[发明专利]一种实时调节珩磨压力的控制系统及其运行工艺

权利要求书

1.一种实时调节珩磨压力的控制系统，其特征在于，包括：液压源、指令装置（19）、过滤器（8）、压力表（9）、囊式蓄能器（10）、电磁阀（12）、调压阀（11）、比例方向阀（14）、运动控制器（20）、电磁开关阀（13）、反馈传感器、液压缸；

所述的液压源包括油箱（1），液位液温计（2）和空气滤清器（6）直接与油箱（1）连接，电机（3）、风冷却器（5）通过并联泵（4）与油箱（1）连接，提供系统所需流量，防止油箱油液温度过高；

液压源经过过滤器后，与压力表、电磁开关阀连接，电磁开关阀连接比例方向阀，控制系统开关，保证系统输出压力曲线与珩磨工具的运动曲线同步变化；

压力表（9）、囊式蓄能器、电磁阀和调压阀并联后依次相连后连接比例方向阀，用于调整囊式蓄能器状态，保证系统压力稳定；比例方向阀（14）通过管道与液压缸（16）直接连接，液体压力传感器（15）连接在比例方向阀和液压缸之间的管道上，用以测量管道压力；

所述的反馈传感器包括液体压力传感器（15）和力传感器（17），其中：液体压力传感器连接液压缸和指令装置，将流入液压缸的实时压力信号反馈给指令装置，进行偏差运算；

运动控制器连接指令装置和比例方向阀，用于接收指令装置的偏差信号，控制比例方向阀的流量，保证系统压力和指令压力一致；

力传感器连接工件（18）和指令装置，测量工件所受珩磨工具施加的轴向力，并将实时力信号反馈给指令装置，进行偏差运算，传递给运动控制器，控制比例方向阀的流量，保证所需压力与指令压力一致；

所述的控制系统采用负反馈方式进行信号反馈；

压力曲线和珩磨工具的运动曲线同步变化；

电磁开关阀连接比例方向阀和加工中心外冷系统，使用外冷信号控制压力控制系统开关，保证压力控制系统输出压力曲线和珩磨工具运动曲线同步变化；

所述的实时调节珩磨压力，包括外部调节和内部调节：

外部调节是对工件受力信号进行反馈，依据反馈信号实时调节珩磨压力；

内部调节是对液压力信号进行反馈，基于反馈信号实时调节珩磨压力；

其中，液体压力传感器连接液压缸和指令装置，用于实时反馈液压缸（16）压力信号，运用内部调节方式进行信号反馈；力传感器连接工件和指令装置，用于实时反馈工件受力信号，运用外部调节方式进行信号反馈。

2.根据 权利要求1 所述的一种实时调节珩磨压力的控制系统的运行工艺，其特征在于，步骤如下：

步骤（1）、珩磨加工前测量初孔孔径，获得初孔形状，根据式（1）计算得到材料去除量，基于珩磨压力与材料去除量关系式如式（2）所示，获得珩磨压力变化曲线，将压力曲线输入指令装置；

（1）

（2）

其中，是材料去除量，是珩磨工具往复速度，是珩磨工具旋转速度，是珩磨越程量，是珩磨压力，是珩磨时间；

步骤（2）、电机通电，液压缸带动端部珩磨工具工作时，加工中心外冷系统将信号传递给电磁开关阀控制打开开关，运动控制器接收指令信号控制比例方向阀调整开度，油液经液体压力传感器进入液压缸，液压缸内液压力使珩磨工具进行工作，对工件施加作用力；

步骤（3）、液体压力传感器和力传感器进行系统信号反馈，指令装置进行偏差运算后传递给运动控制器控制系统流量，使指令压力和实时压力保持一致，当实时压力出现偏差时，则通过传感器反馈给指令装置并进行调节，调整比例方向阀开度，保证系统输出压力为所需珩磨压力；

步骤（4）、当珩磨工具停止工作时，加工中心外冷系统关闭，所述电磁开关阀接收信号关闭，系统卸压，液压缸内油液通过回油过滤器（7）回到油箱。

3.根据权利要求2所述的实时调节珩磨压力的控制系统的运行工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述的指令装置进行偏差运算后传递给运动控制器控制系统流量是指：指令装置根据式（3）将力传感器反馈的轴向力转换为液压力；

（3）

其中，是力传感器所测工件所受轴向力；是比例系数，与珩磨工具锥角有关；是液压力；

指令装置通过实时对给定信号和传感器反馈信号进行差值运算，将偏差信号传递给运动控制器，运动控制器完成相关控制运算处理得到控制信号，传递给比例方向阀；

比例方向阀依据式（4）调整开度，控制流量输出，驱动液压缸活塞调整输出加载力以减小偏差值，直至加载力的输出趋于稳定值；

（4）

其中，为比例方向阀的阀芯位置；为电压变化量；为比例阀空载流量增益；为当=1时的比例方向阀的传递函数。