[发明专利]一种高精度的机床主轴回转系统及控制方法

权利要求书

1.一种高精度的机床主轴回转系统的控制方法，包括高精度的机床主轴回转系统，其特征在于，高精度的机床主轴回转系统包括主轴，主轴的前支承采用静压轴承，后支承采用滚动轴承，所述静压轴承的油腔的压力由可变节流器主动控制，在靠近主轴后支承、前支承处以及主轴前端的加工位置处分别安装一组位移传感器，每组位移传感器包括沿着水平方向设置的位移传感器和沿着竖直方向设置的位移传感器；三组位移传感器输出端连接至信号处理器输入端，信号处理器输出端连接至控制器输入端，控制器输出端连接至可变节流器；

所述高精度的机床主轴回转系统的控制方法如下：

步骤1：进行后支承处主轴振幅以及相位的测量分析，得出其振幅相位的变化规律,并记录相关数据；

步骤2：基于步骤1记录的数据并结合主轴加工位置综合回转误差传递模型设计能够调整前支承处主轴振幅与相位的控制算法；

步骤3：信号处理器对各位移传感器的测量结果进行处理，并将处理结果作为输入送至控制器，由控制器进行运算，结合主轴前端即加工位置处的目标精度，得到相应的控制量，并输出至高频响可变节流器，对前支承处主轴振幅以及相位进行调整使其与后支承处振幅相位相匹配；

步骤2中所述主轴加工位置综合回转误差传递模型如下：

以前支承中心为原点建立空间直角坐标系，前支承处轴心坐标为(x₁,y₁,0)，后支承处轴心坐标为(x₂,y₂,-L_c)，主轴前端加工位置轴心坐标为(x₃,y₃,L_s)，L_c、L_s分别为后支承、主轴前端加工位置到前支承处的距离，根据空间直线方程有：

则主轴前端加工位置处轴心坐标可由前后支承处轴心坐标表示为：

2.如权利要求1所述的一种高精度的机床主轴回转系统的控制方法，其特征在于，所述的静压轴承为对称的四油腔结构，每个静压油腔内嵌有一个控制油腔，所述静压油腔由固定节流器供油，控制油腔由可变节流器供油。

3.如权利要求2所述的一种高精度的机床主轴回转系统的控制方法，其特征在于，所述的可变节流器为高频响可变节流器。

4.如权利要求2所述的一种高精度的机床主轴回转系统的控制方法，其特征在于，每两个相邻的静压油腔之间设置有周向回油槽，周向回油槽的轴线与轴承的轴线平行。

5.如权利要求1所述的高精度的机床主轴回转系统的控制方法，其特征在于，还包括步骤4，检测主轴前端即加工位置处的回转精度，验证是否达到了精度要求，如已达到，则采用当前控制算法，如未达到，则修改算法，直到满足回转精度。