活塞中凸变椭圆数控加工技术

　　中凸变椭圆三种加工方式的数控原理基本相同，不同的部分主要在于机械机构的实现。

　　当活塞在主轴上高速旋转时，因为椭圆截面，刀具必须在每转中进行两次反复运动。假设工件转速为1 200 r/min，则刀具必须按40 Hz的频率线性振动。一些进口设备，活塞的加工转速达到3 000r/min，则振动频率增高一倍以上。为了得到相应的振动频率和振幅，振动机构的质量必须小。振动机构在车削时还会受到旋转工件产生的抗力，这样还需要在机械机构设计时设计相应的装置来避免或减小切削抗力带来的不利影响，以免使理论数据和实际数据存在大的偏差。

　　(1)现在最普遍采用的机械机构是线性电动机，线性电动机又称为音圈电动机。线性电动机的结构示意图如图6所示，一般由定子永久性磁铁、动子线圈、导轨及支撑机构组成。为了达到相应的频率和减小吃刀抗力的影响，导轨支撑机构有两种方式，一种如图6所示的滚动导轨加载式;一种如图7所示的板簧加载式。板簧结构中板簧的弹性系数和材料非常重要。采用第一种方式可以得到较大的行程，第二种方式的位移行程较小。不论哪一种结构，为了获得高的位移控制精度，线性电动机都必须采用速度环、位置环进行闭环控制。

　　(2)液压伺服驱动式的原理结构和图7的线性电动机结构有点类似，只是对板簧的控制改为两个高精度的电液伺服阀，通过控制两个伺服阀的进退来实现对椭圆截面的跟踪(图8)。另外板簧也可以通过专用的杠杆机构来代替。

　　(3)滚珠丝杠驱动式和普通的车床驱动相类似，只不过对丝杠的精度和材料要求特别高，一段时间的运行后，要通过系统参数的校准来调整丝杠间隙，以保证跟随精度。这种结构的最大优势在于较高的吃刀抗力。

　　上述三种中凸变椭圆的车削机构各有优缺点，通过多年的应用实践，对三种方式的优缺点比较如表1所示。

　　由表中可以看出，线性电动机的加工方式在中凸变椭圆加工中综合性能最好，也是目前应用最普遍的方式。而液压伺服由于液压随温度的变化而变化导致稳定性较差，所以目前实际应用较少。