[實用新型]數控機床及其全方位智能減振刀具

有效

• 申請號: 201620933155.5
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN206286566U
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 湯暉;李宏城;曾昭和;邱遷;高健;陳新;王素娟;王晗;楊志軍;陳云;張攬宇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本實用新型涉及數控加工領域，特別是涉及一種數控機床的全方位智能減振刀具。此外，本實用新型還涉及一種包括上述全方位智能減振刀具的數控機床。

背景技術

在機加工領域數控機床被廣泛應用，其具有較高的加工精度，但是在超精密數控切削加工過程中，刀具剛度不足及刀桿懸伸較長等情況下，極易產生振動，影響了加工精度和加工表面粗糙度，縮短了刀具使用壽命。

在現有技術中，一般可采用高強度的新型材料來增加刀具質量和靜剛度來防止顫振，但成本較高，且材料減振的減振效果較差，對于高精度加工達不到要求；或通過增大系統阻尼系數使得振動的能量加速損耗，達到振幅迅速衰減的目的；或由一個自由質量反復沖擊振動體而消耗其振動的能量，進而達到減振目的；或利用附加質量的動力作用，使彈性元件加在主系統的力與干擾力盡量平衡來減弱振動。上述減振方式均會產生較大的噪音，且需要在刀具上加工出空腔，將減振裝置內置于刀具上，犧牲刀具的靜剛度；以上振動控制技術反應速度比較慢且作用頻域較窄，系統參數一旦設定就很難更改，無法適應振動形式不斷變化的加工。

因此，如何提供一種具有較高強度、精度和反應速度的全方位智能減振刀具是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種數控機床的全方位智能減振刀具，具有較高強度、精度和反應速度。本實用新型的另一目的是提供一種包括上述全方位智能減振刀具的數控機床，具有較高強度、精度和反應速度。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種數控機床的全方位智能減振刀具，包括刀柄和刀頭，所述刀柄的一端用于連接刀架，所述刀柄的另一端用于連接刀頭，所述刀柄側面安裝有用于檢測所述刀柄振動變形的壓電薄膜傳感器，所述刀柄側面還安裝有根據所述壓電薄膜傳感器的檢測信號驅動所述刀柄反向振動變形的壓電薄膜驅動器，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅動器相對設置，還包括通信連接所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅動器的控制器。

優選地，所述刀柄具體為圓柱刀柄，所述圓柱刀柄的底面分別連接所述刀架和所述刀頭，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅動器安裝于所述圓柱刀柄的側面。

優選地，包括均勻安裝于所述圓柱刀柄側面的多個所述壓電薄膜傳感器，還包括分別與每個所述壓電薄膜傳感器相對設置的多個所述壓電薄膜驅動器。

優選地，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅動器交替安裝于所述圓柱刀柄側面。

優選地，包括三個所述壓電薄膜傳感器和三個所述壓電薄膜驅動器，一個所述壓電薄膜傳感器安裝于所述圓柱刀柄正下方。

優選地，所述刀柄具體為長方體刀柄，所述長方體刀柄相對的兩底面分別連接所述刀架和所述刀頭，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅動器安裝于所述長方體刀柄的側面。

優選地，包括兩個所述壓電薄膜傳感器和兩個所述壓電薄膜驅動器，一個所述壓電薄膜傳感器安裝于所述長方體刀柄位于正下方的側面，另一個所述壓電薄膜傳感器安裝于所述長方體刀柄位于側方的側面。

優選地，所述壓電薄膜傳感器具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜傳感器，所述壓電薄膜驅動器具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜驅動器。

本實用新型還提供一種數控機床，包括刀架以及安裝于所述刀架的全方位智能減振刀具，其特征在于，所述全方位智能減振刀具具體為上述任意一項所述的全方位智能減振刀具。

優選地，所述數控機床具體為三維切削數控機床。

本實用新型提供一種全方位智能減振刀具，包括刀柄和刀頭，刀柄的一端用于連接刀架，刀柄的另一端用于連接刀頭，刀柄側面安裝有用于檢測刀柄振動變形的壓電薄膜傳感器，刀柄側面還安裝有根據壓電薄膜傳感器的檢測信號驅動刀柄反向振動變形的壓電薄膜啟動器，壓電薄膜傳感器和壓電薄膜驅動器相對設置，還包括通信連接壓電薄膜傳感器和壓電薄膜驅動器的控制器。

工作過程中，振動會使刀柄彎曲，進而使壓電薄膜傳感器變形，由于壓電薄膜材料的正壓電效應，壓電薄膜傳感器內部產生極化現象，使電荷聚集，產生電信號，并發送至控制器。控制器將電信號反饋放大后，在壓電薄膜驅動器上施加驅動電壓，由于壓電薄膜材料的逆壓電效應，壓電薄膜驅動器將產生使刀柄反向彎曲的力矩，從而使刀柄回復到平衡狀態。