申请/专利权人：上海阜有海洋科技有限公司

申请日：2018-08-10

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108646673B

主分类号：G05B19/414

分类号：G05B19/414

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.11.06#实质审查的生效;2018.10.12#公开

摘要：本发明提供一种多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法，系统，包括工件旋转夹紧机构、刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构；所述工件旋转夹紧机构包括：第1导轨、工件旋转驱动单元以及工件夹紧运动单元。具有以下优点：1设计的工件旋转夹紧机构，是一种非常适合对大尺寸卷筒进行有效夹紧的机构，实现卷筒加工过程中可靠稳固的夹紧卷筒，保证卷筒加工质量；2通过刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构，能够灵活、自动、便捷的控制刀架X向移动和刀架Y向移动，从而实现对卷筒上面螺旋槽的加工，提高卷筒加工效率。3可有效对多个电机进行协同自适应控制，从而保证卷筒加工精度。

主权项：1.一种多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，包括工件旋转夹紧机构、刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构；所述工件旋转夹紧机构包括：第1导轨（19）、工件旋转驱动单元以及工件夹紧运动单元；所述第1导轨（19）的左侧安装所述工件旋转驱动单元；所述第1导轨（19）的右侧安装所述工件夹紧运动单元；其中，所述工件旋转驱动单元包括：主轴伺服电机（1）、主轴制动器（2）、主轴减速机（3）、床头箱（6）和主轴花盘（7）；所述床头箱（6）包括混凝土基础、主轴和主轴花盘（7）；所述主轴花盘（7）通过所述主轴安装于所述混凝土基础上，使所述主轴花盘（7）可绕所述主轴进行转动；所述主轴花盘（7）的背面安装有花盘齿轮；所述主轴伺服电机（1）依次通过所述主轴制动器（2）和所述主轴减速机（3）后，连接电机输出轴；所述电机输出轴上安装电机齿轮；所述电机齿轮与所述花盘齿轮啮合，由此实现主轴伺服电机（1）驱动所述主轴花盘（7）转动；在所述主轴花盘（7）的正面安装有花盘四爪（18）；所述工件夹紧运动单元包括尾座（8），所述尾座（8）可沿所述第1导轨（19）进行轴向的滑动；在所述尾座（8）的前端通过顶针套（14）安装顶针（13）；顶针（13）与顶针套（14）通过滚动轴承配合；工件的一端被所述花盘四爪（18）夹持，工件的另一端被所述顶针（13）顶住；当所述工件旋转时，顶针（13）进行同步转动；所述刀架Y向驱动机构包括：第2导轨（20），所述第2导轨（20）与所述第1导轨（19）平行设置；在所述第2导轨（20）上面可滑动安装拖板（15）；所述拖板（15）与Y向滚珠丝杆连接，形成Y向滚珠丝杆螺母副；所述Y向滚珠丝杆由Y向驱动电机（5）驱动；Y向驱动电机（5）驱动Y向滚珠丝杆旋转，进而驱动所述拖板（15）沿所述第2导轨（20）进行Y向移动；所述刀架X向驱动机构包括支承箱体、刀架（9）、X向滚珠丝杆和X向驱动电机（4）；所述支承箱体通过横向导轨可滑动安装于所述拖板（15）的上面，所述支承箱体的顶部安装所述刀架（9）；所述X向驱动电机（4）通过X向滚珠丝杆驱动所述支承箱体进行X向移动，进而带动所述刀架（9）进行X向移动；还包括控制器、主轴编码器（10）和供电电源；所述主轴编码器（10）的输出端连接到控制器的输入端；所述控制器的输出端分别与所述主轴伺服电机（1）、所述Y向驱动电机（5）和所述X向驱动电机（4）连接；所述供电电源与所述控制器连接；所述主轴伺服电机（1）、所述Y向驱动电机（5）和所述X向驱动电机（4）均为三相同步永磁伺服电机。

全文数据：多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法技术领域[0001]本发明属于数控加工技术领域，具体涉及一种多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法。背景技术[0002]随着海洋工程的不断发展，各种超大扬程、大钢丝绳容绳量卷筒设备的需求越来越多，现有的Lebus卷筒加工系统主要存在以下问题：（1由于卷筒尺寸较大，因此，在对卷筒加工过程中，难以有效夹紧卷筒，易发生卷筒松脱的问题；（2主要为人工半自动操作，刀架X向移动和刀架Y向移动主要为人工操作，因此，具有卷筒加工效率低以及精度低的问题。发明内容[0003]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法，可有效解决上述问题。[0004]本发明采用的技术方案如下：[0005]本发明提供一种多电机数控加工卷筒系统，包括工件旋转夹紧机构、刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构；[0006]所述工件旋转夹紧机构包括:第1导轨（19、工件旋转驱动单元以及工件夹紧运动单元;所述第1导轨（19的左侧安装所述工件旋转驱动单元;所述第1导轨（19的右侧安装所述工件夹紧运动单元;其中，所述工件旋转驱动单元包括:主轴伺服电机1、主轴制动器2、主轴减速机3、床头箱⑹和主轴花盘7;所述床头箱6包括混凝土基础、主轴和主轴花盘7;所述主轴花盘⑺通过所述主轴安装于所述混凝土基础上，使所述主轴花盘7可绕所述主轴进行转动;所述主轴花盘7的背面安装有花盘齿轮;所述主轴伺服电机（1依次通过所述主轴制动器2和所述主轴减速机3后，连接电机输出轴;所述电机输出轴上安装电机齿轮;所述电机齿轮与所述花盘齿轮啮合，由此实现主轴伺服电机⑴驱动所述主轴花盘7转动;在所述主轴花盘7的正面安装有花盘四爪（18;[0007]所述工件夹紧运动单元包括尾座8，所述尾座（8可沿所述第1导轨（19进行轴向的滑动;在所述尾座⑻的前端通过顶针套（14安装顶针（13;顶针（13与顶针套（14通过滚动轴承配合;工件的一端被所述花盘四爪（18夹持，工件的另一端被所述顶针（13顶住;当所述工件旋转时，顶针13进行同步转动；[0008]所述刀架Y向驱动机构包括:第2导轨（20，所述第2导轨（20与所述第1导轨（19平行设置;在所述第2导轨（20上面可滑动安装拖板（15;所述拖板（15与Y向滚珠丝杆连接，形成Y向滚珠丝杆螺母副;所述Y向滚珠丝杆由Y向驱动电机5驱动;Y向驱动电机5驱动Y向滚珠丝杆旋转，进而驱动所述拖板15沿所述第2导轨20进行Y向移动；[0009]所述刀架X向驱动机构包括支承箱体、刀架9、X向滚珠丝杆和X向驱动电机4;所述支承箱体通过横向导轨可滑动安装于所述拖板15的上面，所述支承箱体的顶部安装所述刀架9;所述X向驱动电机4通过X向滚珠丝杆驱动所述支承箱体进行X向移动，进而带动所述刀架9进行X向移动。[0010]优选的，所述尾座⑻还安装有止退棘爪（17，所述止退棘爪（17止定在床身上的牙齿中。[0011]优选的，还包括压板（16;所述压板（16压持于所述尾座8的上面，进而将所述尾座⑻压紧于床身上面。[0012]优选的，还包括控制器、主轴编码器10和供电电源；[0013]所述主轴编码器（1〇的输出端连接到控制器的输入端;所述控制器的输出端分别与所述主轴伺服电机1、所述Y向驱动电机⑸和所述X向驱动电机⑷连接;所述供电电源与所述控制器连接。[0014]优选的，所述主轴伺服电机1、所述Y向驱动电机⑸和所述X向驱动电机⑷均为三相同步永磁伺服电机。[0015]本发明还提供一种根据多电机数控加工卷筒系统的电机协同自适应卷筒加工方法，包括以下步骤：[0016]步骤1，数控运动控制器读取需要被加工的卷筒模型以及卷筒尺寸;其中，所述卷筒模型包括若干个卷筒绳槽;所述卷筒绳槽一周分为四段，包括两段平行于端部法兰的直槽、以及两段螺旋槽，并且，直槽和螺旋槽交替;两段螺旋槽的长度和为周长的20%;两段直槽的长度和为周长的80%;[0017]数控运动控制器根据需要被加工的卷筒模型以及卷筒尺寸，生成控制程序；[0018]步骤2,数控运动控制器调用所述控制程序，对用于驱动工件旋转的主轴伺服电机1、用于控制加工槽长度的Y向驱动电机5、用于控制槽加工深度的X向驱动电机⑷进行自适应协同控制，实现卷筒绳槽的加工；[0019]其中，数控运动控制器对电机进行自适应协同控制的过程为：[0020]数控运动控制器首先建立虚轴与3个实轴，3个实轴的给定值从虚轴给定，根据需要加工的卷筒直径，确定主轴与虚轴的函数关系常数;根据需要加工的卷筒的直径、绳槽的宽度、折线与直线的比例关系确定虚轴与X轴的函数关系，根据加工绳槽的深度确定Y轴与虚轴的函数关系；[0021]然后，根据主轴速度给定值，对主轴伺服电机（1的转速进行控制，并通过主轴编码器检测卷筒位置和主轴位置，形成主轴矢量闭环控制；[0022]根据X轴速度给定值，对X向驱动电机4的转速进行控制，并通过X轴编码器检测卷筒位置和X轴位置，形成X轴矢量闭环控制；[0023]根据Y轴速度给定值，对Y向驱动电机5的转速进行控制，并通过Y轴编码器检测卷筒位置和Y轴位置，形成Y轴矢量闭环控制。[0024]本发明提供的多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法具有以下优点：[0025]1设计的工件旋转夹紧机构，是一种非常适合对大尺寸卷筒进行有效夹紧的机构，实现卷筒加工过程中可靠稳固的夹紧卷筒，保证卷筒加工质量；[0026]⑵通过刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构，能够灵活、自动、便捷的控制刀架X向移动和刀架Y向移动，从而实现对卷筒上面螺旋槽的加工，提高卷筒加工效率。[0027]3可有效对多个电机进行协同自适应控制，从而保证卷筒加工精度。附图说明[0028]图1为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的主视图；[0029]图2为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的第1俯视图；[0030]图3为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的左视图；[0031]图4为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的右视图；[0032]图5为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的第2俯视图；[0033]图6为本发明提供的多电机数控加工卷筒系统的电路原理图；[0034]图7为卷筒加工原理图；[0035]图8为卷筒加工控制过程原理图；[0036]图9为电机协同自适应卷筒加工方法流程图。具体实施方式[0037]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0038]本发明提供一种多电机数控加工卷筒系统，参考图1-图6,包括工件旋转夹紧机构、刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构。下面分别对这三个部件详细介绍：[0039]一工件旋转夹紧机构[0040]工件旋转夹紧机构的主要功能包括两点，第一:对工件夹紧;第二，驱动工件旋转。工件旋转夹紧机构包括:第1导轨19、工件旋转驱动单元以及工件夹紧运动单元;第1导轨19的左侧安装工件旋转驱动单元;第1导轨19的右侧安装工件夹紧运动单元；[0041]其中，工件旋转驱动单元包括:主轴伺服电机1、主轴制动器2、主轴减速机3、床头箱6和主轴花盘7;床头箱6包括混凝土基础、主轴和主轴花盘7;主轴花盘7通过主轴安装于混凝土基础上，使主轴花盘7可绕主轴进行转动；主轴花盘7的背面安装有花盘齿轮;主轴伺服电机1依次通过主轴制动器2和主轴减速机3后，连接电机输出轴；电机输出轴上安装电机齿轮;电机齿轮与花盘齿轮啮合，由此实现主轴伺服电机1驱动主轴花盘7转动;在主轴花盘7的正面安装有花盘四爪18;[0042]工件夹紧运动单元包括尾座8,尾座8可沿第1导轨19进行轴向的滑动；在尾座8的前端通过顶针套14安装顶针13;顶针13与顶针套14通过滚动轴承配合;尾座8还安装有止退棘爪17，止退棘爪17止定在床身上的牙齿中，防止尾座受力后退移动。还包括压板16;压板16压持于尾座8的上面，进而将尾座8压紧于床身上面。工件的一端被花盘四爪18夹持，工件的另一端被顶针13顶住;当工件旋转时，顶针13进行同步转动。[0043]二刀架Y向驱动机构[0044]刀架Y向驱动机构包括:第2导轨20,第2导轨20与第1导轨19平行设置;在第2导轨20上面可滑动安装拖板15;拖板15与Y向滚珠丝杆连接，形成Y向滚珠丝杆螺母副;Y向滚珠丝杆由Y向驱动电机5驱动;Y向驱动电机5驱动Y向滚珠丝杆旋转，进而驱动拖板15沿第2导轨20进行Y向移动；[0045]三刀架X向驱动机构[0046]刀架X向驱动机构包括支承箱体、刀架9、X向滚珠丝杆和X向驱动电机4;支承箱体通过横向导轨可滑动安装于拖板15的上面，支承箱体的顶部安装刀架9;刀架装有铣头进行铣削，刀架上还可装有车刀实现车削，该机床可进行铣削加工和车削加工。X向驱动电机4通过X向滚珠丝杆驱动支承箱体进行X向移动，进而带动刀架9进行X向移动。[0047]还包括控制器、主轴编码器10和供电电源；主轴编码器10的输出端连接到控制器的输入端;控制器的输出端分别与主轴伺服电机UY向驱动电机5和X向驱动电机4连接;供电电源与控制器连接。主轴伺服电机1、Υ向驱动电机5和X向驱动电机4均为三相同步永磁伺服电机。[0048]本发明提供的一种多电机数控加工卷筒系统，设计特点为：[0049]1工件装夹类似于大型卧式车床，以四爪夹持，尾座顶针顶住定位锁定，由于卷筒长度较长，需要时中间加托架装置，以辅助支承工件，保证装夹刚性，保护工作夹爪顶针。[0050]—夹一顶限制了工件的五个自由度，由动力箱驱动带动四爪夹持的工件旋转，实现工件进给动力。[0051]2主轴伺服电机驱动工件旋转;拖板的纵向移动，刀架的横向移动实现工件的切削走刀和切削运动。[0052]具体的，床头箱由混凝土基础和主轴花盘组成，装在主轴花盘上的齿轮带动进行工件旋转，完成切削过程的进行进给运动。主轴由两轴座支承，主轴为转轴只承受弯矩不承受扭矩。床身有三联导轨:其中前两导轨支承尾座，后两导轨支承拖板，并由拖板导向实现纵向移动，三导轨中间导轨为共用导轨。为了增加有效切削长度纵向尺寸），拖板的行走与尾座互不干涉。[0053]3控制器控制3个电机:驱动工件旋转的主轴电机、控制加工槽长度的刀具纵向行走电机、控制槽加工深度的刀架横向走刀电机，而铣削头旋转驱动电机为单独的恒速控制。全自动多电机协同自适应全过程控制，操作简单、效率高，投资低、精度高，达到多层钢丝绳在Lebus卷筒上排列整齐的目标。因此，具有重要的实用价值和经济意义。[0054]⑷本发明提供的一种多电机数控加工卷筒系统，能适应大型卷筒加工，卷筒直径q3000mm，导轨长度8000mm。[0055]5工件和3个主轴、X轴、Y轴伺服电机都安装了编码器，传递驱动与运动信息。参考图6，多电机数控加工卷筒系统的模块组成如下：[0056]I、AIM接口模块，有源滤波装置，包含一个电抗器、电网净化滤波器和抗干扰抑制器;安装在电网与ALM之间，与ALM配套使用，集成了预充电回路及电源电压监控电路。[0057]2、ALM电源整流模块，可控整流回馈模块;将三相交流电整流成直流电，并能将直流电回馈到电网，且对直流母线电压进行闭环控制，及时电网电压波动而ALM也能保持整流母线电压的稳定。对于不允许回馈的供电电网，也可以接制动单元和制动电阻来实现制动。[0058]3、SMM电机模块，单轴电机模块，驱动主轴伺服电机。[0059]4、DMM电机模块，双轴电机模块，驱动X轴和Z轴伺服电机。[0060]5、主轴伺服电机，为三相异步永磁伺服电机。[0061]6、X轴横向走刀伺服电机，为三相同步永磁伺服电机。[0062]7、Y轴纵向走刀伺服电机，为三相同步永磁伺服电机。[0063]8、SMC30编码器接口模块，连接主轴第二编码器。[0064]9、主轴编码器，为圆光栅结构，因Lebus卷筒直径较大，普通的编码器达不到加工精度要求，应选用FARGO角度编码器，其误差在5〃以内，配备专用的编码器模块SMC采集信息，满足Lebus加工精度要求。[0065]HKNCU数控单元，840Dsi数控系统CPU，中央控制单元，和MMC通讯，负责数控系统所有的功能和机床的控制。[0066]和操作面板，包括OP单元显示器+键盘）、人机通讯MMC、MCP机床控制面板。[0067]12、手摇轮，为了方便操作人员用于手摇方式增量进给坐标轴。[0068]13、手摇轮手柄接口板块，连接到NCU。[0069]14、集成的输入输出板I0模块，系统I0输入输出控制系统其他辅助设备，通讯模块。连接数控系统相关元件，与NCU之间采用Profibus-DP通讯。[0070]15、上位机，用于监控、调试、编程。[0071]下面介绍一种具体实施方式：[0072]车削螺旋槽时，工件旋转，刀架纵向移动，在卷筒上形成一固定螺旋角的螺旋线，而折线卷筒均速旋转一周，刀架纵向间隔行走两次停止两次，行走时形成螺旋线，停止时形成直线，当在绳槽两端时，刀具还需附加横向移动。拖板的移动是伺服电机通过滚珠丝杆传递到拖板，推动拖板纵向移动。由于滚珠丝杆较长8000mm，为了丝杆刚性使丝杆减少绕度，在丝杆下方用两组液压支承（即油缸支架），当拖板箱快碰到油缸支架时，电气自动控制液压缸下降，使拖板箱螺母通过，等移过油缸支架部位，液压杆自动复位。[0073]本发明提供的多电机数控加工卷筒系统具有以下优点：[0074]1设计的工件旋转夹紧机构，是一种非常适合对大尺寸卷筒进行有效夹紧的机构，实现卷筒加工过程中可靠稳固的夹紧卷筒，保证卷筒加工质量；[0075]⑵通过刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构，能够灵活、自动、便捷的控制刀架X向移动和刀架Y向移动，从而实现对卷筒上面螺旋槽的加工，提高卷筒加工效率。[0076]随着海洋工程的扩大，各种超大扬程、大钢丝绳容绳量卷筒设备不断增加，卷筒多层缠绕是最有效的解决大容绳量的问题。[0077]目前，大容绳量的卷筒主要存在以下问题：多层卷绕钢丝绳的大容绳量整齐排列的问题，具体的，多层卷绕钢丝绳在卷筒上乱绳易引起钢丝绳磨损，造成钢丝绳挤压损坏，缩短钢丝绳寿命，导致断绳事故时有发生，而频繁更换钢丝绳造成经济损失。[0078]为解决上述问题，本发明提供一种卷筒以及电机协同自适应卷筒加工方法。[0079]1卷筒工作原理[0080]Lebus卷筒上缠绕钢丝绳时，螺旋槽处的外层钢丝绳与内层钢丝绳交叉，直线绳槽处的外层钢丝绳落在内层钢丝绳2绳之间形成的凹槽处，这样，直槽解决了钢丝绳缠绕问题，缩短了上下层钢丝绳之间交错的距离，避免了乱绳，延长了钢丝绳寿命。[0081]2卷筒加工要求[0082]参考图7,为卷筒加工原理图。卷筒直径p30OOmm。卷筒绳槽一周分为四段加工，这四段在卷筒上两两对称分布，其中两段直槽平行于端部法兰，另外两段螺旋槽为螺距适当加大的过渡区，直槽和螺旋槽交替。螺旋槽一般占周长的20%，直槽占80%;卷筒直径与钢丝绳直径比例大时，直槽应适当加长，相反，应当加长螺旋槽。卷筒宽度为槽距整数倍可确保缆绳缠绕顺利，卷筒宽度为12节距整数倍，则保证一段完整的直线平行区与一段斜线区处在同一层位置。[0083]⑶卷筒加工控制过程[0084]参考图8和图9，多电机协同自适应数控加工Lebus卷筒系统协同控制3个电机:驱动工件旋转的主轴伺服电机1、控制加工槽长度的刀具纵向行走电机，即:Y向驱动电机5、控制槽加工深度的刀架横向走刀电机，即:X向驱动电机4,而铣削头旋转驱动电机为单独的恒速控制，人机界面参数设定，全自动多电机协同自适应全过程控制，操作简单、效率高，投资低、精度高，达到多层钢丝绳在Lebus卷筒上排列整齐的目标。[0085]多电机协同自适应数控加工卷筒方法，实现机床主轴工件运动与刀具运动的函数关系，工件和3个主轴、X轴、Y轴伺服电机都安装了编码器，传递驱动与运动信息。[0086]数控运动控制器的工作过程为:首先建立“”虚轴“”与3个实轴，3个实轴的给定值从“虚轴”经过特定函数关系给定，具体函数根据待加工的卷筒参数确定。主轴根据需要加工的卷筒的直径，确定主轴与虚轴的函数关系常数。X轴根据需要加工的卷筒的直径、绳槽的宽度、折线与直线的比例关系来确定虚轴与X轴的函数关系，Y轴根据加工绳槽的深度确定与虚轴的函数关系。[0087]主轴、X轴、Y轴采用的伺服电机都配有绝对值的编码器，既有速度反馈也有位置反馈，自己也形成了矢量闭环控制。[0088]1.编码器检测工件卷筒和3个主轴、X轴、Y轴驱动电机的转速及位置，自动进行工件-主轴电机-X轴电机-Y轴电机的同步三闭环精确运动控制，即：同步三闭环精确运动控制:主轴闭环精确运动控制、X轴闭环精确运动控制、和Y轴闭环精确运动控制的同步控制。[0089]2.主轴-X轴-Y轴三电机协同自适应控制，实现Lebus双折线绳槽的直线槽螺旋槽换向平滑的矢量插补补偿的精确加工控制。[0090]3.多电机协同自适应数控加工Lebus卷筒系统自动调整增益和平滑指令，达到高速位移、精准定位的运动控制，直线槽螺旋槽的加工自动调节与换向，实现Lebus双折线绳槽排列整齐、过渡平滑。[0091]⑷.多电机协同自适应数控加工Lebus卷筒系统对Lebus双折线绳槽的加工深度、槽的长度、槽的螺距、直槽与螺旋槽交替、换向过渡全过程自动化控制，具有工件转动惯量自动适应功能，抗干扰能量强。[0092]全过程自动化控制：从根本上解决了X轴Y轴跟随主轴编码器运动的滞后性，通过虚轴的建立实现了主轴-X轴-Y轴三电机协同自适应控制。[0093]本发明中的虚轴含义解释如下：[0094]本发明中，虚轴是用于测试程序和参数的，是个不存在的轴，只是给系统一个假想轴，主要用于对实轴进行同步。而实轴是实实在在的轴。[0095]现有多轴同步存在以下问题：[0096]多轴同步，有主轴与从轴，从轴跟随主轴运动，但严格的说，从轴必须采集主轴的运动信息后才能做出响应，因此总是滞后于主轴的，此外，还有信号的误差与干扰，如果多级主从跟随，这个滞后会被逐级放大，导致系统的稳定性与控制精度变差。[0097]因此，本发明在控制器里根据物理公式生成一个数字信号轴，这个轴就是虚拟轴，可以很好的解决上述问题，由虚拟轴作为主轴，所有的实轴都是从轴，虚拟轴以同步通讯或等时同步的通讯方式将主令信号传送至所有的从轴，犹如一个乐队的指挥，指挥着各个从轴的协调运动，由此带来的好处是：同步指令没有误差，没有干扰，从轴之间的响应误差降到最低，一致性达到最佳，多级传动中对末级传动的动态响应要求降低，随动误差降低，系统的控制精度与稳定性，快速响应能力大大提高。[0098]多电机协同自适应数控加工Lebus卷筒系统工作流程为:针对不同尺寸的Lebus卷筒加工工艺，选择相应的加工程序。车削螺旋槽时，工件旋转，刀架纵向移动，在卷筒上形成一固定螺旋角的螺旋线，而折线卷筒卷筒均速旋转一周刀架纵向间隔行走两次停止两次，行走时形成螺旋线，停止时形成直线，当在绳槽两端时，刀具还需附加横向移动。拖板的移动是伺服电机通过滚珠丝杆传递到拖板，推动拖板纵向移动。由于滚珠丝杆较长8000mm为了丝杆刚性使丝杆减少绕度，在丝杆下方用两组液压支承（即油缸支架），当拖板箱快碰到油缸支架时，电气自动控制液压缸下降，使拖板箱螺母通过，等移过油缸支架部位，液压杆自动复位。[0099]目前Lebus卷筒加工为人工半自动操作，数控车床因Lebus卷筒加工复杂而难以全自动化。直槽和螺旋槽交替加工，槽过渡接头处换向严格且要求平滑，靠人工换向存在不平顺的问题；螺旋槽处加工时螺距要适当加大，确保螺旋槽处的外层钢丝绳与内层钢丝绳交叉，螺距加工的大小不当将导致乱绳卷绕的问题。[0100]加工Lebus卷筒需要4个电机，这4个电机分别为驱动工件旋转的主轴电机、驱动铣削头旋转的刀具电机、控制加工槽长度的刀具纵向行走电机、控制槽加工深度的刀架横向走刀电机。槽的加工深度、槽的长度、槽的螺距、直槽与螺旋槽交替、换向等，数控加工编程难，存在这4个电机协同工作的问题。因此，本发明多电机协同自适应数控加工系统为解决Lebus卷筒绳槽加工问题是很有必要的。[0101]本发明提供的多电机数控加工卷筒系统及电机协同自适应卷筒加工方法具有以下优点：[0102]1设计的工件旋转夹紧机构，是一种非常适合对大尺寸卷筒进行有效夹紧的机构，实现卷筒加工过程中可靠稳固的夹紧卷筒，保证卷筒加工质量；[0103]⑵通过刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构，能够灵活、自动、便捷的控制刀架X向移动和刀架Y向移动，从而实现对卷筒上面螺旋槽的加工，提高卷筒加工效率。[0104]3可有效对多个电机进行协同自适应控制，从而保证卷筒加工精度。[0105]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

权利要求：1.一种多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，包括工件旋转夹紧机构、刀架X向驱动机构和刀架Y向驱动机构；所述工件旋转夹紧机构包括:第1导轨（19、工件旋转驱动单元以及工件夹紧运动单元;所述第1导轨（19的左侧安装所述工件旋转驱动单元;所述第1导轨（19的右侧安装所述工件夹紧运动单元;其中，所述工件旋转驱动单元包括:主轴伺服电机（1、主轴制动器2、主轴减速机3、床头箱⑹和主轴花盘7;所述床头箱6包括混凝土基础、主轴和主轴花盘7;所述主轴花盘⑺通过所述主轴安装于所述混凝土基础上，使所述主轴花盘7可绕所述主轴进行转动;所述主轴花盘7的背面安装有花盘齿轮;所述主轴伺服电机（1依次通过所述主轴制动器2和所述主轴减速机3后，连接电机输出轴;所述电机输出轴上安装电机齿轮;所述电机齿轮与所述花盘齿轮啮合，由此实现主轴伺服电机⑴驱动所述主轴花盘7转动;在所述主轴花盘7的正面安装有花盘四爪（18;所述工件夹紧运动单元包括尾座（8，所述尾座8可沿所述第1导轨（19进行轴向的滑动;在所述尾座8的前端通过顶针套（14安装顶针（13;顶针（13与顶针套（14通过滚动轴承配合;工件的一端被所述花盘四爪（18夹持，工件的另一端被所述顶针（13顶住；当所述工件旋转时，顶针13进行同步转动；所述刀架Y向驱动机构包括:第2导轨（20，所述第2导轨（20与所述第1导轨（19平行设置;在所述第2导轨20上面可滑动安装拖板15;所述拖板15与Y向滚珠丝杆连接，形成Y向滚珠丝杆螺母副;所述Y向滚珠丝杆由Y向驱动电机5驱动;Y向驱动电机5驱动Y向滚珠丝杆旋转，进而驱动所述拖板15沿所述第2导轨20进行Y向移动；所述刀架X向驱动机构包括支承箱体、刀架9、X向滚珠丝杆和X向驱动电机4;所述支承箱体通过横向导轨可滑动安装于所述拖板15的上面，所述支承箱体的顶部安装所述刀架9;所述X向驱动电机⑷通过X向滚珠丝杆驱动所述支承箱体进行X向移动，进而带动所述刀架⑼进行X向移动。2.根据权利要求1所述的多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，所述尾座8还安装有止退棘爪（17，所述止退棘爪（17止定在床身上的牙齿中。3.根据权利要求1所述的多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，还包括压板（16;所述压板16压持于所述尾座8的上面，进而将所述尾座8压紧于床身上面。4.根据权利要求1所述的多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，还包括控制器、主轴编码器10和供电电源；所述主轴编码器（10的输出端连接到控制器的输入端;所述控制器的输出端分别与所述主轴伺服电机（1、所述Y向驱动电机5和所述X向驱动电机4连接;所述供电电源与所述控制器连接。5.根据权利要求1所述的多电机数控加工卷筒系统，其特征在于，所述主轴伺服电机1、所述Y向驱动电机5和所述X向驱动电机⑷均为三相同步永磁伺服电机。6.—种根据权利要求1-5任一项所述的多电机数控加工卷筒系统的电机协同自适应卷筒加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，数控运动控制器读取需要被加工的卷筒模型以及卷筒尺寸;其中，所述卷筒模型包括若干个卷筒绳槽;所述卷筒绳槽一周分为四段，包括两段平行于端部法兰的直槽、以及两段螺旋槽，并且，直槽和螺旋槽交替;两段螺旋槽的长度和为周长的20%;两段直槽的长度和为周长的80%;数控运动控制器根据需要被加工的卷筒模型以及卷筒尺寸，生成控制程序；步骤2,数控运动控制器调用所述控制程序，对用于驱动工件旋转的主轴伺服电机（1、用于控制加工槽长度的Y向驱动电机5、用于控制槽加工深度的X向驱动电机⑷进行自适应协同控制，实现卷筒绳槽的加工；其中，数控运动控制器对电机进行自适应协同控制的过程为：数控运动控制器首先建立虚轴与3个实轴，3个实轴的给定值从虚轴给定，根据需要加工的卷筒直径，确定主轴与虚轴的函数关系常数;根据需要加工的卷筒的直径、绳槽的宽度、折线与直线的比例关系确定虚轴与X轴的函数关系，根据加工绳槽的深度确定Y轴与虚轴的函数关系；然后，根据主轴速度给定值，对主轴伺服电机（1的转速进行控制，并通过主轴编码器检测卷筒位置和主轴位置，形成主轴矢量闭环控制；根据X轴速度给定值，对X向驱动电机4的转速进行控制，并通过X轴编码器检测卷筒位置和X轴位置，形成X轴矢量闭环控制；根据Y轴速度给定值，对Y向驱动电机5的转速进行控制，并通过Y轴编码器检测卷筒位置和Y轴位置，形成Y轴矢量闭环控制。

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