[发明专利]基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制系统，其特征在于，该系统包括控制单元、节流阀(4)、液体静压导轨(2)、用于检测油膜厚度的位移传感器、为液体静压导轨(2)供油的变量泵(6)、驱动变量泵(6)的交流伺服电机(5)、用于控制回油速度的比例溢流阀(1)和用于转换信号的信号转换器；所述液体静压导轨(2)上设有进油口(3)，所述控制单元、转换器、交流伺服电机(5)、变量泵(6)、节流阀(4)和进油口(3)依次连接，所述变量泵(6)分别连接溢流阀(7)和过滤器(8)，所述过滤器(8)下方设置油箱(9)，油箱(9)与液体静压导轨(2)间设有由控制单元控制的比例溢流阀(1)；所述控制单元为其中，q为液体静压导轨(2)流量；k_p为压力系数；β_e为有效体积弹性模量；A为液体静压导轨(2)与油液接触面积；v₁为油液流速；F_g为重力及切削力；m为液体静压导轨(2)质量；c为油液阻尼系数；k_q为流量系数。

2.根据权利要求1所述的基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制系统，其特征在于，该系统还包括用于检测交流伺服电机(5)转速的速度传感器、固定在液体静压导轨(2)上的压力传感器和温度传感器。

3.根据权利要求1所述的基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制系统，其特征在于，该系统包括油膜厚度控制回路、电动机转速控制回路；所述油膜厚度控制回路包括油膜厚度减法器、计算器、D/A变换器、速度控制减法器、功率放大器、交流伺服电机(5)、变量泵(6)、液体静压导轨(2)、位移传感器和A/D变换器依次连接组成的闭环控制回路。

4.一种基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、位移传感器采集液体静压导轨(2)油膜厚度，并经过A/D变换器得到实际油膜厚度信号h_cl，然后与设定油膜厚度信号h_opt经过减法器计算后得到差值信号Δh，差值信号Δh作为输入信号输入到控制单元，控制单元根据控制算法计算变量泵(6)输出油液流量Q_p和输出信号Δ_isT，经功率放大器传递给交流伺服电机(5)；

步骤二、变量泵(6)以流量Q_p为液体静压导轨(2)供油，载荷W生成油腔压力P，当流量为Q_p，油腔压力为P时，位移传感器采集实际油膜厚度信号h_cl，执行步骤一，直至达到系统平衡，差值信号可以通过，从而实现电机和比例溢流阀(1)的压力来达到控制系统供油量和回油量改变的目的，以此来改变油腔压力，使机床工作台稳定在新的平衡状态。

5.根据权利要求4所述的基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制方法，其特征在于，系统还包括用于检测交流伺服电机(5)转速的速度传感器、固定在液体静压导轨(2)上的压力传感器和温度传感器；压力传感器和温度传感器采集液体静压导轨(2)油膜压力和油膜温度，控制单元进行控制算法计算，然后经信号转换、功率放大，得到模拟信号，用该信号去控制比例溢流阀(1)，调整比例溢流阀(1)控制压力，进而控制液体静压导轨(2)间压力。

6.根据权利要求4所述的基于油温补偿的液体静压导轨油膜厚度控制方法，其特征在于，所述控制系统当油温变化时，控制单元根据油温变化与液体静压导轨(2)压力之间的规律控制比例溢流阀(1)压力，使液体静压导轨(2)油液压力保持稳定。