[發(fā)明專利]基于振動監(jiān)測的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510626401.2
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105436981B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海諾倬力機(jī)電科技有限公司
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00;F16F15/03
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控加工，具體地，涉及一種基于振動監(jiān)測的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置。

背景技術(shù)

作為高精度機(jī)械部件加工裝置的數(shù)控加工中心，其主要部件的振動，尤其是顫振，除了帶來噪聲外，還必然會導(dǎo)致加工精度的下降，惡劣情況下會導(dǎo)致加工中心機(jī)構(gòu)劇烈磨損或破壞，減少裝置的使用壽命。減振是提高數(shù)控加工中心加工精度的一個重要研究課題。

減振的方法通常分兩類，一種為主動振動控制，即引入外部能量來抑制核心加工裝置的共振，另一種為被動振動控制，即利用系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的減振或隔振，來消耗顫振產(chǎn)生的能量。通常主動振動控制方法有電磁閥控制的緩沖器，主動隔振，磁浮軸承控制。被動振動控制方法有摩擦阻尼器，粘彈性阻尼器，油缸阻尼器。但是這些方法工作效率低，對顫振的抑制效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動監(jiān)測的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置。

根據(jù)本發(fā)明一個方面提供的基于振動監(jiān)測的顫振控制方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)數(shù)值模擬方法分析待減振裝置在工作狀態(tài)下顫振頻率段下的共振模態(tài)；

步驟2：根據(jù)所述共振模態(tài)確定待減振裝置的共振陣型，并在共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測共振壓電片陣列和用于抑制振動的主動振動抑制阻尼壓電片陣列；

步驟3：所述檢測共振壓電片陣列監(jiān)控待減振裝置是否發(fā)生振動并生成振動監(jiān)測數(shù)據(jù)；

步驟4：中央控制系統(tǒng)分析所述振動監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷顫振發(fā)生時，則向所述 主動振動抑制阻尼壓電片陣列發(fā)出驅(qū)動電壓，驅(qū)動電壓使所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列產(chǎn)生壓電力抑制顫振。

優(yōu)選地，所述檢測共振壓電片陣列和所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列相鄰設(shè)置；

所述檢測共振壓電片陣列包括多個依次排列的檢測共振壓電片；

所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列包括多個依次排列的主動振動抑制阻尼壓電片。

優(yōu)選地，所述檢測共振壓電片陣列包括多個的檢測共振壓電片；所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列包括多個主動振動抑制阻尼壓電片；

任意相鄰的兩個所述檢測共振壓電片之間設(shè)置一主動振動抑制阻尼壓電片。

根據(jù)本發(fā)明另一個方面提供的數(shù)控加工裝置，采用所述的基于振動監(jiān)測的顫振控制方法進(jìn)行減振；包括加工機(jī)構(gòu)和中央控制系統(tǒng)；

所述加工機(jī)構(gòu)的共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測共振壓電片陣列和用于抑制振動的主動振動抑制阻尼壓電片陣列；

所述中央控制系統(tǒng)電連接所述檢測共振壓電片陣列和所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列。

優(yōu)選地，所述加工機(jī)構(gòu)包括立柱、主軸、工作臺中的任一個部件或任多個部件；

所述立柱、所述主軸、所述工作臺中的任一個部件或任多個部件的共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測共振壓電片陣列和用于抑制振動的主動振動抑制阻尼壓電片陣列；

其中，所述主軸設(shè)置在所述立柱的導(dǎo)軌上，能夠沿所述導(dǎo)軌在Z軸方向移動；所述工作臺設(shè)置在所述主軸的下側(cè)。

優(yōu)選地，所述加工機(jī)構(gòu)還包括底座、線軌、絲桿和床鞍；

其中，所述線軌包括第一線軌和第一線軌；所述絲桿包括第一絲桿、第二絲桿和第三絲桿；

所述床鞍通過所述第一線軌連接所述底座；所述第一絲桿帶動所述床鞍沿X軸方向移動；

所述工作臺通過所述第二線軌連接所述床鞍；所述第二絲桿帶動所述工作臺沿Y軸方向移動；

所述第三絲桿帶動所述主軸沿所述導(dǎo)軌在Z軸方向移動。

優(yōu)選地，所述檢測共振壓電片陣列和所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列相鄰設(shè)置；

所述檢測共振壓電片陣列包括多個依次排列的檢測共振壓電片；

所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列包括多個依次排列的主動振動抑制阻尼壓電片。

優(yōu)選地，所述檢測共振壓電片陣列包括多個的檢測共振壓電片；所述主動振動抑制阻尼壓電片陣列包括多個主動振動抑制阻尼壓電片；

任意相鄰的兩個所述檢測共振壓電片之間設(shè)置一主動振動抑制阻尼壓電片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明通過在顫振發(fā)生時共振陣型的反節(jié)點(diǎn)布置檢測共振壓電片陣列來監(jiān)控顫振的發(fā)生，同時設(shè)置振動抑制的阻尼壓電片陣列產(chǎn)生的壓電力作為有源主動阻尼從而高效地抑制顫振的發(fā)生；

2、本發(fā)明通過抑制機(jī)床顫振，從而提高機(jī)床穩(wěn)定性，抑制了機(jī)床變形和扭曲變形，更好的保證機(jī)床精度，延長機(jī)床使用壽命；

3、本發(fā)明中方法簡單實(shí)用，能夠用于多領(lǐng)域的減震。

附圖說明