阅读说明：本技术 一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴与补偿方法 (Dynamic magnetic control main shaft for regular polygon turning error compensation and compensation method ) 是由 朱逸轩 张辉 陈燕 胡雨倞 何安康 袁毕纪 徐祥辉 万櫆 谈学操 黄迪 吴磊 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴与补偿方法,该装置包括伺服电机、支撑架、动力刀盘、微动刀具装置、端盖螺母、磁控机构；动力刀盘与工件主轴定位初始位置后以一定转速比旋转进行复合车削,复位弹簧驱动刀柄位于起始位置,磁力盘在动力刀盘径向安装微动刀具装置的对应位置设有电磁铁,动力刀盘与磁力盘同时同向同相位同速度旋转,根据误差补偿值分别动态设定每个电磁铁的相应控制电流使电磁铁产生相应的磁力,则每个电磁铁产生的磁力与对应复位弹簧产生的力共同驱动刀柄沿着动力刀盘的刀孔在径向移动一定的微位移进行车削补偿,保证其加工正多边形工件可实时改变刀头到工件轴线的中心距从而完成车削误差补偿。(The invention discloses a dynamic magnetic control main shaft for regular polygon turning error compensation and a compensation method, wherein the device comprises a servo motor, a support frame, a power cutter head, a micro-motion cutter device, an end cover nut and a magnetic control mechanism; the power cutter disc and the workpiece spindle are positioned at an initial position and then rotate at a certain rotation speed ratio to perform composite turning, the reset spring drives the cutter handle to be positioned at the initial position, the magnetic disc is provided with electromagnets at corresponding positions of the micro-motion cutter device radially arranged on the power cutter disc, the power cutter disc and the magnetic disc rotate at the same speed in the same direction and the same phase, corresponding control currents of the electromagnets are dynamically set respectively according to error compensation values to enable the electromagnets to generate corresponding magnetic forces, and the magnetic forces generated by the electromagnets and the forces generated by the corresponding reset springs jointly drive the cutter handle to radially move for a certain micro-displacement along a cutter hole of the power cutter disc to perform turning compensation, so that the fact that the center distance from a cutter head to the axis of a workpiece can be changed in real.)

一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴与补偿方法

技术领域

本发明涉及一种正多边形工件车削的精加工装置，尤其涉及正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴，还涉及动态磁控的补偿方法。

背景技术

正多边形工件指横截面是正多边形的工件，正多边形工件车削加工主要是横截面是正方形、正六边形、正八边形等工件的加工，正多边形工件在市场上的用途很广泛。正多边形工件加工的传统方法是用铣床对正多边形工件各个面进行铣削加工，加工每个面需要分次装夹分次加工，这种铣削加工方式效率低，且多个面的分次加工精度不高且精度不同。本人申请的型材车削剥皮装置及型材车削剥皮方法的发明专利，专利号：ZL201310065947.6，此发明专利装置能正常运行，此发明专利主要是车削正多边形的设备及加工方法，车削正多边形的加工方法采用行星轮系摆线原理，即刀盘主轴和工件轴线平行安装以一定转速比旋转形成复合车削运动，则刀尖相对于工件轴线的轨迹为一条周期性重复的近似直线的封闭摆线曲线，曲线轨迹包围的轮廓部分即为近似正多边形，因此，此车削加工正多边形是一种近似加工方法，加工范围越大精度越低。为了提高车削正多边形工件的加工精度和加工范围，本人申请的正多边形车削误差补偿的动力主轴装置与误差补偿方法，专利号：ZL201710903654.9，但此发明采用压电陶瓷和光栅尺等高技术部件，成本高，应用条件复杂，难以产业化。为了降低开发成本，简化设备结构，本发明采用动态磁控技术进行误差补偿，使车削出的正多边形工件精度满足要求。

发明内容

根据所述问题，本发明主要解决现有车削正多边形工件加工精度低、加工范围小、成本高等问题。

本发明提供一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴，该装置包括伺服电机、支撑架、动力刀盘、微动刀具装置、端盖螺母、磁力机构；伺服电机与支撑架螺栓连接；支撑架与支撑台固定连接；伺服电机与动力刀盘固定连接；动力刀盘径向设有若干刀孔，刀孔是一个通孔，刀孔的前端截面为正多边形，刀孔的后端截面为圆形，刀孔尾部设为凸出管状结构并设有外螺纹；端盖螺母中间设有孔，且与动力刀盘的刀孔尾部凸出管状结构的外螺纹配合，刀柄安装时永磁铁可穿过端盖螺母；磁力机构设于动力刀盘前端，磁力机构的磁力盘与动力刀盘同时同向同相位旋转；动力刀盘主轴与工件主轴平行安装。

磁力机构包括磁力盘、电磁铁、滑动触头、供电轴、接触圈、供电支架、磁控电机、电机支架、传动齿轮、主轴齿轮、空心主轴、轴承、主轴支架；磁力盘与空心主轴固定连接；磁力盘径向设有若干电磁铁；供电轴为空心的轴，前端设有接触圈，接触圈连接不同电流的电源，供电轴穿过空心主轴位于其轴心处，供电轴与供电支架固定连接；电磁铁设有正负极的滑动触头，每个滑动触头是具有弹性的耐磨材质；滑动触头与接触圈滑动配合，每个滑动触头与接触圈紧密接触保证持续供电，每个电磁铁的滑动触头的正极对应不同电流的接触圈，保证每个电磁铁的电流可单独控制，从而保证每个电磁铁的磁力实时随着电流变化而变化；磁控电机与电机支架螺栓连接；磁控电机与传动齿轮固定连接；传动齿轮与主轴齿轮啮合；主轴齿轮与空心主轴固定连接；空心主轴与主轴支架通过轴承配合。

微动刀具装置包括刀头、刀柄、永磁铁、复位弹簧、定位螺母；刀头与刀柄固定连接，刀柄的前端是正方形截面与动力刀盘的刀孔前端的正方形截面孔滑动配合，刀柄的后端是圆形截面并设有螺纹，永磁铁设于刀柄尾部并固定连接，复位弹簧设于刀柄中部，定位螺母设于刀柄后端并与刀柄螺纹配合，定位螺母的位置决定复位弹簧的预紧力值，端盖螺母与动力刀盘的刀孔尾部凸出管状结构外螺纹配合，端盖螺母限定定位螺母初始位置，电磁铁与永磁铁产生的力和复位弹簧的力共同驱动刀柄沿着动力刀盘的刀孔在径向动态移动一定的微位移。

一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴的补偿方法，其特征是：动力刀盘与工件主轴定位初始位置后以一定转速比旋转进行复合车削，复位弹簧驱动刀柄位于起始位置，磁力盘在动力刀盘径向安装微动刀具装置的对应位置设置了电磁铁，动力刀盘与磁力盘同时同向同相位同速度旋转，根据误差补偿值分别动态设定每个电磁铁的相应控制电流使电磁铁产生相应的磁力，则每个电磁铁产生的磁力与对应复位弹簧产生的力共同驱动刀柄沿着动力刀盘的刀孔在径向移动一定的微位移进行车削补偿，保证正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴加工正多边形工件可实时改变刀头到工件轴线的中心距从而完成车削误差补偿，使车削出的正多边形工件精度满足要求。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

目前，正多边形的车削方法是一种采用行星轮系摆线原理的复合车削运动，车削的轮廓为近似正多边形，因此，这种加工方法是一种近似加工方法，只能车削加工小截面、精度低的正多边形工件。本发明是一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴，通过动态靠模技术提高加工精度，降低加工成本，简化设备结构。

附图说明

图1是本发明正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴的结构示意图。

图2是本发明的磁力机构的结构示意图。

图3是本发明的微动刀具装置结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

本发明的技术人员在研究车削正多边形的技术过程中，发现现有的车削加工正多边形工件的加工精度低、加工范围小、成本高等问题，为了解决这些问题，技术人员采用动态磁控技术进行误差补偿的方法提高加工精度。

结合图1、图2、图3，本发明提供一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴包括伺服电机1、支撑架2、动力刀盘3、微动刀具装置4、端盖螺母5、磁力机构6；伺服电机1与支撑架2螺栓连接；伺服电机1与动力刀盘3固定连接；动力刀盘3径向设有若干刀孔，刀孔是一个通孔，刀孔的前端截面为正多边形，刀孔的后端截面为圆形，刀孔尾部设为凸出管状结构并设有外螺纹；端盖螺母5中间设有孔，且与动力刀盘3的刀孔尾部凸出管状结构的外螺纹配合，刀柄46安装时永磁铁42可穿过端盖螺母5；磁力机构6设于动力刀盘3前端，磁力机构3的磁力盘61与动力刀盘3可同时同向同相位旋转；动力刀盘3主轴与工件主轴平行安装。

磁力机构6包括磁力盘61、电磁铁62、滑动触头63、供电轴64、接触圈65、供电支架66、磁控电机67、电机支架68、传动齿轮69、主轴齿轮610、空心主轴611、轴承612、主轴支架613，磁力盘61与空心主轴611固定连接；磁力盘61径向设有若干电磁铁62；供电轴64为空心的轴，前端设有接触圈65，接触圈65连接不同电流的电源，供电轴64穿过空心主轴611位于其轴心处，供电轴64与供电支架66固定连接；电磁铁62设有正负极的滑动触头63，每个滑动触头63是具有弹性的耐磨材质；滑动触头63与接触圈65滑动配合，每个滑动触头63与接触圈65紧密接触保证持续供电，每个电磁铁62滑动触头63的正极对应不同电流的接触圈65，保证每个电磁铁62的电流可单独控制，从而保证每个电磁铁62的磁力实时随着电流变化而变化；磁控电机67与电机支架68螺栓连接；磁控电机67与传动齿轮69固定连接；传动齿轮69与主轴齿轮610啮合；主轴齿轮610与空心主轴612固定连接；空心主轴612与主轴支架613通过轴承612配合。

微动刀具装置4包括刀头41、刀柄42、复位弹簧43、定位螺母44、永磁铁45；刀头41与刀柄42固定连接，刀柄42的前端是正方形截面与动力刀盘3的刀孔前端的正方形截面孔滑动配合，刀柄42的后端是圆形截面并设有螺纹，永磁铁45设于刀柄42尾部并固定连接，复位弹簧43设于刀柄42中部，定位螺母44设于刀柄42后端并与刀柄42螺纹配合，定位螺母44的位置决定复位弹簧43的预紧力值，端盖螺母5与动力刀盘3的刀孔尾部凸出管状结构外螺纹配合，端盖螺母5限定定位螺母44初始位置，电磁铁62与永磁铁45产生的力和复位弹簧43的力共同驱动刀柄42沿着动力刀盘3的刀孔在径向动态移动一定的微位移。

一种正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴的补偿方法，其特征是：动力刀盘3与工件主轴定位初始位置后以一定转速比旋转进行复合车削，复位弹簧43驱动刀柄42位于起始位置，磁力盘61在动力刀盘3径向安装微动刀具装置4的对应位置设置了电磁铁62，动力刀盘3与磁力盘61同时同向同相位同速度旋转，根据误差补偿值分别动态设定每个电磁铁62的相应控制电流使电磁铁62产生相应的磁力，则每个电磁铁62产生的磁力与对应复位弹簧43产生的力共同驱动刀柄42沿着动力刀盘3的刀孔在径向移动一定的微位移进行车削补偿，保证正多边形车削误差补偿的动态磁控主轴加工正多边形工件可实时改变刀头41到工件轴线的中心距从而完成车削误差补偿，使车削出的正多边形工件精度满足要求。