CN111112679A - 一种超声振动钻削控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声振动钻削控制方法及装置。该方法包括：在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前超声振动钻削装置的有效电阻值；在有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；当有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态。本发明方法能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程出现崩边或者产生划痕缺陷，提升钻削产品质量。

Description

一种超声振动钻削控制方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及超声振动加工技术领域，尤其涉及一种超声振动钻削控制方法及装置。

背景技术

超声电源又称为超声波发生器，其作用为将市电(220V/50Hz)转换成可以与超声振动钻削装置的谐振频率相匹配的高频交流电信号，并输出一定的功率。超声振动钻削装置一般由超声换能器、变幅杆、加工刀具、刀柄等组成。超声换能器可以将输入的高频交流电信号转换为机械振动，可用于超声加工、超声清洗、超声检测等领域。

一般市面上的超声电源因为成本问题通常采用锁相环跟踪换能器谐振频率，并且一般只能匹配特定频率的换能器，而不能匹配普遍换能器。

针对碳化硅颗粒增强铝基复合材料SiCp/Al，钻孔入口以及出口容易出现崩边。如果只采用功率负反馈调节，超声振动钻削在钻孔出入口阶段负载变化，输出电流变化，振动幅值变化，造成加工过程的不平稳性，易产生崩边等问题；如果只采用电流负反馈调节，超声振动钻削在钻孔钻中稳定阶段，若遇到碳化硅颗粒，由于振动幅值不变化，碳化硅颗粒更容易划擦孔内表面，产生划痕缺陷。所以如何更好的进行超声振动钻削加工成为现在亟需解决的一个难题。

发明内容

本发明实施例提供一种超声振动钻削控制方法及装置，以解决现有超声振动钻削加工过程中，由于加工材料易出现崩边或者划痕缺陷，导致加工的产品质量差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明的实施例提供了一种超声振动钻削控制方法，包括：

在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种超声振动钻削控制装置，包括：

第一获取模块，用于在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

第一控制模块，用于在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

第二控制模块，用于在所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

第三方面，本发明实施例还提供了一种超声振动钻削装置，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的超声振动钻削控制方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的超声振动钻削控制方法的步骤。

本发明实施例的上述方案中，通过在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前超声振动钻削装置的有效电阻值；在有效电阻值增大或者减小的过程中，有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；当有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，如此，通过对超声振动钻削加工状态的自适应调节控制，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制，这样能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程中出现崩边或者产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例的超声电源与超声振动钻削装置的组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图之二；

图4为本发明实施例提供的超声振动钻削控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图。下面就该图具体说明该方法的具体实施过程。

步骤101，在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

需要说明的是，超声振动钻削装置一般由超声换能器、变幅杆、钻头、刀柄等组成。其中，钻头作为超声振动钻削装置的输出端，产生超声振动，用于在工件上加工孔。

本步骤中，可基于超声振动钻削装置的相频特性，根据其电压电流相位差，确定超声振动钻削装置的相位，通过改变与超声振动钻削装置连接的超声电源的输出频率使超声振动钻削装置的相位为零，即保持在谐振状态。

也就是说，超声振动钻削装置的相位为零时，超声振动钻削装置处于谐振状态。

步骤102，在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

本步骤中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值。

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值。

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

需要说明的是，第一修正系数和第二修正系数可为经验值，取值较小。也就是说，所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和与第一预设电阻值相差不大；所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和与第二预设电阻值相差不大。

这里，超声振动钻削装置的有效电阻值为动态变化的电阻值。

需要说明的是，在所述有效电阻值开始增大并逐渐增大时，且所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，说明超声振动钻削装置不在空载状态，进入钻入阶段，但并未达到稳定钻中阶段。

另外，在所述有效电阻值开始减小并逐渐减小时，且所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，说明超声振动钻削装置开始进入钻出阶段。

在上述情形下，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态，能够保证电流和超声振幅稳定，能够避免造成加工过程的不稳定性，防止产生崩边问题，能够提升钻削加工的产品质量。

步骤103，当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

本步骤中，在所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数时，说明有效电阻值达到稳定钻削阶段的电阻值，进入稳定钻削阶段，此时，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，保证功率稳定，能够在钻孔钻中稳定阶段遇到碳化硅颗粒时，避免碳化硅颗粒划擦孔内表面，产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。

本发明实施例的超声振动钻削控制方法，通过对超声振动钻削加工状态的自适应调节控制，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制，这样能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程中出现崩边或者产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。

需要说明的是，超声电源的作用为将市电(220V/50Hz)转换成可以与超声振动钻削装置的谐振频率相匹配的高频交流电信号，并输出一定的功率。

如图2所示，超声电源由输入输出控制电路、整流电路、调压电路、逆变电路、匹配电路、驱动电路、工业显示屏以及工艺数据库组成。其中，输入输出控制电路分别与驱动电路、工艺数据库以及工业显示屏连接；调压电路分别连接整流电路和逆变电路，匹配电路分别连接逆变电路和超声振动钻削装置中的超声换能器，驱动电路分别连接调压电路和逆变电路。

其中，输入输出控制电路可以是以TMS320F28335为核心，包括其外围电路的控制电路。输入输出控制电路可以实现加强版脉冲宽度调制(enhanced Pulse WidthModulation，ePWM)输出、采集电压电流信号、高低电平输入输出控制、串行通信接口(Serial Communication Interface，SCI)通信、数据以及算法处理等功能。

整流电路连接市电，可以由上电冲击电流抑制电路、整流桥堆、大容量电容组成。其中，上电冲击电流抑制电路可以由继电器和电阻组成。在上电时，电阻接入回路以抑制冲击电流，延时后，输入输出电路控制继电器将电阻短路。在整流电路前可加入熔断丝来保护后续电路。

调压电路可以采用降压电路、升压电路或者升降压电路。

输入输出控制电路输出可控频率的ePWM到驱动电路，再由驱动电路驱动调压电路的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。

这里，驱动电路可以采用自举电容升压的方法，并且可以采用高侧单通道MOSFET或IGBT栅极驱动芯片。逆变电路可以是全桥逆变或者半桥逆变，驱动电路可以采用全桥驱动芯片。匹配电路一般可以是一个电感，也可以是电感和电容的串并联，其目的在于调谐和变阻，来提高功率和效率的传输。

工业显示屏与输入输出控制电路之间可以采用RS232接口，可以采用MODBUS-RTU或者MODBUS-ASCII传输方式。

基于图1所示的实施例，作为一可选地实现方式，在本发明方法步骤101之前，所述方法还可包括：

获取预设扫频范围，使所述超声电源以所述预设扫频范围为界限进行扫频跟踪，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内；

本步骤中，采用宽范围15kHz～40kHz可调节式扫频跟踪。而且为了防止超声振动钻削装置在最大范围15kHz～40kHz频率范围内有多个谐振频率点，可预先设定扫频范围，即预设扫频范围，该预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内，且能够使超声振动钻削装置在该预设扫频范围内有一个谐振频率点。

具体的，预设扫频范围可通过工作人员在工业显示屏上触屏输入。

获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点；

这里，本步骤可具体包括：

获取所述超声电源以所述预设扫频范围为界限，对超声振动钻削装置的电信号按照预设频率变化步长进行离散采样后的多个电流峰值；

比较所述多个电流峰值，将多个电流峰值中取值最大的电流峰值对应频率点作为扫频频率点。

需要说明的是，扫频频率点Fz对应的超声振动钻削装置的电流峰值最大，阻抗最小。另外，扫频频率点对应的频率值非常接近超声振动钻削装置的谐振频率Fr。

基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

这里，在扫频结束后，超声电源开始实时相位跟踪，主要是利用超声振动钻削装置的相频特性，而电压电流相位差反映了超声振动钻削装置的电相位特性。通过改变频率来使得超声振动钻削装置的相位保持为零，保持在谐振状态。

这里，本步骤可具体包括：

基于所述扫频频率点，调节所述超声电源的输出频率，得到所述超声振动钻削装置的相位；

这里，由于扫频频率点对应的频率值非常接近超声振动钻削装置的谐振频率，所以基于该扫频频率点在它附近进行超声电源的输出频率的调节，每调节一次，都通过超声电源的输入输出控制电路实时离散采集超声振动钻削装置的电信号，如电压波形、电流波形，进行有限冲激响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波、快速傅里叶变换(FastFourier Transformation，FFT)处理，得到电压电流相位。电压电流相位用于相位跟踪谐振频率，通过电压电流相位确定超声振动钻削装置的相位为零时，说明超声振动钻削装置处于谐振状态。

当所述超声振动钻削装置的相位为零时，停止对所述超声电源的输出频率的调节，并确定所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

本步骤中，所述超声振动钻削装置的相位为零，说明当前超声振动钻削装置处于谐振状态，此时停止对超声电源的输出频率的调节，能够使超声振动钻削装置保持在谐振状态。

基于图1所示的实施例，作为一可选地的实现方式，本发明方法的步骤101可具体包括：

采集当前所述超声振动钻削装置的电压幅值和电流幅值；

本步骤中，可通过超声电源的输入输出控制电路实时离散采集超声振动钻削装置的电信号，如电压波形、电流波形，进行软件FIR滤波、FFT处理，得到电压电流幅值。

根据所述电压幅值以及所述电流幅值，计算得到当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值。

这里，已知电压幅值以及电流幅值，通过欧姆定律公式I＝U/R，可计算得到超声振动钻削装置的有效电阻值，即电阻抗。

需要说明的是，电压电流幅值还用于调整超声振动钻削装置加工过程的状态，包括：功率负反馈调节、电流负反馈调节和分段反馈调节方式。

具体的，采用处理得到的电压幅值、电流幅值，可根据超声振动钻削装置加工过程的状态控制超声电源的电压大小输出；超声振动钻削装置的输出端振幅与输入电流大小成正比。

本实施例中，采用分段反馈调节方式，即在超声振动钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节方式，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节方式。

这里，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态，即保证超声振动钻削装置在工作时保持恒电流状态；而控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，即保证超声振动钻削装置在工作时保持功率恒定状态。那么，采用多大的电流或者多大的功率也是本发明需要考虑的问题，而为了解决该问题，作为一可选地实现方式，本发明方法还可包括：

确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。

本步骤可具体包括以下两种确定方式：

一者，通过预先设定方式，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值；

这里，目标电流值和目标功率值可通过工作人员在工业显示屏上触屏输入。也就是说，通过工作人员根据实际钻削情况人为设定。

另一者，根据所述超声振动钻削装置的工艺参数，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，所述工艺参数包括：转速、步深、刀具的直径和进给量中的至少一者。

该确定方式中，首先需要获取超声振动钻削装置的工艺参数，之后，根据该工艺参数，确定超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。

需要说明的是，超声振动钻削装置的工艺参数以及对应的目标电流值、目标功率值可存储于超声电源的工艺数据库中，在通过工作人员在工业显示屏上触屏输入该超声振动钻削装置的工艺参数，获取该超声振动钻削装置的工艺参数，之后，通过调用工艺数据库，得到对应该工艺参数的电流功率推荐值，即目标电流值和目标功率值。

需要说明的是，针对超声振动钻削装置不同的钻头类型，依据加工实验得出的工艺参数-超声功率-钻削力模型以及工艺参数-输出电流-钻削力模型，在工业显示屏中输入工艺参数，其可输出切削力最小时的超声功率以及输出电流。

基于图1所示的实施例，作为一可选地实现方式，本发明方法还可包括：

当所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，控制所述超声振动钻削装置在谐振状态下的输出功率最小。

本步骤中，当所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，说明超声振动钻削装置处于空载状态，也就是还未对加工材料进行加工，此时，通过超声电源实时相位跟踪，保证超声振动钻削装置维持在谐振状态，即通过调压电路控制电压最小，保证电压维持在较小值，即输出功率最小，从而降低电能的损耗，达到节能效果。

下面如图3所示，并结合图2，就一示例具体说明本发明方法的具体实施流程。

首先需要说明的是，在超声电源上电后，超声电源并不立即开始工作，工作人员需在工业显示屏上触屏输入扫频范围以及选择工作状态。

其中，扫频范围为预设扫频范围，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内，工作状态为分段反馈调节，即在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制。

之后，在所选工作状态下触屏输入功率指定值以及电流指定值。即在超声电源工作时，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时稳定电流，在钻中阶段稳定功率。之后，执行图3所示的流程。

S1，开始工作；

工作人员触屏点击“开始工作”；

S2，扫频跟踪；

具体的，超声电源开始进行扫频跟踪，以预设扫频范围为界限，频率变化步长为△f，对比每个频率点下离散采样电流的数字量最大值，即电流峰值；之后，将电流峰值最大的频率点确定为扫频频率点。

S3，相位跟踪；

在扫频结束后，超声电源开始实时相位跟踪，并可以始终跟踪到超声振动钻削装置的频率。

S4，谐振状态？；

也就是，判断超声振动钻削装置是否处于谐振状态；若是，则执行步骤S5，反之，则继续执行S3；

需要说明的是，通过相位跟踪，可确定出扫频频率点；基于扫频频率点，可控制超声振动钻削装置处于谐振状态，具体可参见上述对应部分的阐述，这里不再赘述。

S5，∣R-R0∣＜ε0？

这里，在保持谐振状态下，超声电源开始实时采集超声振动钻削装置的有效电阻值R。

之后，本步骤中，判断超声振动钻削装置的有效电阻值R与超声振动钻削装置工作在空载状态对应的电阻值R0之间的差值的绝对值是否小于第一修正系数ε0，也就是判断超声振动钻削装置是否处于空载状态。

若是，则说明超声振动钻削装置的有效电阻值R等于或者近似于超声振动钻削装置工作在空载状态对应的电阻值R0，执行S6，反之，则执行S7；

S6，空载状态调节；

本步骤中，超声振动钻削装置工作在空载状态，工业显示屏会记录空载有效电阻值R0、当前频率、电流以及功率。

这里，空载状态调节具体是控制超声振动钻削装置维持在谐振状态，即通过调压电路控制电压最小，保证电压维持在较小值，即控制超声振动钻削装置的输出功率最小。

S7，∣R-R1∣＜ε1？

本步骤中，在∣R-R0∣≥ε0的前提下，执行该步骤，即判断超声振动钻削装置的有效电阻值R与超声振动钻削装置在稳定钻中阶段时的电阻值R1之间的差值的绝对值是否小于第二修正系数ε1，也就是判断超声振动钻削装置是否处于稳定钻中阶段。

若是，则执行步骤S8；反之，则执行步骤S9。

S8，功率负反馈调节；

也就是说，在超声振动钻削装置的有效电阻值R达到稳定钻削有效值R1，说明超声振动钻削装置进入稳定钻中阶段，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，此时，工业显示屏上的功率负反馈显示灯点亮，电流负反馈显示灯灭，并显示当前频率、电流和功率。

需要说明的是，超声振动钻削装置首先在空载状态，之后进入钻入阶段，稳定钻中阶段，最后，进入钻出阶段。

S9，电流负反馈调节。

也就是说，超声振动钻削装置的有效电阻值R与超声振动钻削装置在稳定钻中阶段时的电阻值R1之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数ε1，也就是超声振动钻削装置不处于稳定钻中阶段。

在超声振动钻削装置不在稳定钻中阶段时，说明超声振动钻削装置处于钻入阶段或者钻出阶段，此时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态，此时，工业显示屏上功率负反馈显示灯点灭，电流负反馈显示灯亮，并显示当前频率、电流和功率。

其中，当有效电阻值R开始增大并且逐渐增大，说明超声振动钻削装置进入钻入阶段；当有效电阻值R开始小于超声振动钻削装置在稳定钻中阶段时的电阻值R1并持续减小，说明超声振动钻削装置进入钻出阶段。

另外，当有效电阻值R减小到R0时，说明超声振动钻削装置已经钻出，当前孔已经加工完毕，回到起始状态，准备第二个孔的加工。

本发明实施例的超声振动钻削控制方法，通过对超声振动钻削加工状态的自适应调节控制，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制，这样能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程中出现崩边或者产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。

基于上述方法，本发明实施例提供一种用以实现上述方法的超声振动钻削控制装置。

如图4所示，为本发明实施例提供的超声振动钻削控制装置的结构示意图。本发明实施例提供的超声振动钻削控制装置可以包括：

第一获取模块401，用于在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

第一控制模块402，用于在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

第二控制模块403，用于在所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

可选地，所述超声振动钻削控制装置还可包括：

第二获取模块，用于获取预设扫频范围，使所述超声电源以所述预设扫频范围为界限进行扫频跟踪，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内；

第三获取模块，用于获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点；

第三控制模块，用于基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

可选地，所述第三获取模块，包括：

获取单元，用于获取所述超声电源以所述预设扫频范围为界限，对其输出的电信号按照预设频率变化步长进行离散采样后的多个电流峰值；

比较单元，用于比较所述多个电流峰值，将多个电流峰值中取值最大的电流峰值对应频率点作为扫频频率点。

可选地，所述第三控制模块，包括：

调节单元，用于基于所述扫频频率点，调节所述超声电源的输出频率，得到所述超声振动钻削装置的相位；

控制单元，用于在所述超声振动钻削装置的相位为零时，停止对所述超声电源的输出频率的调节，并确定所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

可选地，所述第一获取模块401，包括：

采集单元，用于采集当前所述超声振动钻削装置的电压幅值和电流幅值；

计算单元，用于根据所述电压幅值以及所述电流幅值，计算得到当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值。

可选地，所述超声振动钻削控制装置还可包括：

确定模块，用于确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。

可选地，所述确定模块，包括：

第一确定单元，用于通过预先设定方式，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值；或者，

第二确定单元，用于根据所述超声振动钻削装置的工艺参数，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，所述工艺参数包括：转速、步深、刀具的直径和进给量中的至少一者。

可选地，所述超声振动钻削控制装置还可包括：

第四控制模块，用于在所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，控制所述超声振动钻削装置在谐振状态下的输出功率最小。

本发明实施例提供的超声振动钻削控制装置能够实现图1至图3的方法实施例中超声振动钻削控制装置实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例提供的超声振动钻削控制装置，通过第一获取模块在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前超声振动钻削装置的有效电阻值；第一控制模块在有效电阻值增大或者减小的过程中，有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；第二控制模在有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，如此，通过对超声振动钻削加工状态的自适应调节控制，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制，这样能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程中出现崩边或者产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。

优选的，本发明实施例还提供一种超声振动钻削控制装置，包括处理器，存储器，存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述超声振动钻削控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述超声振动钻削控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (16)

1.一种超声振动钻削控制方法，其特征在于，包括：

在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

2.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值之前，所述方法还包括：

获取预设扫频范围，使所述超声电源以所述预设扫频范围为界限进行扫频跟踪，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内；

获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点；

基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

3.根据权利要求2所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点，包括：

获取所述超声电源以所述预设扫频范围为界限，对超声振动钻削装置的电信号按照预设频率变化步长进行离散采样后的多个电流峰值；

比较所述多个电流峰值，将多个电流峰值中取值最大的电流峰值对应频率点作为扫频频率点。

4.根据权利要求2所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态，包括：

基于所述扫频频率点，调节所述超声电源的输出频率，得到所述超声振动钻削装置的相位；

当所述超声振动钻削装置的相位为零时，停止对所述超声电源的输出频率的调节，并确定所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

5.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值，包括：

采集当前所述超声振动钻削装置的电压幅值和电流幅值；

根据所述电压幅值以及所述电流幅值，计算得到当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值。

6.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。

7.根据权利要求6所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，包括：

通过预先设定方式，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值；或者，

根据所述超声振动钻削装置的工艺参数，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，所述工艺参数包括：转速、步深、刀具的直径和进给量中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，控制所述超声振动钻削装置在谐振状态下的输出功率最小。

9.一种超声振动钻削控制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；

第一控制模块，用于在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；

第二控制模块，用于在所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；

其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；

所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；

所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。

10.根据权利要求9所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，还包括：

第二获取模块，用于获取预设扫频范围，使所述超声电源以所述预设扫频范围为界限进行扫频跟踪，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内；

第三获取模块，用于获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点；

第三控制模块，用于基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

11.根据权利要求10所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，所述第三获取模块，包括：

获取单元，用于获取所述超声电源以所述预设扫频范围为界限，对其输出的电信号按照预设频率变化步长进行离散采样后的多个电流峰值；

比较单元，用于比较所述多个电流峰值，将多个电流峰值中取值最大的电流峰值对应频率点作为扫频频率点。

12.根据权利要求10所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，所述第三控制模块，包括：

调节单元，用于基于所述扫频频率点，调节所述超声电源的输出频率，得到所述超声振动钻削装置的相位；

控制单元，用于在所述超声振动钻削装置的相位为零时，停止对所述超声电源的输出频率的调节，并确定所述超声振动钻削装置处于谐振状态。

13.根据权利要求9所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，所述第一获取模块，包括：

采集单元，用于采集当前所述超声振动钻削装置的电压幅值和电流幅值；

计算单元，用于根据所述电压幅值以及所述电流幅值，计算得到当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值。

14.根据权利要求9所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，还包括：

确定模块，用于确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。

15.根据权利要求14所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，所述确定模块，包括：

第一确定单元，用于通过预先设定方式，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值；或者，

第二确定单元，用于根据所述超声振动钻削装置的工艺参数，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，所述工艺参数包括：转速、步深、刀具的直径和进给量中的至少一者。

16.根据权利要求9所述的超声振动钻削控制装置，其特征在于，还包括：

第四控制模块，用于在所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，控制所述超声振动钻削装置在谐振状态下的输出功率最小。

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