[發明專利]非圓表面精密車削的二維控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201410007738.0
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103817561A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 李國平;賀勇;孫濤;姚秋水
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B23Q15/007
• 分類號: B23Q15/007
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 蔡菡華

技術領域

?本發明涉及機械設計與制造技術領域中數控車床的機械切削裝置，尤其涉及非圓表面精密車削的二維控制裝置及控制方法。

背景技術

車削非圓零件時，切削過程中刀具的運動是軸向直線運動和徑向進給運動的合成運動，刀具徑向進給運動是具有一定周期性和規律性的往復直線運動，這種周期和規律根據非圓的形狀和主軸的轉速的不同而變化。目前非圓截面的加工主要采用的是具有效率高、適用面廣、成本低等特點的數控車削加工，但是目前使用的非圓精密車削的控制裝置，在高頻響的前提下，大多數控制裝置都是一維控制，而且輸出線性差、可控性差、輸出位移小，且加工精度也不夠高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在高頻響的前提下可控性好、加工精度高的非圓表面精密車削的二維控制裝置及控制方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：非圓表面精密車削的二維控制裝置，包括刀架、刀具安裝臺、控制器、主軸編碼器、振動傳感器和刀具，所述的刀具安裝臺位于所述的刀架內，所述的刀架的四個內直角與所述的刀具安裝臺的四個外直角之間分別一一對應一體連接有彈性變形體，所述的刀具固定安裝在所述的刀具安裝臺上且位于其徑向中心線上，所述的振動傳感器固定安裝在所述的刀具上且位于所述的刀具安裝臺的徑向中心線上，所述的主軸編碼器固定安裝在車床主軸上，所述的刀架上位于所述的刀具安裝臺的徑向中心線處和軸向中心線處分別固定設置有音圈直線電機，所述的刀具安裝臺的側面上與所述的音圈直線電機相正對的位置一體設置有柔性鉸鏈，所述的柔性鉸鏈與所述的音圈直線電機固定連接，所述的音圈直線電機、所述的主軸編碼器和所述的振動傳感器分別與所述的控制器電連接。?

所述的刀架上位于刀具安裝臺的徑向中心線處和軸向中心線處分別設置有電機安裝槽，所述的電機安裝槽內固定設置有電機固定架，所述的音圈直線電機固定安裝在所述的電機固定架中，所述的柔性鉸鏈上一體設置有連接塊，所述的連接塊通過連接法蘭與所述的音圈直線電機固定連接。

所述的彈性變形體包括兩個直片和一個半圓片，所述的半圓片的兩端分別與所述的直片一體連接，其中一個直片的端部與所述的刀架的內直角一體連接，另一個直片的端部與所述的刀具安裝臺的外直角一體連接，四個所述的彈性變形體分別沿所述的刀架的徑向中心線和軸向中心線對稱，通過該彈性變形體來連接刀架與刀具安裝臺，放大了刀具的進給位移，加大了整個控制裝置的控制行程，進一步提高了加工精度。

所述的刀具安裝臺的徑向中心線處設置有刀具安裝槽，所述的刀具安裝槽的兩個內側面分別嵌設有至少一個定位套，所述的定位套內設置有鋼珠，所述的鋼珠與所述的定位套的內底部之間設置有彈簧，所述的刀具位于所述的刀具安裝槽中且所述的刀具的側面與所述的鋼珠的位置相對應處設置有定位凹槽，通過該結構來固定刀具，只要將刀具放入刀具安裝槽中，按壓刀具，使鋼珠嵌入刀具相應位置的定位凹槽中便完成刀具的定位和固定，其定位準確，安裝快速方便。

一種利用所述的二維控制裝置進行車削控制的控制方法，包括以下具體步驟：

（1）、主軸編碼器檢測待加工的非圓工件的當前加工相位，并反饋給控制器；

（2）、控制器讀取待加工非圓工件的下一時刻理論非圓值并計算出刀具下一時刻的位置，與接收到的待加工非圓工件當前的加工相位相比計算出到達下一時刻位置所需的徑向位移量△S₁和軸向位移量△S₂；

（3）、控制器控制位于徑向的和軸向的音圈直線電機動作，推動安裝在刀具安裝臺上的刀具分別在徑向和軸向移動△S₁和△S₂；