電流特征值的提取由于檢測(cè)到的電流有很多干擾信號(hào)，需要對(duì)實(shí)時(shí)采集的電流信號(hào)進(jìn)行濾波處理，采樣頻率是1kHz，取截止頻率為350Hz，對(duì)信號(hào)進(jìn)行4階低通濾波，得到濾波公式。由于電流信號(hào)是一個(gè)瞬時(shí)波動(dòng)的物理量，其瞬時(shí)值與加工的負(fù)荷量并沒(méi)有直接簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，必須對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行特征提取，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)比較和理論分析，主軸電機(jī)電流單相瞬時(shí)量的定時(shí)長(zhǎng)積分值可作為電流信號(hào)的特征值。

　　即式中I為電流特征值T為主軸電流信號(hào)周期i為直接經(jīng)過(guò)濾波后的電流值3數(shù)據(jù)擬合在加工過(guò)程中，設(shè)定機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速、切削深度和其它的加工參數(shù)都不變，不斷改變進(jìn)給速度，依次檢測(cè)出在各種不同的進(jìn)給速度下的電流值，以3次多項(xiàng)式來(lái)擬合它們之間關(guān)系式。即式中f為進(jìn)給速度，h為切削深度已知n個(gè)進(jìn)給速度所對(duì)應(yīng)的電流特征值I1，I2，……，In，取0＝1，1＝f，2＝f2，3＝f3，以*小二乘曲線擬合的方法擬合此3次多項(xiàng)式，設(shè)向量a＝（a0，a1，a2，a3）T，I＝（I0，I1，…，In）T，則法方程組為ATAa＝ATI式中由于0，1，2，3線性無(wú)關(guān)，可求得法方程組的**解a0＝a0＊，a1＝a1＊，a2＝a2＊，a3＝a3＊從而得到函數(shù)I（f）＝a0＊＋a1＊f＋a2＊f2＋a3＊f3這就是切削深度不變的情況下，電流特征值與進(jìn)給速度之間的關(guān)系式。

　　在同樣的加工條件下，改變切削深度，重復(fù)上述過(guò)程，就能得到一系列不同切深下的電流與進(jìn)給之間的關(guān)系曲線。例如，在主軸轉(zhuǎn)速n＝1000r／min，切削深度h＝1.2mm的加工條件下，由實(shí)驗(yàn)可得I（f）＝1.4612＋0.872f＋0.4277f2＋0.0944f34控制策略在加工過(guò)程中，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)機(jī)床主軸電機(jī)電流而間接監(jiān)測(cè)切削負(fù)荷，實(shí)時(shí)調(diào)整進(jìn)給量，使切削負(fù)荷在一定程度上保持恒定，以此來(lái)控制加工中的變形，使加工變形基本上保持不變，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。

　　在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和其他加工條件都不變的情況下做切削加工實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)驗(yàn)證和對(duì)比，得出這種條件下機(jī)床滿足*佳加工條件所承受的*大負(fù)荷，即*佳加工狀況下的電流特征值I0，把它和上述的不同切深下的電流與進(jìn)給之間的關(guān)系式在圖中表示如下：在一定的加工條件下，機(jī)床按給定的進(jìn)給速度對(duì)工件進(jìn)行加工，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床主軸電流，并計(jì)算其特征值，將它與I0相比較，得到在該條件下滿足*佳加工狀況的進(jìn)給速度值，如圖中所示，實(shí)時(shí)將該進(jìn)給速度指令發(fā)送到加工系統(tǒng)中，使電流特征值基本保持在I0，如果檢測(cè)到的電流發(fā)生變化，則重復(fù)上述控制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床切削加工的恒負(fù)荷控制。具體控制過(guò)程如下：（1）實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床主軸電流Ic，計(jì)算其特征值I，由當(dāng)前的進(jìn)給速度f(wàn)0得出當(dāng)前的切削深度h；（2）從已知的電流－進(jìn)給關(guān)系曲線中，根據(jù)當(dāng)前的切削深度h確定當(dāng)前加工條件下的電流－進(jìn)給曲線。

　　（3）由當(dāng)前加工條件*佳電流特征值I0得出這種條件下*佳進(jìn)給速度值，即圖中的曲線和直線I0的交點(diǎn)處的橫坐標(biāo)，由此得到的進(jìn)給速度值即調(diào)整后的進(jìn)給速度f(wàn)t。（4）將得到的ft發(fā)送到加工系統(tǒng)中，并由加工系統(tǒng)發(fā)回一個(gè)反饋命令字，實(shí)現(xiàn)力變形誤差的實(shí)時(shí)在線補(bǔ)償。（5）繼續(xù)不間斷地檢測(cè)機(jī)床電流，如果得到的特征值有變化，則重復(fù)上述過(guò)程。

　　加工控制實(shí)例含有復(fù)雜曲面的被加工工件這是在一塊方形材料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)粗加工和半精加工兩道工序加工而成的手機(jī)模具上表面；粗加工采用的工件采用的是傳統(tǒng)加工方式，左側(cè)工件則采用恒負(fù)荷控制加工方式。加工過(guò)程中使用完全相同的刀具和起始加工參數(shù)，與傳統(tǒng)加工方式相比較，在恒負(fù)荷控制加工方式下，加工精度有很大的改進(jìn)，加工效率也明顯提高。

　　結(jié)束語(yǔ)恒負(fù)荷控制算法有很多種，將該控制算法在具有華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)的DM4600數(shù)控銑削加工上進(jìn)行加工驗(yàn)證，取得了較好的控制效果。但是負(fù)荷信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制命令的實(shí)時(shí)發(fā)送對(duì)控制的精度有著至關(guān)重要的影響，如何縮短響應(yīng)時(shí)間提高實(shí)時(shí)性是需要改進(jìn)和提高的方向。