[發明專利]擷取動態振動頻率的方法

有效

• 申請號: 201610295312.9
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN106855432B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 詹家銘;吳文杰
• 申請（專利權）人: 財團法人金屬工業研究發展中心
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 馬廷昭

本發明公開了一種擷取動態振動頻率的方法，包括下列步驟：選用至少五雙振動量測元件；決定該第一雙至第五雙振動量測元件帶寬范圍；將該第一雙至第五雙振動量測元件依序在一主軸的幾何結構對稱的第一側及第二側，以對稱式布點方式進行振動位移量的量測；校正該第一側及第二側的其中一者的該第一至第五振動量測元件所量測的振動位移量，以差動消除產生環境干擾的噪聲；計算出位于該第一側及第二側的至少一雙節點的位置；利用前述步驟的該些振動位移量以推算出一雙主諧波的動態振動頻率；以及確認該主軸的振動模態。本發明的方法可以快速量測切削過程中的動態振動頻率，并可以清楚了解切削動態振動頻率、模態、以及節點位置。

技術領域

本發明有關于一種擷取動態振動頻率的方法，特別是關于一種擷取切削時動態振動頻率的方法。

背景技術

微銑削工藝加工市場需求急增，產業競爭重點已朝向智能化發展，其中最重要的環節是實時切削振動監測考慮，可作為主軸運作狀況了解及設備工藝良率控制。然而，目前市售具高精度切削振動感測裝置單價較高，導入可行性不佳。

在線顫振抑制（on-line chatter avoidance）主要功能為保護切削工具機。透過安裝在切削工具機加工區（如主軸的板金上）的微型振動感測元件，設于后端的分析軟體可偵測單一加工時的振動頻率，缺乏切削振動模態信息。若已知該主軸的切削動態振動頻率及振動模態，則可調整切削的狀態，并在線改變轉速及進給，進而把工件物料的浪費降到最低，也可避免傷害刀具。

美國專利公開號US 20140067289A1揭示一種整合振動量測及分析系統，其包括一種振動量測訊號處理方法，透過IIR的濾波手段可以分析實時的整合或差動振動訊號，可以降低系統硬件的復雜程度及數據儲存需求。

然而，上述專利文獻并無揭示將多個振動量測元件在一主軸的兩側進行對稱式布點的設計方式，可直接去除環境干擾的噪聲，并快速得到切削時動態振動頻率及模態信息。

有鑒于此，因此，便有需要提供一種擷取動態振動頻率及振動模態的方法，來解決前述的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種擷取切削時動態振動頻率的方法，可直接將環境干擾的噪聲去除，并快速得到切削時動態振動頻率及振動模態。

為達成上述目的，本發明提供一種擷取動態振動頻率的方法，包括下列步驟：選用至少五雙振動量測元件，其包括第一雙振動量測元件至第五雙振動量測元件，其中該第一雙振動量測元件包括兩個第一振動量測元件，該第二雙振動量測元件包括兩個第二振動量測元件，依此類推；決定該第一雙振動量測元件至第五雙振動量測元件帶寬范圍；將該第一雙振動量測元件至第五雙振動量測元件依序在一主軸的幾何結構對稱的第一側及第二側，以對稱式布點方式進行振動位移量的量測；利用該第一雙振動量測元件之間、該第三雙振動量測元件之間或該第五雙振動量測元件之間所量測的振動位移量差值，進行校正該第一側及第二側的其中一者的該第一振動量測元件至第五振動量測元件所量測的振動位移量，以差動消除產生環境干擾的噪聲；利用該第二雙振動量測元件及第四雙振動量測元件的已校正及未校正的振動位移量對該第一雙振動量測元件、該第三雙振動量測元件、及該第五雙振動量測元件的已校正及未校正的振動位移量進行內插法計算，用以計算出位于該第一側及第二側的至少一雙節點的位置；利用前述步驟的這些振動位移量以推算出一雙主諧波的動態振動頻率；以及確認該主軸的振動模態。

本發明的設計借由一種多個振動量測元件對稱布點方式可以快速量測切削過程中的動態振動頻率，由于對稱布點其感測訊號理論值會相同，但受到環境影響程度不相同，因此借由訊號差值計算方式可以清楚了解切削動態振動頻率、模態、以及節點位置。本發明的技術可提出可使該量測系統不會受到環境干擾而影響精度，進而能準確擷取出切削時的動態振動頻率及振動模態。

為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

附圖說明