[发明专利]非圆表面精密车削的二维控制装置及控制方法

说明书

技术领域

 本发明涉及机械设计与制造技术领域中数控车床的机械切削装置，尤其涉及非圆表面精密车削的二维控制装置及控制方法。

背景技术

车削非圆零件时，切削过程中刀具的运动是轴向直线运动和径向进给运动的合成运动，刀具径向进给运动是具有一定周期性和规律性的往复直线运动，这种周期和规律根据非圆的形状和主轴的转速的不同而变化。目前非圆截面的加工主要采用的是具有效率高、适用面广、成本低等特点的数控车削加工，但是目前使用的非圆精密车削的控制装置，在高频响的前提下，大多数控制装置都是一维控制，而且输出线性差、可控性差、输出位移小，且加工精度也不够高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在高频响的前提下可控性好、加工精度高的非圆表面精密车削的二维控制装置及控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：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，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。 

所述的刀架上位于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。

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，通过该弹性变形体来连接刀架与刀具安装台，放大了刀具的进给位移，加大了整个控制装置的控制行程，进一步提高了加工精度。

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，通过该结构来固定刀具，只要将刀具放入刀具安装槽中，按压刀具，使钢珠嵌入刀具相应位置的定位凹槽中便完成刀具的定位和固定，其定位准确，安装快速方便。

一种利用所述的二维控制装置进行车削控制的控制方法，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；