[發明專利]測量裝置和選擇去屑加工刀具的運行參數的方法

有效

• 申請號: 201580066790.6
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN107000151B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 安德斯·里杰萊恩
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 蔡石蒙;車文

本發明涉及一種用于去屑機床的測量裝置，以及獲得去屑加工刀具的頻率響應函數、獲得去屑加工刀具的穩定性圖以及選擇去屑加工刀具的運行參數的方法。所述裝置(1)具有前端(10)和后端(11)。中心軸線(x)在所述前端和所述后端之間延伸。所述裝置包括處于所述后端的接合部(2)，以接合機床，以及處于所述前端的、在所述接合部的遠端的測量部(5)，所述測量部不帶刀頭。所述測量部包括垂直于所述中心軸線的平面的前端表面(6)。所述前端表面包括用于接收機械激勵的、與所述中心軸線對齊的聯接點(8)。所述前端表面還包括多個底座(9、9'、9、9')，它們中的每一個都用于接收一個加速計，所述加速計用于測量所接收的機械激勵的響應。每個底座都包括用于所述加速計的三個接觸表面，使得當加速計被接納在所述多個底座中的一個底座內并且抵靠所述三個接觸表面時，所述加速計在空間上以三維方式并且繞關于所述聯接點的三條旋轉軸線定位和定向。

技術領域

本發明涉及一種用于切屑成型切削機床的測量裝置和獲得去屑加工刀具的頻率響應函數、獲得去屑加工刀具的穩定性圖以及選擇去屑加工刀具的運行參數的方法。

背景技術

制造行業內的強烈競爭已經導致對高效切削操作的持續尋找，以降低成本。更高生產率需要更快的加工和較低循環時間。為了滿足這些要求，期望的是工藝參數，諸如切削速度、進刀速度和切削深度達到下一水平。由于工藝參數改進，所以隨之而來的是切削力以及切削區的溫度的增加。工藝溫度和切削力的增加加速了刀具磨損，并且可能使得工件扭曲。增加的切削力也使得加工工藝更易于再生振動。這種現象被稱為顫振。

顫振振動影響被加工工件表面的質量，可能使切削刀具破損，并且在極端情況下，它可能導致機床刀具損傷。顫振振動能夠發生在所有金屬切削工藝中，并且是金屬加工中的一個最普遍的生產率限制因素。顫振的一個原因是由于切削期間的切屑厚度變化而導致的動態力反饋。切屑厚度變化可能源自兩次連續的切削之間在加工表面上留下的振動痕記的相移。因此，這種相移可能取決于機床刀具/切削刀具組件的動力學特性。主軸速度n和切削齒的數量z確定了切削之間的周期時間。由于主軸轉速是將由操作者選擇的工藝參數，所以能夠選擇該參數，使得來自前一次切削的振動痕記與當前的切削同相。如果切削之間的振動痕記同相，則至少相當大地減小了力反饋，因此也相當大地減小了再生振動。

為了使得能夠預測切削刀具的動態行為，可以繪制穩定性葉圖。在圖6中示出了這種圖的一個示例。應按下文閱讀該圖。如果主軸速度(轉速n)與切削深度(d)組合處于線下方，則切削工藝應是穩定的。另一方面，如果切削參數組合位于線上方，則工藝可能是不穩定的。

無論為了預測切削工藝的穩定性邊界而選擇的方法如何，有利的是已知處于安裝在機床刀具中的切削刀具的刀頭處的頻率響應函數(FRF)。現有技術通過物理測試多個機床刀具/切削刀具組合而獲得處于刀頭的FRF。這種方法的缺點不僅在于需要獲得針對所有關注的切削刀具的FRF，因為動態特性隨著不同切削刀具的幾何形狀特性的變化而改變，而且還需要機床刀具在測量期間仍停機。這導致相當大的寶貴的生產時間損失。

另一方面，由于完整系統的機械復雜性，將難以對完整機床刀具的結構(即機床刀具與安裝的切削刀具的組合系統)模型化。因此，問題是簡化對于完整機床刀具系統的動態行為的預測。

發明內容

因此，本發明的目標在于提供安裝在機床內的切削刀具的子結構的動態響應的測量。進一步目標在于提供一種測量裝置，其可以被用于提供將與各種刀頭的模型組合的測量，以便以成本有效的方式，以切削機床中的各種切削刀具的穩定性圖的形式預測動態行為。目標也在于提供對刀具子結構的動態響應的精確和可重復的測量。