[發明專利]一種主動改變主軸轉速的離軸車削自由曲面方法

有效

• 申請號: 201010615312.5
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102107372A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 周曉勤;朱志偉;趙紹昕;鄒青
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23Q15/10
• 分類號: B23Q15/10;B23B1/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種主動改變主軸轉速的離軸車削自由曲面方法，其特征在于包括下列步驟：

（1）沿與主軸回轉中心同軸的圓周方向上，將兩個或多個自由曲面工件等間隔地安裝在一臺夾具上，使每個自由曲面上的最小回轉半徑偏離主軸的回轉軸線；

（2）根據加工表面上刀具接觸點的位置主動改變主軸回轉速度，以確保加工表面上切削速度的一致性；

（3）主軸作回轉運動，溜板在X軸和Z軸作進給運動，通過運動軸檢測控制系統獲取每個瞬態主軸轉角，控制FTS裝置的X軸和Z軸作同步快速往復運動，由此實現自由曲面離軸車削。

2.一種實現主動改變主軸轉速的離軸車削自由曲面方法的裝置，其特征在于：

（1）一個高精密旋轉光柵編碼器安裝在主軸尾端以實時檢測主軸回轉角度φ，兩個直線光柵實時檢測溜板的X軸和Z軸坐標位置，分別饋入一個多軸運動控制器；

（2）利用兩個高精密的直線光柵或電容位移傳感器，實時檢測FTS裝置的X軸和Z軸往復運動位移，分別饋入一個多軸運動控制器；

（3）根據實測的主軸回轉角度φ、溜板在X軸和Z軸的坐標位置，通過一個多軸運動控制器驅動FTS裝置，以產生同步的X軸和Z軸快速往復運動；

（4）根據實測的主軸回轉角度φ、溜板在X軸和Z軸的坐標位置、以及FTS裝置的X軸和Z軸快速往復運動，通過一個多軸運動控制器驅動金剛石車床的PLC，以實時改變主軸回轉角速度Ω。

3.根據權利要求1所述主動改變主軸轉速的離軸車削自由曲面方法，其特征在于主動改變主軸回轉速度的方法如下：

（1）根據工件的離軸安裝，確定刀尖圓弧接觸點的平均回轉半徑ρ₀=(ρ_max+ρ_min)/2，ρ_max和ρ_min分別是刀尖圓弧接觸點的最大和最小半徑；

（2）選擇平均回轉半徑ρ₀處的切削速度v_c，確定ρ₀處的主軸回轉角速度Ω₀=v_c/ρ₀；

（3）實時檢測金剛石車床主軸回轉脈沖，獲得當前的主軸轉角φ_i；

（4）實時檢測每一個金剛石刀尖圓弧中心的徑向坐標位置ρ_c，反求刀尖圓弧接觸點的徑向坐標位置ρ；

（5）確定該刀尖圓弧接觸點的主軸回轉角速度Ω=(ρ₀/ρ)Ω₀。