[发明专利]一种蜗轮副小周期补偿装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种蜗轮副小周期补偿装置及其使用方法，涉及机床设备领域，包括行星轮系、主电机和蜗轮，行星轮系由太阳轮、内齿圈、行星轮和行星架共同构成，太阳轮与主电机连接，行星轮转动连接在内齿圈的内部，太阳轮与行星轮转动连接，且太阳轮位于内齿圈的中间位置，太阳轮的另一侧设置有补偿电机齿轮，补偿电机齿轮与太阳轮连接，补偿电机齿轮与补偿电机的输出轴连接，补偿电机与电子凸轮连接并由电子凸轮控制转角。通过设置补偿电机和蜗杆编码器，电子凸轮接收蜗杆编码器传来的蜗杆位置后，令补偿电机输出对应的蜗杆小周期误差，由此蜗杆的转动（即行星架的转动）为主电机的输出加上负的蜗杆误差值，由此实现了对蜗杆小周期误差的补偿。

技术领域

本发明涉及一种机床设备，具体是一种蜗轮副小周期补偿装置及其使用方法。

背景技术

数控转台广泛的应用于机床第四轴，以使得加工中心等机床可以对工件的各个表面进行加工，所以数控转台的分度精度直接影响到被加工零件的几何精度，尤其在齿轮等中心辐射形状的零件加工中，转台的分度精度更是影响着零件的主要精度，而数控转台的分度传动目前主要依靠蜗轮副实现，虽然有齿轮传动、电机直接驱动等技术，但齿轮传动相较蜗轮传动精度较低且承载能力亦较低；而电机直接驱动虽然可以获得不亚于蜗轮传动得精度，但是其承载能力与蜗轮传动有着几个数量级的差距。所以在实际使用中，尤其是在大型零件如大型精密齿轮的加工中，使用的转台一般采用高精度蜗轮传动。

蜗轮副由蜗轮和蜗杆构成传动副，故其总体传动精度由蜗轮自身的分度精度（包含蜗轮各个齿的角度位置精度和各个齿面本身的形状误差）和蜗杆的分度精度（蜗杆旋转的螺旋线精度和蜗杆齿面本身的形状误差）组成。其中，蜗轮精度常被叫做大周期，蜗杆精度被叫做小周期。如附图1所示，转台旋转一周，蜗轮也旋转一周，而蜗杆则旋转若干周，蜗杆旋转的周数由传动比决定。于是，转台旋转一周的精度体现为蜗轮旋转一周的周期性误差叠加蜗杆旋转若干周的若干个周期性误差。由于转台旋转一周蜗轮体现一个周期误差通常是一个近似正弦波的误差周期，故被称为大周期；而在转台旋转一周的过程中，蜗杆体现了若干个周期的误差通常也是一个近似正弦波的周期性误差，故被叫做小周期。

由于机械加工不可避免的有误差存在，为了在实际使用时提供高于机械精度本身的精度，在实际使用时，如附图2所示，会在控制转台的数控系统中进行误差补偿。例如某个位置如果精度误差是10角秒，那么当旋转到这个位置时，数控系统主动的产生-10角秒的误差，以抵消该位置原有的误差。

但是数控系统中，可以进行的补偿点是有限的，例如西门子840D系统每个轴可以进行128点的补偿，显然，这些点不足以对蜗轮的大小周期都进行补偿，所以最终实际操作中我们只能对大周期进行补偿，如附图3所示，此时，尽管蜗轮的大周期误差被充分的抑制了，但蜗杆的小周期误差仍存在并成为了进一步提高整体精度的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是解决了蜗杆小周期误差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蜗轮副小周期补偿装置及其使用方法，包括行星轮系、主电机和蜗轮，行星轮系由太阳轮、内齿圈、行星轮和行星架共同构成，太阳轮与主电机连接，行星轮转动连接在内齿圈的内部，太阳轮与行星轮转动连接，且太阳轮位于内齿圈的中间位置，太阳轮的另一侧设置有补偿电机齿轮，补偿电机齿轮与太阳轮连接，补偿电机齿轮与补偿电机的输出轴连接，补偿电机与电子凸轮连接并由电子凸轮控制转角，主电机和补偿电机对行星轮系的转动有输入控制作用，行星架位于内齿圈远离补偿电机齿轮的一侧，且行星轮连接在行星架上，行星架的另一侧连接有蜗杆，蜗轮与蜗杆连接，蜗轮和蜗杆共同形成蜗轮副以驱动数控转台的台面，蜗杆与蜗杆编码器连接，蜗杆编码器用于负责反馈蜗杆的实时位置，蜗杆编码器和电子凸轮配合计算并得出补偿电机的输出角度。

优选的：所述主电机为分度电机。

优选的：其操作步骤如下：

步骤一、主电机由数控系统直接驱动，补偿电机由电子凸轮驱动，电子凸轮中存储之前测得的蜗杆的小周期误差；