CN111716147B - 回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法，属于精密/超精密加工领域，包括主控制器、工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置及附属结构。其中工件跳动精密检测装置用于对零件的跳动进行精密检测；工件位置精密调整装置用于实现工件精确快速找正；刀尖高度精密检测装置包括刀尖高度检测控制器、刀尖高度检测传感器等，用于刀尖高度精密校核；刀尖高度精密调整装置包括微纳运动控制器、刀架底座、燕尾形导轨、上下刀架块、微纳升降台等，用于实现刀尖高度微纳米精度的调整。本发明装置简单，方法简单，能够实现回转类零件高轮廓精度和高壁厚误差的加工需求，易于实现自动化。

Description

回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法
技术领域
本发明属于精密/超精密加工领域，特别涉及一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法。
背景技术
环、轴、轴套、球面或非球面零件、罩壳等高精度回转类零件，广泛应用于航空航天、军事、医疗、精密仪器仪表和精密物理实验等领域，为满足特定领域的特殊要求，对该类回转类零件轮廓精度和壁厚误差提出了极高的加工要求，其尺寸精度和形位精度达到微米亚微米级，甚至纳米级加工要求，目前该类零部件主要采用超精密车削、超精密磨削等方法进行加工。
针对该类需要进行翻面加工以满足零件内外表面轮廓精度和壁厚误差极高要求的回转类零件，超精密车削或超精密磨削加工时，首先，通过技术人员调整刀尖至机床主轴回转中心的高度差，使刀尖至机床主轴回转中心的高度差δ11小于等于设定刀尖高度误差要求ε11，完成刀尖高度调整；然后，将工件安装固持在机床主轴(C轴)上，并通过技术人员调整零件径向跳动，即对零件进行找正，使得零件回转中心线和机床主轴(C轴)回转中心线的同轴度误差δ21小于等于设定同轴度误差要求ε21，完成零件找正；刀尖高度和零件找正完成后，控制机床主轴(C轴)做旋转运动，车刀或高速旋转的砂轮按照加工程序做切深或进给运动对工件整个表面进行材料去除，完成零件内表面或外表面加工；然后，将工件翻面安装固持在机床主轴(C轴)上，调整刀具角度方向，并重新调整校核刀尖高度，并对零件重新进行找正后加工工件的另一侧表面，由于零件翻面后存在刀尖高度二次调整误差和零件二次装夹找正误差，其中，刀尖高度二次调整误差将导致加工后内外表面轮廓形状不一致，引入轮廓误差和壁厚误差，而零件二次装夹找正误差将导致实际加工的回转类零件内表面的回转中心线和外表面的回转中心线不重合，造成零件壁厚误差。因此刀尖高度和零件二次装夹找正误差成为了约束零件轮廓精度和壁厚误差提高的瓶颈，导致该类零件加工后，难以满足高轮廓精度和高壁厚误差的要求。
目前，刀尖高度调整主要采用光学对刀仪对刀尖高度进行半精调，然后采用试切法结合高倍放大镜观测工件中心形貌等方法对刀尖高度进行精调，试切法调整过程中需要反复试切-测量-调整，过程复杂且费时费力，调整效率低，针对曲面加工过程需要反复调整刀具角度和刀尖高度时难以满足实际加工需求，而零件找正通常是通过高技术人员利用高精度千分表对零件外圆跳动进行检测并使用橡胶锤击打零件外圆，对零件进行找正，经反复调整后找正精度可达到微米级，该方法对操作者技术要求高，费时费力，难以满足回转类零件精密超精密加工中对零件高轮廓精度和高壁厚误差的加工需求，为此，急需发明一种新的适用于精密/超精密加工过程的回转壳体零件轮廓精度和壁厚误差精确控制加工方法，以满足精密/超精密加工过程零件高轮廓度误差和高壁厚误差的加工需求。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法，以满足精密/超精密加工过程零件高轮廓度误差和高壁厚误差的加工需求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置，包括主控制器、工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置6及其附属结构。
所述的主控制器分别通过信号线和工件跳动检测控制器、微纳驱动控制器、机床运动控制器、刀尖高度检测控制器、微纳运动控制器相连，用于加工过程各部件的运动和功能协调控制。
所述的工件跳动精密检测装置包括工件跳动检测控制器、跳动检测装置底座5、跳动检测装置立柱8、跳动检测装置横梁9、连接板10、跳动检测传感器支座11、跳动检测传感器12。所述工件跳动检测控制器通过信号线和跳动检测传感器12相连，跳动检测传感器12通过孔轴配合安装在跳动检测传感器支座11上，并通过螺栓固定，跳动检测传感器支座11通过螺栓固定安装在连接板10上，并可相对连接板10前后滑动调整，连接板10通过螺栓和跳动检测装置横梁9固定连接，跳动检测装置横梁9通过角铁和跳动检测装置立柱8相连，跳动检测装置立柱8安装在跳动检测装置底座5上，并通过螺栓锁紧，跳动检测装置底座5通过螺栓和床身1上的大理石座4相连。
所述的工件位置精密调整装置7包括微纳驱动控制器、微调螺杆71、微调装置底座72、微调装置上移动块73、微纳驱动器支座74、固定板75、上移动块锁紧螺栓76、微纳驱动器77、驱动器锁紧螺母78。所述微调装置上移动块73通过燕尾形精密导轨和微调装置底座72相连，微调螺杆71固定在微调装置底座72上，用于推动微调装置上移动块73相对微调装置底座72精密移动；所述固定板75通过螺钉固定在微调装置底座72上，上移动块锁紧螺栓76通过螺纹和微调装置上移动块73相连，微调装置上移动块73和微调装置底座72的相对位置可通过固定板75和上移动块锁紧螺栓76固定，微调螺杆71、微调装置底座72、微调装置上移动块73、固定板75、上移动块锁紧螺栓76共同组成工件位置精密调整装置的粗调部分；所述微纳驱动控制器通过信号线和微纳驱动器77相连，组成工件位置精密调整装置的精密调整部分，微纳驱动器77通过螺纹和微纳驱动器支座74相连，并通过驱动器锁紧螺母78锁紧，微纳驱动器支座74通过螺栓和微调装置上移动块73固定连接。
所述的刀尖高度精密检测装置包括刀尖高度检测控制器、刀尖高度检测传感器13、刀尖高度检测装置支座15、锁紧螺栓16。所述刀尖高度检测控制器通过信号线和刀尖高度检测传感器13相连，组成刀尖高度精密检测***；所述刀尖高度检测传感器13安装在刀尖高度检测装置支座15的孔内并通过螺栓锁紧，刀尖高度检测装置支座15通过锁紧螺栓16和机床主轴(C轴)座17相连。
所述的刀尖高度精密调整装置6包括微纳运动控制器、刀具高度锁紧螺栓61、刀架底座62、刀架锁紧螺栓63、差动螺杆64、燕尾形导轨65、导轨锁紧螺钉66、T形槽67、刀具安装螺纹孔68、上刀架块69、微纳升降台610、下刀架块611。所述微纳运动控制器通过信号线和微纳升降台610相连，组成刀尖高度微纳米精密调整***，微纳升降台610通过螺栓和下刀架块611相连；所述下刀架块611通过燕尾形导轨65、差动螺杆64与刀架底座62相连，通过差动螺杆64可以粗调下刀架块611相对刀架底座62的高度，并带动微纳升降台610上下移动；所述上刀架块69通过螺栓和上刀架块微纳升降台610相连，同时上刀架块69通过燕尾形导轨65和T形槽67与刀架底座62相连，燕尾形导轨65通过导轨锁紧螺钉66固定在刀架底座62上。因此，上刀架块69和微纳升降台610可随下刀架块611在差动螺杆64的驱动下，上下运动，实现高度粗调整，同时上刀架块69可通过微纳升降台610进行微纳米级移动，实现上刀架块69的高度精密移动，并通过T形槽67中的刀具高度锁紧螺栓61和T形螺母固定；所述上刀架块69上设置有刀具安装螺纹孔68，用于刀具安装，从而实现刀具高度精密调整；所述刀架底座62通过刀架锁紧螺栓63和Z轴工作台托板3上的大理石座4相连。
所述的附属结构包括床身1、Z轴导轨2、Z轴托板3、大理石座4、主轴(C轴)座17、主轴(C轴)座垫块18、X轴托板19、X轴导轨20、主轴(C轴)21。所述X轴托板19和Z轴托板3分别安装在床身1上的X轴导轨20和Z轴导轨2上；所述的主轴(C轴)21的主轴(C轴)法兰14用于安装试件，工件夹具25和回转类工件24依次安装在主轴(C轴)法兰14上；所述的主轴(C轴)21安装在主轴(C轴)座17上，主轴(C轴)座17通过主轴(C轴)座垫块18和X轴托板19相连。
进一步，所述的刀尖高度检测传感器为电感测微仪、激光位移传感器、电容位移传感器等。
进一步，所述的跳动检测传感器为电感测微仪、激光位移传感器、电容位移传感器等。
一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工方法，包括以下步骤：
A、安装调试零件壁厚误差精确控制装置
将工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置7、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置6按要求安装固定。
B、机床主轴高度检测及刀尖高度精密检测装置调整
在主轴(C轴)21的主轴(C轴)法兰14上安装样件，在刀尖高度精密调整装置6的上刀架块69上安装刀具连接块22和刀具23，粗调整刀具23的高度和角度，并对样件端面进行试切，然后采用高倍放大镜对样件中心凸台尺寸进行检测；采用差动螺杆64和微纳升降台610相结合根据凸台尺寸调整刀尖高度并通过刀具高度锁紧螺栓61固定刀具高度，再试切—测量—调整，直至样件中心凸台尺寸满足设计误差要求，通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴工作台托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得刀具23的刀尖231移动至刀尖高度精密检测装置的刀尖高度检测传感器13下方，调整刀尖高度检测传感器13的高度，使得刀具23的刀尖231的高度在刀尖高度检测传感器13的量程内，固定刀尖高度检测传感器13的位置，并记录此时刀尖高度检测传感器13的输出值H0；
C、安装工件，并找正
将工件夹具25和回转类工件24依次安装在主轴(C轴)法兰14上，调整跳动检测传感器12和微纳驱动器77的高度位置，并确保跳动检测传感器12和微纳驱动器77轴线共线，通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得工件24回转中心通过跳动检测传感器12和微纳驱动器77的中心，通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床主轴(C轴)21旋转带动工件夹具25和回转类工件24旋转，通过跳动检测传感器12检测工件24法兰面的位移变化，并通过主控制器对跳动检测传感器12的测量结果进行分析，根据分析结果控制机床主轴(C轴)21旋转至指定角度，并同时控制工件位置精密调整装置7的微纳驱动控制器控制微纳驱动器运动，推动工件24移动，移动完成后重复上述过程，重新对工件24的跳动进行检测调整直至工件24的跳动量小于等于设定误差δ；
D、加工工件
通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，完成工件24表面加工；
E、工件翻面，重新调整刀具角度和刀尖高度
将工件24进行翻面，重新固持在工件夹具25上，调整刀具23的角度，并通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得刀具23的刀尖231移动至刀尖高度精密检测装置的刀尖高度检测传感器13下方，联合调整差动螺杆64和微纳升降台610调整刀具23的刀尖231的高度，使得刀尖高度检测传感器13读数为H0，通过刀具高度锁紧螺栓61锁定刀具23的高度，并再次对刀尖高度进行校核，使得刀尖高度检测传感器13读数为H0，否则重复上诉步骤进行调整；
F、工件重新找正
重复步骤C，完成工件二次找正；
G、加工工件
通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，完成工件24另一侧表面加工；
H、完成回转壳体零件壁厚误差精确控制加工。
与现有技术比较，本发明具有以下优点：
(1)本发明的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法通过利用刀尖高度精密检测装置对刀尖高度进行检测，再利用刀尖高度精密调整装置对刀尖高度进行精确调整，严格控制刀尖高度与主轴回转中心的高度差，同时应用工件跳动精密检测装置对工件跳动进行检测，并采用工件位置精密调整装置对零件位置进行调整，保证零件回转中心和机床主轴回转中心高同轴度要求，相比现有方法能有效控制零件加工的轮廓精度和壁厚误差，满足零件的高轮廓精度和高壁厚误差的加工需求；
(2)本发明的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法只需第一次使用安装时校核好主轴回转中心相对刀尖高度检测装置的位置，当刀具重新安装、更换或角度调整后只需将刀具在刀尖高度检测装置下重新校核，并利用刀尖高度精密调整装置粗精结合快速完成刀尖高度调整，能实现刀尖高度精确快速调整，有效提高零件加工的轮廓精度和壁厚误差，同时该方法实现了刀尖高度相对主轴回转中心高度的定量化，根据实际加工需求，可以实现不同刀尖高度的调整控制需求，使用方便简洁，易于实现自动化；
(3)本发明的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法通过利用高精度跳动检测装置和工件位置精密调整装置相结合，可以实现工件精确快速找正，有效控制壁厚误差；
(4)本发明的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置及方法操作方便快捷，精度高，能满足零件高轮廓精度和高壁厚误差的加工需求，同时该方法解除了加工过程刀尖高度调整和零件找正过程对操作者技能的依赖，易于实现自动化。
附图说明
图1为本发明实施例的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置示意图。
图2为本发明实施例的回转壳体零件壁厚误差精确控制装置的工件中心微调装置示意图。
图3为本发明实施例的回转壳体零件壁厚误差精确控制装置的刀尖高度精密调整装置示意图。
图4为本发明实施例的回转壳体零件壁厚误差精确控制装置的刀尖高度精密调整装置锁紧机构位置示意图。
图5为本发明实施例的内曲面加工刀尖高度精密调整示意图。
图6为本发明实施例的内曲面加工工件精确找正示意图。
图7为本发明实施例的内曲面加工示意图。
图8为本发明实施例的外曲面加工刀尖高度精密调整示意图。
图9为本发明实施例的外曲面加工工件精确找正示意图。
图10为本发明实施例内曲面加工示意图。
图11为本发明实施例的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工方法流程图。
图中：1床身，2Z轴导轨，3Z轴托板，4大理石座，5跳动检测装置底座，6刀尖高度精密调整装置，7工件位置精密调整装置，8跳动检测装置立柱，9跳动检测装置横梁，10连接板，11跳动检测传感器支座，12跳动检测传感器，13刀尖高度检测传感器，14主轴(C轴)法兰，15刀尖高度检测装置支座，16锁紧螺栓，17主轴(C轴)座，18主轴(C轴)座垫块，19X轴托板，20X轴导轨，21主轴(C轴)，22刀具连接块，23刀具，231刀尖，24回转类工件，25工件夹具，61刀具高度锁紧螺栓，62刀架底座，63刀架锁紧螺栓，64差动螺杆，65燕尾形导轨，66导轨锁紧螺钉，67T形槽，68刀具安装螺纹孔，69上刀架块，610微纳升降台，611下刀架块，71微调螺杆，72微调装置底座，73微调装置上移动块，74微纳驱动器支座，75固定板，76上移动块锁紧螺栓，77微纳驱动器，78驱动器锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1-11所示，回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置，包括主控制器机床运动控制器工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置7、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置6、及其附属结构，所述的附属结构包括床身1、Z轴导轨2、Z轴托板3、大理石座4、主轴(C轴)座17、主轴(C轴)座垫18、X轴托板19、X轴导轨20、主轴(C轴)21。
所述的工件跳动精密检测装置包括工件跳动检测控制器、跳动检测装置底座5、跳动检测装置立柱8、跳动检测装置横梁9、连接板10、跳动检测传感器支座11、跳动检测传感器12，其中，工件跳动检测控制器通过信号线和跳动检测传感器12相连，跳动检测传感器12通过孔轴配合安装在跳动检测传感器支座11上，并通过螺栓固定，跳动检测传感器支座11通过螺栓固定安装在连接板10上，并可相对连接板10前后滑动调整，连接板10通过螺栓和跳动检测装置横梁9固定连接，跳动检测装置横梁9通过角铁和跳动检测装置立柱8相连，跳动检测装置立柱8安装在跳动检测装置底座5上，并通过螺栓锁紧，跳动检测装置底座5通过螺栓和床身1上的大理石座4相连；
所述的工件位置精密调整装置7包括微纳驱动控制器、微调螺杆71、微调装置底座72、微调装置上移动块73、微纳驱动器支座74、固定板75、上移动块锁紧螺栓76、微纳驱动器77、驱动器锁紧螺母78，其中，微调装置上移动块73通过燕尾形精密导轨和微调装置底座72相连，微调螺杆71固定在微调装置底座72上，用于推动微调装置上移动块73相对微调装置底座72精密移动，固定板75通过螺钉固定在微调装置底座72上，上移动块锁紧螺栓76通过螺纹和微调装置上移动块73相连，微调装置上移动块73和微调装置底座72的相对位置可通过固定板75和上移动块锁紧螺栓76固定，微调螺杆71、微调装置底座72、微调装置上移动块73、固定板75、上移动块锁紧螺栓76共同组成工件位置精密调整装置的粗调部分，微纳驱动控制器通过信号线和微纳驱动器77相连，组成工件位置精密调整装置的精密调整部分，微纳驱动器77通过螺纹和微纳驱动器支座74相连，并通过驱动器锁紧螺母78锁紧，微纳驱动器支座74通过螺栓和微调装置上移动块73固定连接；
所述的刀尖高度精密检测装置包括刀尖高度检测控制器、刀尖高度检测传感器13、刀尖高度检测装置支座15、锁紧螺栓16，其中，刀尖高度检测控制器通过信号线和刀尖高度检测传感器13相连，组成刀尖高度精密检测***，刀尖高度检测传感器13安装在刀尖高度检测装置支座15的孔内并通过螺栓锁紧，刀尖高度检测装置支座15通过锁紧螺栓16和机床主轴(C轴)座17相连；
所述的刀尖高度精密调整装置6包括微纳运动控制器、刀具高度锁紧螺栓61、刀架底座62、刀架锁紧螺栓63、差动螺杆64、燕尾形导轨65、导轨锁紧螺钉66、T形槽67、刀具固定螺钉68、上刀架块69、微纳升降台610、下刀架块611。其中，微纳运动控制器通过信号线和微纳升降台610相连，组成刀尖高度微纳米精密调整***，微纳升降台610通过螺栓和下刀架块611相连，下刀架块611通过燕尾形导轨65和差动螺杆64和刀架底座62相连，通过差动螺杆64可以粗调下刀架块611相对刀架底座62的高度，并带动微纳升降台610上下移动，上刀架块69通过螺栓和上刀架块微纳升降台610相连，同时上刀架块69通过燕尾形导轨65和T形槽67与刀架底座62相连，燕尾形导轨65通过导轨锁紧螺钉66固定在刀架底座62上，因此，上刀架块69和微纳升降台610可随下刀架块611在差动螺杆64的驱动下，上下运动，实现高度粗调整，同时上刀架块69可通过微纳升降台610进行微纳米级移动，实现上刀架块69的高度精密移动，并通过T形槽67中的刀具高度锁紧螺栓61和T形螺母固定，上刀架块69上设置有刀具安装螺栓孔，用于刀具安装，从而实现刀具高度精密调整；所述刀架底座62通过刀架锁紧螺栓63和Z轴托板3上的大理石座4相连；
如图1-11所示，一种基于上述装置实现的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工方法，包括以下步骤：
A、安装调试零件壁厚误差精确控制装置
将工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置7、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置6按要求安装固定；
B、机床主轴高度检测及刀尖高度精密检测装置调整
在主轴(C轴)21的主轴(C轴)法兰14上安装样件，在刀尖高度精密调整装置6的上刀架块69上安装刀具连接块22和刀具23，粗调整刀具23的高度和角度，并对样件端面进行试切，然后采用高倍放大镜对样件中心凸台尺寸进行检测，采用差动螺杆64和微纳升降台610相结合根据凸台尺寸调整刀尖高度并通过刀具高度锁紧螺栓61固定刀具高度，再试切—测量—调整，直至样件中心凸台尺寸满足设计误差要求，通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得刀具23的刀尖231移动至刀尖高度精密检测装置的刀尖高度检测传感器13下方，调整刀尖高度检测传感器13的高度，使得刀具23的刀尖231的高度在刀尖高度检测传感器13的量程内，固定刀尖高度检测传感器13的位置，并记录此时刀尖高度检测传感器13的输出值H0；
C、安装工件，并找正
将工件夹具25和回转类工件24依次安装在主轴(C轴)法兰14上，调整跳动检测传感器12和微纳驱动器77的高度位置，并确保跳动检测传感器12和微纳驱动器77轴线共线，通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得工件24回转中心通过跳动检测传感器12和微纳驱动器77的中心，通过主控制器控制机床主轴(C轴)21旋转带动工件夹具25和回转类工件24旋转，通过跳动检测传感器12检测工件24法兰面的位移变化，并通过主控制器对跳动检测传感器12的测量结果进行分析，根据分析结果控制机床主轴(C轴)21旋转至指定角度，并同时控制工件位置精密调整装置7的微纳驱动控制器控制微纳驱动器运动，推动工件24移动，移动完成后重复上述过程，重新对工件24的跳动进行检测调整直至工件24的跳动量小于等于设定误差δ；
D、加工工件
通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，完成工件24表面加工；
E、工件翻面，重新调整刀具角度和刀尖高度
将工件24进行翻面，重新固持在工件夹具25上，调整刀具23的角度，并通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，使得刀具23的刀尖231移动至刀尖高度精密检测装置的刀尖高度检测传感器13下方，联合调整差动螺杆64和微纳升降台610调整刀具23的刀尖231的高度，使得刀尖高度检测传感器13读数为H0，通过刀具高度锁紧螺栓61锁定刀具23的高度，并再次对刀尖高度进行校核，使得刀尖高度检测传感器13读数为H0，否则重复上诉步骤进行调整；
F、工件重新找正
重复步骤C，完成工件二次找正；
G、加工工件
通过主控制器控制机床X轴托板19和Z轴托板3沿机床X轴导轨20和Z轴导轨2移动，完成工件24另一侧表面加工；
H、完成回转壳体零件壁厚误差精确控制加工
所述的刀尖高度检测传感器为电容位移传感器。所述的跳动检测传感器为激光位移传感器、电容位移传感器。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置，其特征在于，所述的加工装置包括工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置(6)、主控制器及其附属结构；
所述的工件跳动精密检测装置包括工件跳动检测控制器、跳动检测装置底座(5)、跳动检测装置立柱(8)、跳动检测装置横梁(9)、连接板(10)、跳动检测传感器支座(11)、跳动检测传感器(12)；所述工件跳动检测控制器与跳动检测传感器(12)相连，跳动检测传感器(12)通过孔轴配合安装在跳动检测传感器支座(11)上，并通过螺栓固定；所述跳动检测传感器支座(11)固定安装在连接板(10)上，能够相对连接板(10)前后滑动调整，连接板(10)与跳动检测装置横梁(9)固定连接，跳动检测装置横梁(9)安装在跳动检测装置立柱(8)上，跳动检测装置立柱(8)安装在跳动检测装置底座(5)上，跳动检测装置底座(5)安装在床身(1)上方的大理石座(4)上；
所述的工件位置精密调整装置(7)包括微纳驱动控制器、微调螺杆(71)、微调装置底座(72)、微调装置上移动块(73)、微纳驱动器支座(74)、固定板(75)、微纳驱动器(77)；所述微调装置上移动块(73)通过燕尾形精密导轨和微调装置底座(72)相连，微调螺杆(71)固定在微调装置底座(72)上，用于推动微调装置上移动块(73)相对微调装置底座(72)精密移动；所述固定板(75)固定在微调装置底座(72)上，上移动块锁紧螺栓(76)与微调装置上移动块(73)相连，微调装置上移动块(73)和微调装置底座(72)的相对位置可通过固定板(75)和上移动块锁紧螺栓(76)固定，微调螺杆(71)、微调装置底座(72)、微调装置上移动块(73)、固定板(75)、上移动块锁紧螺栓(76)共同组成工件位置精密调整装置的粗调部分；所述微纳驱动控制器与微纳驱动器(77)相连，组成工件位置精密调整装置的精密调整部分；所述微纳驱动器(77)与微纳驱动器支座(74)相连，并通过驱动器锁紧螺母(78)锁紧，微纳驱动器支座(74)与微调装置上移动块(73)固接；
所述的刀尖高度精密检测装置包括刀尖高度检测控制器、刀尖高度检测传感器(13)、刀尖高度检测装置支座(15)；所述刀尖高度检测控制器与刀尖高度检测传感器(13)通信，组成刀尖高度精密检测***；所述刀尖高度检测传感器(13)安装在刀尖高度检测装置支座(15)的孔内并通过螺栓锁紧，刀尖高度检测装置支座(15)与机床主轴座(17)相连；
所述的刀尖高度精密调整装置(6)包括微纳运动控制器、刀架底座(62)、差动螺杆(64)、燕尾形导轨(65)、T形槽(67)、上刀架块(69)、微纳升降台(610)、下刀架块(611)；所述微纳运动控制器与微纳升降台(610)相连，组成刀尖高度微纳米精密调整***，微纳升降台(610)与下刀架块(611)相连；所述下刀架块(611)通过燕尾形导轨(65)、差动螺杆(64)与刀架底座(62)相连，通过差动螺杆(64)可以粗调下刀架块(611)相对刀架底座(62)的高度，并带动微纳升降台(610)上下移动；所述上刀架块(69)与微纳升降台(610)相连，同时上刀架块(69)通过燕尾形导轨(65)和T形槽(67)与刀架底座(62)相连，燕尾形导轨(65)固定在刀架底座(62)上；因此，上刀架块(69) 和微纳升降台(610)随下刀架块(611)，在差动螺杆(64)的驱动下，上下运动实现高度粗调整，同时上刀架块(69)通过微纳升降台(610)进行微纳米级移动，实现上刀架块(69)的高度精密移动，并通过T形槽(67)中的刀具高度锁紧螺栓(61)和T形螺母固定；所述上刀架块(69)上设置有刀具安装螺纹孔(68)；所述刀架底座(62)安装在大理石座(4)上；
所述的主控制器分别与工件跳动检测控制器、微纳驱动控制器、机床运动控制器、刀尖高度检测控制器、微纳运动控制器相连，用于加工过程各部件的运动和功能协调控制；
所述的附属结构包括床身(1)、Z轴导轨(2)、Z轴托板(3)、主轴座(17)、X轴托板(19)、X轴导轨(20)、主轴(21)；所述X轴托板(19)和Z轴托板(3)分别安装在X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)上，主轴座(17)通过主轴座垫块(18)和X轴托板(19)相连；所述的主轴(21)的主轴法兰(14)用于安装试件，工件夹具(25)和回转类工件(24)依次安装在主轴法兰(14)上。
2.根据权利要求1所述的一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置，其特征在于，所述的刀尖高度检测传感器为电感测微仪、激光位移传感器、电容位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种回转壳体零件壁厚误差精确控制加工装置，其特征在于，所述的跳动检测传感器为电感测微仪、激光位移传感器、电容位移传感器。
4.一种基于权利要求1-3任一所述的加工装置实现的回转壳体零件壁厚误差精确控制加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、安装调试零件壁厚误差精确控制装置
将工件跳动精密检测装置、工件位置精密调整装置(7)、刀尖高度精密检测装置、刀尖高度精密调整装置(6)按要求安装固定；
B、机床主轴高度检测及刀尖高度精密检测装置调整
首先，在主轴(21)的主轴法兰(14)上安装样件，在刀尖高度精密调整装置(6)的上刀架块(69)上安装刀具连接块(22)和刀具(23)，粗调整刀具(23)的高度和角度，并对样件端面进行试切，然后采用高倍放大镜对样件中心凸台尺寸进行检测；
其次，调整刀具(23)的刀尖(231)高度并通过刀具高度锁紧螺栓(61)固定刀具高度，进行试切、测量、调整，直至样件中心凸台尺寸满足设计误差要求；通过主控制器控制机床X轴托板(19)和Z轴托板(3)沿机床X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)移动，使刀尖(231)移动至刀尖高度检测传感器(13)下方，调整刀尖高度检测传感器(13)的高度，使刀具(23)的刀尖(231)的高度在刀尖高度检测传感器(13)的量程内，固定刀尖高度检测传感器(13)的位置，并记录此时刀尖高度检测传感器(13)的输出值H0；
C、安装工件，并找正
首先，将工件夹具(25)和回转类工件(24)依次安装在主轴法兰(14)上，调整跳动检测传感器(12)和微纳驱动器(77)的高度位置，并确保跳动检测传感器(12)和微纳驱动器(77)轴线共线；
其次，通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板(19)和Z轴托板(3)沿机床X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)移动，使工件(24)回转中心通过跳动检测传感器(12)和微纳驱动器(77)的中心；通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床主轴(21)旋转带动工件夹具(25)和回转类工件(24)旋转，通过跳动检测传感器(12)检测工件(24)法兰面的位移变化，并通过主控制器对跳动检测传感器(12)的测量结果进行分析；
最后，根据分析结果控制机床主轴(21)旋转至指定角度，并同时控制工件位置精密调整装置(7)的微纳驱动控制器控制微纳驱动器运动，推动工件(24)移动；移动完成后重复上述过程，重新对工件(24)的跳动进行检测调整，直至工件(24)的跳动量小于等于设定误差δ；
D、加工工件
通过主控制器向机床运动控制器发送指令控制机床X轴托板(19)和Z轴托板(3)沿机床X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)移动，完成工件(24)表面加工；
E、工件翻面，重新调整刀具角度和刀尖高度
将工件(24)进行翻面，重新固持在工件夹具(25)上，调整刀具(23)角度，并通过主控制器向机床运动控制器发送指令，控制机床X轴托板(19)和Z轴托板(3)沿机床X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)移动，使刀尖(231)移动至刀尖高度检测传感器(13)下方；通过差动螺杆(64)和微纳升降台(610)调整刀尖(231)高度，使刀尖高度检测传感器(13)读数为H0，通过刀具高度锁紧螺栓(61)锁定刀具(23)的高度，并再次对刀尖高度进行校核，使刀尖高度检测传感器(13)读数为H0，否则重复上述 步骤进行调整；
F、工件重新找正
重复步骤C，完成工件二次找正；
G、加工工件
通过主控制器向机床运动控制器发送指令，控制机床X轴托板(19)和Z轴托板(3)沿机床X轴导轨(20)和Z轴导轨(2)移动，完成工件(24)另一侧表面加工；
H、完成回转壳体零件壁厚误差精确控制加工。
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