[发明专利]非圆表面精密车削的二维控制装置及控制方法

权利要求书

1.非圆表面精密车削的二维控制装置，包括刀架、刀具安装台、控制器、主轴编码器、振动传感器和刀具，所述的刀具安装台位于所述的刀架内，所述的刀架的四个内直角与所述的刀具安装台的四个外直角之间分别一一对应一体连接有弹性变形体，所述的刀具固定安装在所述的刀具安装台上且位于其径向中心线上，所述的振动传感器固定安装在所述的刀具上且位于所述的刀具安装台的径向中心线上，所述的主轴编码器固定安装在车床主轴上，其特征在于所述的刀架上位于所述的刀具安装台的径向中心线处和轴向中心线处分别固定设置有音圈直线电机，所述的刀具安装台的侧面上与所述的音圈直线电机相正对的位置一体设置有柔性铰链，所述的柔性铰链与所述的音圈直线电机固定连接，所述的音圈直线电机、所述的主轴编码器和所述的振动传感器分别与所述的控制器电连接。

2.如权利要求1所述的非圆表面精密车削的二维控制装置，其特征在于所述的刀架上位于所述的刀具安装台的径向中心线处和轴向中心线处分别设置有电机安装槽，所述的电机安装槽内固定设置有电机固定架，所述的音圈直线电机固定安装在所述的电机固定架中，所述的柔性铰链上一体设置有连接块，所述的连接块通过连接法兰与所述的音圈直线电机固定连接。

3.如权利要求1所述的非圆表面精密车削的二维控制装置，其特征在于所述的弹性变形体包括两个直片和一个半圆片，所述的半圆片的两端分别与所述的直片一体连接，其中一个直片的端部与所述的刀架的内直角一体连接，另一个直片的端部与所述的刀具安装台的外直角一体连接，四个所述的弹性变形体分别沿所述的刀架的径向中心线和轴向中心线对称。

4.如权利要求1所述的非圆表面精密车削的二维控制装置，其特征在于所述的刀具安装台的径向中心线处设置有刀具安装槽，所述的刀具安装槽的两个内侧面分别嵌设有至少一个定位套，所述的定位套内设置有钢珠，所述的钢珠与所述的定位套的内底部之间设置有弹簧，所述的刀具位于所述的刀具安装槽中且所述的刀具的侧面与所述的钢珠的位置相对应处设置有定位凹槽。

5.一种利用所述的二维控制装置进行车削控制的控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：

（1）、主轴编码器检测待加工的非圆工件的当前加工相位，并反馈给控制器；

（2）、控制器读取待加工非圆工件的下一时刻理论非圆值并计算出刀具下一时刻的位置，与接收到的待加工非圆工件当前的加工相位相比计算出到达下一时刻位置所需的径向位移量△S₁和轴向位移量△S₂；

（3）、控制器控制位于径向的和轴向的音圈直线电机动作，推动安装在刀具安装台上的刀具分别在径向和轴向移动△S₁和△S₂；

（4）、振动传感器实时检测刀具在径向和轴向的位置变化量△S₁^‘和△S₂^’，并反馈给控制器，控制器计算出│△S₁-△S₁^‘│和│△S₂-△S₂^‘│，若│△S₁-△S₁^‘│和│△S₂-△S₂^‘│小于设定的误差值，则满足加工精度要求，进行非圆工件同一截面下一时刻位置的加工，若│△S₁-△S₁^‘│和│△S₂-△S₂^‘│大于设定的误差值，则不满足加工精度要求，控制器重新返回到步骤（2）的动作；

（5）、重复步骤（1）至（4），直至完成非圆工件同一截面上360°范围的加工；

（6）、刀具移动到非圆工件的下一截面上，再重复重复步骤（1）至（5），直至完成整个非圆工件的非圆精密加工。