切削力之间的关系已经明朗，可以预知导轨系统的加工载荷变化。因而可以通过CAM控制系统模拟溜板的加工载荷信息，并根据所述加工载荷信息获得每个油腔的切削力，通过不断跟随加工载荷变化来主动干预液体静压导轨油腔压力，以实时补偿油膜厚度波动。
[0040]S2:根据所述每个油腔的切削力，以及预设的溜板波动量，输出控制信号。
[0041]根据预见控制理论，并以导轨溜板波动量为目标值、以加工载荷为未来信息，研究分析溜板竖直方向位移波动情况，目的是消除加工过程中动态加工载荷对液体静压导轨传动精度的影响。利用未来信息提高系统的加工精度，实现对油膜厚度的预见控制，根据即将到来的载荷信息提前调节油腔的流量和压力，实时消除由于载荷而带来的导轨溜板被动偏斜的现象，进一步提尚机床加工精度。
[0042]S3:根据所述控制信号，通过电液比例调压阀控制油液流量，进而控制所述油腔的油压，以抵消预见的加工载荷对所述溜板的作用力，补偿油膜厚度的波动。
[0043]本实施例提供的精密液体静压导轨的预见控制方法，通过采用预见控制方法提前计算了加工载荷的大小和变化情况，预先调整油腔压力，完全消除了响应滞后的问题，且能够有效减小动态加工载荷作用下的溜板波动，使得导轨传动精度更高。同时能够合理应对骤变的加工载荷变化，不必输出很高的油压就能起到抵抗溜板波动的效果，控制能耗更低，发热更小。而且通过提前计算切削过程中的加工载荷变化，便于实现加工过程智能化控制。
[0044]作为本实施例的优选方案，在上述实施例的基础上，可用的预见控制方法优化包括溜板左右摆动、溜板运行驱动力等机床其他随加工载荷变化而受影响的指标。且本实施例所选用的电液比例调压阀也可用其他调压阀代替。
[0045]具体地，上述实施例中的步骤SI进一步包括:
[0046]Sll:利用瞬时刚性切削力学模型，计算得到溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点；
[0047]S12:根据所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点，利用空间力学原理，计算得到每个油腔的切削力和切削力变化。
[0048]在控制逻辑方面，先用已有的瞬时刚性切削力学模型，提前计算出溜板各个方向加工负载的大小、方向变化情况和作用点，再以此为基础，根据空间力学原理计算出各个油腔所承受的分载荷。在油腔所承受的分载荷及其变化趋势都明确的前提下，就可以根据这些信息和控制目标要求输出控制信号对电液比例流量阀的流量进行控制，而油腔通过被控制的输入流量与油膜间隙泄漏的流量平衡，改变油腔内的油压力，使油腔压力对溜板产生的支撑力变化抵消预见到的加工载荷对溜板作用力的变化。
[0049]进一步地，以上实施例还包括以下步骤:
[0050]S4:通过位移传感器测量所述溜板波动量的变化，根据所述溜板波动量的变化更新当前的溜板波动量，并执行步骤S2 ;
[0051]S5:通过压力变送器测量所述油腔的油压的变化，并根据所述油压的变化，输出新的所述控制信号，并执行步骤S3。
[0052]图2示出了本发明一实施例提供的一种精密液体静压导轨的预见控制装置的结构示意图，包括:切削力计算模块61、控制信号输出模块62和油压控制模块63 ;其中，切削力计算模块61用于通过CAM控制系统模拟溜板的加工载荷信息，根据所述加工载荷信息获得每个油腔的切削力；控制信号输出模块62用于根据所述每个油腔的切削力，以及预设的溜板波动量，输出控制信号；油压控制模块63用于根据所述控制信号，通过电液比例调压阀控制油液流量，进而控制所述油腔的油压，以抵消预见的加工载荷对所述溜板的作用力，补偿油膜厚度的波动。
[0053]溜板的加工负载变化情况将作为预见控制的未来信号输入到预见控制装置中，以波动为零的理想目标信号为指标，计算出作用于电液比例调压阀的电信号，电液比例调压阀在输入电信号的控制下会自动调整输出的液压油液流量和压力，从而调整导轨油腔的油液压力。
[0054]本实施例提供的精密液体静压导轨的预见控制装置通过提前计算了加工载荷的大小和变化情况，预先调整油腔压力，完全消除了响应滞后的问题，且能够有效减小动态加工载荷作用下的溜板波动，使得导轨传动精度更高。同时能够合理应对骤变的加工载荷变化，不必输出很高的油压就能起到抵抗溜板波动的效果，控制能耗更低，发热更小。而且通过提前计算切削过程中的加工载荷变化，便于实现加工过程智能化控制。
[0055]作为本实施例的优选方案，在上述实施例的基础上，切削力计算模块进一步包括溜板切削力计算单元611和油腔切削力计算单元612 ;其中，溜板切削力计算单元611用于利用瞬时刚性切削力学模型，计算得到溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点；油腔切削力计算单元612用于根据所述溜板的切削力、切削力变化以及切削力作用点，利用空间力学原理，计算得到每个油腔的切削力和切削力变化。
[0056]具体地，以上实施例还包括以下模块:溜板波动量检测反馈模块64和油压检测反馈模块65 ;其中，溜板波动量检测反馈模块64用于通过位移传感器测量所述溜板波动量的变化，根据所述溜板波动量的变化更新当前的溜板波动量；油压检测反馈模块65用于通过压力变送器测量所述油腔的油压的变化，并根据所述油压的变化，输出新的所述控制信号。
[0057]溜板波动量检测反馈模块64和油压检测反馈模块65可统称为检测反馈模块，检测反馈模块主要负责采集压力变送器测得的油腔压力变化信息和位移传感器测得的溜板竖直方向波动量，并反馈回预见控制装置。
[0058]图3示出了本发明一实施例提供的一种精密液体静压导轨的预见控制系统的结构示意图，包括:若干个油腔1、若干个电液比例调压阀2、位移传感器3、压力变送器4、CAM控制系统5以及预见控制装置6 ;其中，所述电液比例调压阀2、所述位移传感器3、所述压力变送器4以及所述CAM控制系统5均与所述预见控制装置6连接，所述电液比例调压阀2通过液压管路与所述油腔I连接，所述位移传感器3位于所述溜板8 一侧，用于测量所述溜板8竖直方向的波动量，所述压力变送器4连接所述液压管路且位于所述电液比例调压阀2和所述油腔I之间。
[0059]在结构方面，液体静压导轨的各个油腔I对称地分布在工作台溜板8下方，如图4所示。每个油腔I的进油路都配备电液比例流量阀2。加工过程中加工载荷的作用点不断变化，各油腔I承受的分载荷也会随之改变。故将每对油腔I的压力以预见控制方式作用于其上，通过电液比例流量阀2改变油腔I的压力来维持溜板8上下受力平衡，减少溜板8波动，提高导轨传动精度。
[0060]本实施例提供的预见控制系统以溜板波动量为目标信号R(k)，以溜板偏移量y (k)为被控制量。系统通过数控铣床计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD) /CAM控制系统，将计算所得的加工载荷Fz输入预见控制装置中作为未来信息，对不同油腔输入相应的载荷分量预见信息，以便提前调节控制信号u (k)，从而主动控制油腔压力。加入了利用未来信息导轨负载d(k)的前馈补偿环节，能尽可能地减小系统中目标值R(k)与被控制量油膜波动量y (k)之间的相位延迟，使油腔压力能无延迟地跟随导轨负载变化。
[0061]具体地，CAM系统先根据加工要求预先规划好加工轨迹，并模拟出加工