數控電加工機床伺服跟蹤軟件算法及應用研究

吳 強，顧洪良，倪敏敏，陸曉華

（蘇州電加工機床研究所有限公司，江蘇蘇州215011）

對于數控電火花加工設備（如：電火花成形機床、高速電火花小孔加工機床和電火花線切割機床等），必須通過監測放電間隙狀況來控制數控伺服軸的插補運動，這類控制伺服軸運動的方法被稱為“伺服跟蹤”。這種伺服跟蹤控制方法的優劣，直接影響電火花加工設備的加工性能。在加工過程中，伺服跟蹤通過控制加工軸的運動，保證了放電加工持續、穩定、高效地進行。

1 電加工機床數控系統伺服跟蹤實現方法

1.1 傳統硬件伺服跟蹤電路結構

以往的電加工機床一般采用傳統的硬件伺服系統實現伺服跟蹤，其電路主要由間隙采樣、電壓比較、壓頻變換等單元組成，如圖1所示。系統采樣間隙伺服電壓通過運放得到間隙電壓與給定電壓的差值，即 △U=Kv·（Ve-Vg），其中 Ve 為間隙平均電壓；Vg為伺服給定電壓；Kv為運放放大倍數。電壓差值一路送入電壓比較器，得到伺服方向信號Dir，其受控于 △U 的電平正負，即：Ve＞Vg時，伺服跟蹤方向為正向；Ve≤Vg時，伺服跟蹤方向為反向。另一路△U送入線性壓控振蕩器，得到伺服脈沖信號 CP，脈沖頻率 Fs=Kf·△U=Kv·Kf（Ve-Vg）。

圖1 伺服跟蹤方法結構框圖

由此可求得伺服跟蹤參數：伺服跟蹤方向為Dir=Ve-Vg，這里Dir只取符號；伺服跟蹤速度（即為脈沖頻率）為 Fs=K·（Ve-Vg），這里 K=Kv·Kf，其實質是伺服跟蹤系統的放大倍數，可通過調節Kv達到調節跟蹤靈敏度的目的。

由以上分析得知，傳統伺服跟蹤系統是通過檢測放電間隙的平均電壓，設定伺服跟蹤控制參數（給定電壓和靈敏度），并經過電路計算，求得伺服跟蹤信號，即跟蹤方向和跟蹤速度。……