in active power filters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 22, no. 5, pp. 1826-1835, Sep. 2007

113. Levine, W. S. and Athans, M., 1970, "On the determination of the optimal constant output feedback gains for linear multivariable systems," IEEE Transactions on Automatic Control 15, pp.44-48.

114. Lewis, F., Abdallah, C., and Dawson, D., Control of Robot Manipulators, New York: MacMillan Publishing Co., 1993

115. Markiewicz, B. R., 1973, "Analysis of Computed Torque Drive Method and Comparison with Conventional Position Servo for a Computer Controlled Manipulator," NASA Tech, Memo 33-601. J.P. L

116. Masory, 0., 1985, "The Effect of a Velocity Feed Forward Loop on Contour Accuracy," Proceedings of 7th International Motor Conference, October, pp. 418-428

117. Mondal, S. and Mahanta, C. Nonlinear sliding surface based second order sliding mode controller for uncertain linear systems, Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat., vol. 16, pp. 3760-3769, 2011

118. Nam, S-H. A Study on a Generalized Parametric Interpolator with Real-time Jerk-limited Acceleration Computer-Aided Design. - 2004. - 36(1) - P. 27 - 36.

119. Pislaru, C. Hybrid Modelling and Simulation of a Computer Numerical Control Machine Tool Feed Drive. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Journal of Systems and Control Engineering.- Part I. - 2004. - 218(2) P. 111 - 120

120. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Повышение производительности металлорежущего оборудования с ЧПУ за счет управления качеством обрабатываемых поверхностей // Авиация и космонавтика.: Тез. докл. Межд. конф. Москва. 2023. С. 121-122.

121. Pritschow, G. Ball screw drives with enhanced bandwidth by modification of the axial bearing. Annals of the CIRP. - 2013. - 62 - P. 383 - 386.

122. Pritschow, G. A Comparison of Linear and Conventional Electromechanical Drives. Annals of the CIRP. - 1998. - 47(2) - P. 541 - 547.

123. Pritschow, G. Direct Drives for High-Dynamic Machine Tool Axes / G. Pritschow. Annals of the CIRP. - 1990. - 39(1) - pp. 413 - 416.

124. Pritschow, G. Hardware in the Loop Simulation of Machine Tools / G. Pritschow. CIRP Annals-Manufacturing Technology. - 2004. -53(1) -pp. 295 - 298

125. Pritschow, G. Research on the Efficiency of Feedforward Controllers in Direct Drives. Annals of the CIRP. -1992. -41(1) -pp. 411 - 415.

126. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Управление величиной контурной ошибки на металлорежущих станках с ЧПУ // Авиация и космонавтика.: Тез. докл. Межд. конф. Москва. 2022. С. 193-194.

127. Varanasi, KK. The Dynamics of Lead-screw Drives: Low order Modeling and Experiments. Transactions of ASME. Journal of Dynamic Systems Measurement and Control. - 2004. - 126 - pp.388 - 396

128. Verscheure, D., Demeulenaere, B., Swevers, J., Schutter, J. D., Diehl, M., 2009. Time-optimal path tracking for robots: A convex optimization approach. IEEE Trans. Autom. Control 54 (10), pp.2318-2327.

129. Veseley, J. Machine tool virtual model. International Congress MATAR 2008, Part 1: Drives & Control, Design, Models & Simulation; Prague, Czech Republic

130. Wang, L., 2009. Model Predictive Control System Design and Implementation Using MATLAB. Springer-Verlag.

131. Week, M. Limits for Controller Settings with Electric Linear Direct Drives. International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2001. - 41(1) - pp. 65 - 88

132. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Система управления изготовлением деталей аэрокосмической техники сложного контура // XLVI Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва. Королёвские чтения 2022.: Тез. докл. Межд. конф. Москва. 2022. С. 88-90.

133. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Управление ошибкой перемещения исполнительного органа станка с ЧПУ // XLV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва. Королёвские чтения 2021.: Тез. докл. Межд. конф. Москва. 2021. С. 132-134.

134. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А. Контроль выполнения управляющей программы приводом подачи по отдельным координатам в реальном масштабе времени для повышения точности контурной обработки // Будущее машиностроения России.: Тез. докл. Всерос. конф. Москва. 2019. С. 3-5.

135. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Моделирование корректирующих сигналов обеспечения точности контурной обработки деталей со сложной геометрией контура // Гагаринские чтения.: Тез. докл. XLVI Межд. конф. Москва.

136. Кузнецов П. М., Белоусов Н. А Управление точностью контурной обработки на станках с ЧПУ // Авиация и космонавтика.: Тез. докл. Межд. конф. Москва. 2020. С. 249-250.

137. Белоусов Н. А., Охрименко Н.И. Обеспечение точности обработки сложных контуров на металлорежущих станках с ЧПУ // Гагаринские чтения.: Тез. докл. XLIX Межд. конф. Москва. 2023. С. 287

138. Модальная диагностика материалов для изготовления базовых деталей металлорежущих станков / Н. А. Белоусов [и др.] // СТИН. 2022. № 2. С. 16-20.

139. Belousov N.A., Kuznetsov P.M., Control of the movement error of the executive body of the CNC machine // XLV Academic Space Conference, Dedicated to the Memory of Academician S.P. Korolev and Other. 2022. № 2549. P. 1-8.

Приложение

П. 1. Настроенная конфигурация драйверов управления станка

«СЛБ_АС-69/200»

loadrt [KINS]KINEMATICS;

loadrt [EMCMOT]EMCMOT servo_period_nsec=[EMCMOT]SERVO_PERIOD

num_joints=[KINS]JOINTS;

loadrt hostmot2;

loadrt hm2_eth board_ip="10.10.10.10" config-' num_encoders=0 num_stepgens=5"; loadrt pid names=pid.x,pid.y,pid.y2,pid.z,pid.a;

addf hm2_7i92.0.read servo-thread addf motion-command-handler servo-thread addf motion-controller servo-thread addf pid.x.do-pid-calcs servo-thread addf pid.y.do-pid-calcs servo-thread addf pid.y2.do-pid-calcs servo-thread addf pid.z.do-pid-calcs servo-thread

addf pid.a.do-pid-calcs servo-thread addf hm2_7i92.0.write servo-thread

setp hm2_7i92.0.watchdog.timeout_ns 25000000 setp hm2_7i92.0.gpio.017.is_output true setp hm2_7i92.0.gpio.011.is_output true setp hm2_7i92.0.gpio.010.is_output true setp hm2_7i92.0.gpio.013.is_output true setp hm2_7i92.0.gpio.014.is_output True

setp hm2_7i92.0.gpio setp hm2_7i92.0.gpio setp hm2_7i92.0.gpio

.015. is_output True .016. is_output True .023.is_output true

net min-home-x <=

net min-home-y <=

net min-home-y2 <=

net max-home-z <=

hm2_7i92.0.gpio.002.in hm2_7i92. 0. gpio .003.in hm2_7i92.0.gpio.004.in hm2_7i92.0.gpio.005.in

net estop-ext hm2_7i92.0.gpio.000.in #net estop-ext iocontrol.0.emc-enable-in net estop-out hm2_7i92.0.gpio.023.out net estop-out hm2_7i92.0.gpio.015.out net estop-out iocontrol.0.emc-enable-in net estop-out iocontrol.0.user-enable-out #setp hm2_7i92.0.gpio.023.invert_output true setp hm2_7i92. 0. gpio .014. invert_output true setp hm2_7i92.0.gpio.015.invert_output true

setp hm2_7i92.0.gpio.016.invert_output true setp hm2_7i92.0.gpio.017.invert_output true net power hm2_7i92.0.gpio.014.out

net probe-in hm2_7i92.0.gpio.001.in net probe-in motion.probe-input

setp pid.x.Pgain 180000.0 setp pid.x.Igain 0.0

setp pid.x.Dgain 7200.0

setp pid.x.bias 0.0

setp pid.x.FF0 0.0

setp pid.x.FF1 1.0

setp pid.x.FF2 0.0

setp pid.x.deadband 0.005

setp pid.x.error-previous-target true

setp pid.x.maxerror 5

net x-index-enable <=> pid.x.index-enable net x-enable => pid.x.enable net x-pos-cmd => pid.x.command net x-vel-cmd => pid.x.command-deriv net x-pos-fb => pid.x.feedback net x-output => pid.x.output

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.dirsetup 5000

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.dirhold 5000

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.steplen 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.stepspace 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.position-scale 800

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.step_type 0

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.control-type 1

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.maxaccel 1000

setp hm2_7i92.0.stepgen.04.maxvel 200

net x-pos-cmd <= joint.0.motor-pos-cmd

net x-vel-cmd <= joint.0.vel-cmd

net x-output <= hm2_7i92.0.stepgen.04.velocity-cmd

net x-pos-fb <= hm2_7i92.0.stepgen.04.position-fb

net x-pos-fb => joint.0.motor-pos-fb

net x-enable <= joint.0.amp-enable-out

net x-enable => hm2_7i92.0.stepgen.04. enable

net min-home-x => joint.0.home-sw-in net min-home-x joint.0.neg-lim-sw-in

setp hm2_7i92.0.gpio.022.invert_output true setp hm2_7i92.0.gpio.018.invert_output true

setp pid.y.Pgain 180000.0

setp pid.y.Igain 0.0

setp pid.y.Dgain 7200.0

setp pid.y.bias 0.0

setp pid.y.FF0 0.0

setp pid.y.FF1 1.0

setp pid.y.FF2 0.0

setp pid.y.deadband 0.005

setp pid.y.error-previous-target true

setp pid.y.maxerror 5

net y-index-enable <=> pid.y.index-enable net y-enable => pid.y.enable net y-pos-cmd => pid.y.command net y-vel-cmd => pid.y.command-deriv net y-pos-fb => pid.y.feedback net y-output => pid.y.output

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.dirsetup 5000 setp hm2_7i92.0.stepgen.03.dirhold 5000

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.steplen 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.stepspace 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.position-scale 800

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.step_type 0

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.control-type 1

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.maxaccel 1000

setp hm2_7i92.0.stepgen.03.maxvel 200

net y-pos-cmd <= joint. 1 .motor-pos-cmd

net y-vel-cmd <= joint. 1 .vel-cmd

net y-output <= hm2_7i92.0.stepgen.03.velocity-cmd

net y-pos-fb <= hm2_7i92.0.stepgen.03.position-fb

net y-pos-fb => joint. 1.motor-pos-fb

net y-enable <= joint. 1.amp-enable-out

net y-enable => hm2_7i92.0.stepgen.03. enable

net min-home-y => joint.1.home-sw-in net min-home-y joint. 1.neg-lim-sw-in

setp hm2_7i92.0.gpio.021.invert_output true

setp pid.y2.Pgain 180000.0

setp pid.y2.Igain 0.0

setp pid.y2.Dgain 7200.0

setp pid.y2.bias 0.0

setp pid.y2.FF0 0.0

setp pid.y2.FF1 1.0

setp pid.y2.FF2 0.0

setp pid.y2.deadband 0.005

setp pid.y2.error-previous-target true

setp pid.y2.maxerror 5

net y2-index-enable <=> pid.y2.index-enable net y2-enable => pid.y2.enable

=> pid.y2.command => pid.y2.command-deriv => pid.y2.feedback => pid.y2.output

net y2-pos-cmd net y2-vel-cmd net y2-pos-fb net y2-output

setp hm2_7i92.0.stepgen.02.dirsetup 5000

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.dirhold 5000

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.steplen 2000

setp hm2_7i92.0. stepgen. 02.stepspace 2000

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.position-scale 800

setp hm2_7i92.0. stepgen. 02. step_type 0

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.control-type 1

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.maxaccel 1000

setp hm2 7i92.0.stepgen.02.maxvel 200

net y2-pos-cmd <= joint.2.motor-pos-cmd

net y2-vel-cmd <= joint.2.vel-cmd

net y2-output <= hm2_7i92.0.stepgen.02.velocity-cmd

net y2-pos-fb <= hm2_7i92.0.stepgen.02.position-fb

net y2-pos-fb => joint.2.motor-pos-fb

net y2-enable <= joint.2.amp-enable-out

net y2-enable => hm2_7i92.0.stepgen.02. enable

net min-home-y2 => joint.2.home-sw-in net min-home-y2 joint.2.neg-lim-sw-in

setp pid.z.Pgain 100000.0

setp pid.z.Igain 2100.0

setp pid.z.Dgain 6300.0

setp pid.z.bias 0.0

setp pid.z.FF0 0.0

setp pid.z.FF1 1.0

setp pid.z.FF2 0.0

setp pid.z.deadband 0.005

setp pid.z.error-previous-target true

setp pid.z.maxerror 5

net z-index-enable <=> pid.z.index-enable net z-enable => pid.z.enable net z-pos-cmd => pid.z.command net z-vel-cmd => pid.z.command-deriv net z-pos-fb => pid.z.feedback net z-output => pid.z.output

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.dirsetup 5000

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.dirhold 5000

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.steplen 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.stepspace 2000

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.position-scale 400

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.step_type 0

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.control-type 1

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.maxaccel 1000

setp hm2_7i92.0.stepgen.01.maxvel 100

net z-pos-cmd <= joint.3.motor-pos-cmd

net z-vel-cmd <= joint.3.vel-cmd

net z-output <= hm2_7i92.0.stepgen.01 .velocity-cmd

net z-pos-fb <= hm2_7i92.0.stepgen.01.position-fb

net z-pos-fb => joint.3.motor-pos-fb

net z-enable <= joint.3.amp-enable-out

net z-enable => hm2_7i92.0.stepgen.01.enable

net max-home-z => joint.3.home-sw-in net max-home-z joint.3.pos-lim-sw-in

#setp hm2_7i92.0.stepgen.01.direction.invert_output true #setp hm2_7i92.0.stepgen.02.direction.invert_output true #setp hm2_7i92.0.stepgen.03.direction.invert_output true

net in-position <= motion.in-position

net machine-is-enabled <= motion.motion-enabled

net spindle-cmd-rpm spindle.O.speed-out

loadusr -W hal_manualtoolchange

net tool-change iocontrol.O.tool-change => hal_manualtoolchange.change net tool-changed iocontrol.O.tool-changed <= hal_manualtoolchange.changed net tool-number iocontrol.O.tool-prep-number => hal_manualtoolchange.number net tool-prepare-loopback iocontrol.O.tool-prepare => iocontrol.O.tool-prepared

П.2. Примеры программы для программирования драйвера управления HSS 86

Простое перемещение

Определения и параметры:

&1

CLOSE #1^X

Координатная система 1 Закрыть все буферы

Назначить мотор 1 к оси X с масштабом: 1 импульс энкодера мотора 1 соответствует 1 единице перемещения по оси X

Текст программы движения:

OPEN PROG 1

CLEAR

LINEAR

Открыть буфер для ввода программы #1 Удалить содержимое буфера Режим линейной интерполяции без остановок в точках перехода профиля

ABS

TA500

TS0

F5000

X10000

Абсолютный режим задания положения перемещения

Задание времени разгона (500 мсек) Режим разгона по -кривой выключить Задать подачу (скорость перемещения), равную 5000 единицам (имп/сек) Переместить ось X в положение 10000

DWELL500 X0

CLOSE

Задержка на 1/2 сек (500 мсек) Переместить ось X в положение 0 Закрыть буфер ввода (конец программы)

Для исполнения программы:

&1 B1 R

Координатная система 1, с первого кадра программы 1, исполнить

Перемещение с линейной и круговой интерполяцией

Определения и параметры:

CLOSE &1

#3^10000Х #4^10000Y

Закрыть все буферы Координатная система 1 Назначить мотор 3 к оси X Назначить мотор 3 к оси Y

Текст программы движения:

OPEN PROG 4 CLEAR RAPID X1 Y4

Открыть буфер для ввода программы Перемещение на быстром ходу к начальной точке

F500 ; Скорость для линейных и круговых

перемещений

LINEAR Y13 ; Перемещение по прямой

CIRCLE1 X2 Y14 И J0 ; Перемещение по окружности против часовой

стрелки

LINEAR X3 ; Перемещение по прямой

CIRCLE1 X4 Y13 Ю Л ; Перемещение по окружности по часовой

стрелке

LINEAR Y7 ; Перемещение по прямой

CIRCLE2 X7 Y4 I3 J0 ; Перемещение по окружности по часовой

стрелке

LINEAR X13 ; Перемещение по прямой

CIRCLE1 X14 Y3 Ю Л ; Перемещение по окружности по часовой

стрелке

LINEAR Y2 ; Перемещение по прямой

CIRCLE1 X13 Y1 И J0 ; Перемещение по окружности по часовой

стрелке

LINEAR X4 ; Перемещение по прямой

CIRCLE1 X1 Y4 Ю J3 ; Перемещение по окружности по часовой

стрелке

DWELL100 ; Задержка 100 мсек

RAPГО X0 Y0 ; Возврат в нулевую точку

CLOSE ; Закрыть буфер ввода конец программы)

Для исполнения программы:

&1 B4 R ; Координатная система 1, с первого кадра

программы 4, исполнить

П.3. Алгоритм работы контроллера перекрестной связи для обработки

прямолинейных контуров

На рисунке П.3.1 представлена конфигурация стандартного контроллера перекрестной связи (КПС), реализованная через программный компонент управления драйверами HSS 86. На этом рисунке вход № 1 означает канал передачи информации для оси х, а входы № 5 и № 6 означают каналы передачи информации для оси у (обратите внимание, что ось у имеет два линейных двигателя, следовательно, требуется два канала передачи информации). Для подключения выходных данных контроллера Р, к каждому осевому контуру связи, используются дополнительные фантомные каналы: вход № 3 для оси х и входы № 7 и № 8 для оси у. Подача сигнала 4 на ось х и сигнала 5 на ось у производится путем установки переменных I усилителя. Программы для настройки драйверов на работу по алгоритму КПС при обработке линейного контура и дуги окружности представлены в Таблицах 8 и 9 соответственно. Переменные параметры I усилителя представлены в Таблице 10.

Рисунок П.3.1. Конфигурация стандартного контроллера перекрестной связи

Таблица 8.

Алгоритм для стандартного контроллера перекрестной связи при обработке

линейного контура

Определения и параметры:

CLOSE &1

#1^10000Х #5^10000"У #6^10000"У

Закрыть все буферы Координатная система 1 Назначить мотор 1 к оси X Назначить мотор 5 к оси У Назначить мотор 6 к оси У

#Определить DPOS1 F1 F1^D:S000088 #Определить APOS1 F2 F2^D:S00008B #Определить DVEL1 F3 F3^D:S000086

Заданное положение #1 Фактическое положение #1 Заданная скорость #1

#Определить DPOS5 F4 F4^D:S0000288 #Определить APOS5 F5 F5^D:$000028B #Определить DVEL5 F6 F6^D:S0000286

Заданное положение #5 Фактическое положение #5 Заданная скорость #5

#Определить P ВходЗ 10 #Определить Р Вход7 10 #Определить Р Вход8 10

#Определить #Определить #Определить #Определить #Определить #Определить #Определить #Определить #Определить

ERR1 P10 ERR5 P11 СХ P12 СУ P13 SIG1 P14 SIG2 P15 SIG3 P16 SIG4 P17 SIG5 P18

#Определить DV1 P19 #Определить DV5 P20 #Определить 2DV1 P21 #Определить 2DV5 P22 #Определить V P23

; Пропорциональный конфидент усиления #3

; Пропорциональный конфидент усиления #7

; Пропорциональный конфидент усиления #8

; Подготовка буфера для хранения данных

Текст программы отработки КПС:

OPEN SERVO CLEAR

; Открыть буфер ввода основного алгоритма

ERR1=DPOS 1*0.000651-APOS1*0.000651 ERR5=DPOS5*0.0003255-APOS5*0.0003255

; Ошибка позиционирования #1 ; Ошибка позиционирования #5

DV1=DVEL1*0.0000001164

DV5=DVEL5*0.000000582

2DV1=DV1*DV1

2DV5=DV5*DV5

V=SQRT(2DV1+2DV5)

CX=DV5/V CY=DV1/V

SIG1=-ERR1CX+ERR5*CY SIG2=SIG1*PВход3*256 SIG3=SIG1 *PВход7*256 SIG4=-SIG2*CX SIG5=SIG3*CY

If(MTRNUM=3)

RETURN(FTOI(SIG4)) Endif

If (MTRNUM=7 OR MTRNUM =8)

RETURN(FTOI(SIG45) Endif

Скорость перемещения ось х Скорость перемещения ось у

Требуемая перемещения

скорость

линейного

Переменный коэффициент усиления Сх Переменный коэффициент усиления Су

Сигнал 1 на рисунке Г1 Сигнал 2 на рисунке Г1 Сигнал 3 на рисунке Г1 Сигнал 4 на рисунке Г1 Сигнал 5 на рисунке Г1

Подключение выхода Р контроллера к оси х

Подключение выхода Р контроллера к оси х

CLOSE

Закрыть буфер ввода основного алгоритма

Для исполнения программы:

&1 B1 R

Координатная система 1, с первого кадра программы 1, исполнить

Таблица 9.

Алгоритм для стандартного контроллера перекрестной связи при обработке дуги

окружности

Определения и параметры: