機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)床刀具減振技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于減小機(jī)床刀具振動(dòng)的系統(tǒng)，具 體涉及一種機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)床在切削過(guò)程中，刀具會(huì)發(fā)生振動(dòng)，對(duì)工件加工過(guò)程和工件加工質(zhì)量都有很大 影響，因此，減少振動(dòng)的產(chǎn)生，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
[0003] 慣容器作為一種機(jī)械式被動(dòng)元件，解決了質(zhì)量元件的單端點(diǎn)問(wèn)題。當(dāng)一對(duì)力作用 于慣容器的兩端點(diǎn)時(shí)，兩端點(diǎn)的加速度與力成一定比例，該比例值即為"慣容系數(shù)"。由"慣 容器-彈簧-阻尼器"組成的新型機(jī)械隔振網(wǎng)絡(luò)在很多領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，但在機(jī)床 刀具減振領(lǐng)域未曾提及，因此，慣容器在機(jī)床減振領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上不足，本發(fā)明旨在提供一種包含有慣容器的機(jī)床主 動(dòng)吸振系統(tǒng)，以減少刀具切削工件時(shí)的振動(dòng)，提高機(jī)床的加工精度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提 高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能吸收機(jī)床的噪聲，改善員工的工作環(huán)境。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下： 一種機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，包括串聯(lián)的第一級(jí)機(jī)構(gòu)、第二級(jí)機(jī)構(gòu)；所述第一級(jí)機(jī)構(gòu)包括 相互并聯(lián)的第一彈簧、阻尼器；所述第二級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第二彈簧、慣容器、電磁作 動(dòng)器；所述第一彈簧、阻尼器分別為機(jī)床刀具的等效彈簧、等效阻尼；所述第二彈簧的上支 點(diǎn)、慣容器的上支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的上支點(diǎn)相鉸接并連接在機(jī)床刀具上；所述第二彈簧的下 支點(diǎn)、慣容器的下支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的下支點(diǎn)相鉸接并連接在質(zhì)量塊上；所述質(zhì)量塊設(shè)于機(jī) 床刀桿的下部。
[0006] 作為對(duì)本發(fā)明的限定，機(jī)床的刀座上固定有用于檢測(cè)刀具振動(dòng)信號(hào)的加速度傳感 器；所述機(jī)床刀座上還固定有用于接受振動(dòng)信號(hào)并控制電磁作動(dòng)器輸出的控制力的大小的 控制器；所述加速度傳感器的信號(hào)輸出端與控制器的信號(hào)輸入端相連；所述控制器的信號(hào) 輸出端經(jīng)功率放大器與電磁作動(dòng)器的信號(hào)輸入端相連。
[0007] 作為對(duì)本發(fā)明的另一種限定，所述慣容器采用滾珠絲杠式。
[0008] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于： 本發(fā)明的主動(dòng)吸振系統(tǒng)使用慣容器代替原有的阻尼器，減振效果優(yōu)越，該主動(dòng)吸振系 統(tǒng)可減少刀具切削工件時(shí)的振動(dòng)，提高機(jī)床的加工精度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高生產(chǎn)效 率，同時(shí)還能吸收機(jī)床的噪聲，改善員工的工作環(huán)境。
[0009] 本發(fā)明合適安裝在各種機(jī)床刀具上。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0011] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模型示意圖； 圖中：1、第二彈簧；2、第一彈簧；3、阻尼器；4、加速度傳感器；5、控制器；6、電磁作動(dòng) 器；7、慣容器；8、機(jī)床刀具；9、質(zhì)量塊。
【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例
[0012] -種機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括串聯(lián)的第一級(jí)機(jī)構(gòu)、第二級(jí)機(jī)構(gòu)。
[0013] 第一級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第一彈簧2、阻尼器3。第一彈簧2、阻尼器3分別為機(jī) 床刀具8的等效彈簧、等效阻尼，即第一級(jí)機(jī)構(gòu)的剛度、阻尼分別為機(jī)床刀具8本身的剛度、 阻尼。
[0014] 第二級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第二彈簧1、慣容器7、電磁作動(dòng)器6。慣容器6采用滾 珠絲杠式。第二彈簧1的上支點(diǎn)、慣容器7的上支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器6的上支點(diǎn)相鉸接并連接 在機(jī)床刀具8上；第二彈簧1的下支點(diǎn)、慣容器7的下支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器6的下支點(diǎn)相鉸接 并連接在質(zhì)量塊9上，質(zhì)量塊9設(shè)于機(jī)床刀桿的下部。
[0015] 機(jī)床刀座上固定有用于檢測(cè)刀具振動(dòng)信號(hào)的加速度傳感器4,刀座上還固定有用 于接受振動(dòng)信號(hào)并控制電磁作動(dòng)器6輸出的控制力的大小的控制器5。加速度傳感器4的 信號(hào)輸出端與控制器5的信號(hào)輸入端相連，控制器5的信號(hào)輸出端經(jīng)功率放大器與電磁作 動(dòng)器6的信號(hào)輸入端相連。
[0016] 加速度傳感器4將檢測(cè)的機(jī)床刀具的振動(dòng)情況經(jīng)加速度傳感器4內(nèi)置器放大后成 為電信號(hào)模擬量，這個(gè)模擬量在經(jīng)板卡的A/D轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字量輸入到控制器5中，控制器 5將輸入信號(hào)計(jì)算處理后輸出合適的控制信號(hào)，該控制信號(hào)再經(jīng)過(guò)板卡的D/A轉(zhuǎn)化成為模 擬控制信號(hào)，模擬控制信號(hào)再通過(guò)功率放大器傳至電磁作動(dòng)器6,執(zhí)行對(duì)電磁作動(dòng)器6的控 制命令，使電磁作動(dòng)器6輸出相應(yīng)的輸出力以抵制機(jī)床刀具8的振動(dòng)。
[0017] 本實(shí)施例應(yīng)盡可能的減小電磁作動(dòng)器6的輸出力，以使電磁作動(dòng)器6對(duì)機(jī)床的振 動(dòng)減到最小，使機(jī)床的減振效果達(dá)到最優(yōu)，因而需對(duì)慣容器系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)選取。
[0018] 本實(shí)施例的慣容系數(shù)b與電磁作動(dòng)器6的輸出力U的關(guān)系，根據(jù)以下公式確定： 根據(jù)圖1，建立動(dòng)力學(xué)微分方程：
mJP 1112分別是模型中機(jī)床刀桿伸出的等效質(zhì)量和質(zhì)量塊的質(zhì)量，kg; b是慣容器的慣容 系數(shù)，kg; xJP X 2分別是m JP m2的絕對(duì)位移，m;u是電磁作動(dòng)器的輸出力，N; c i是機(jī)床刀具 的等效阻尼，W(m/s)屯是機(jī)床刀具的等效剛度，N/m;k 2是第二彈簧的剛度，N/m ;F為刀具 受到的力，N。


以上公式，可求出γ，又，因此，需對(duì)慣容器系數(shù)b進(jìn)行適當(dāng)選 取，從而盡可能減小電磁作動(dòng)器6的輸出力u。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，其特征在于：包括串聯(lián)的第一級(jí)機(jī)構(gòu)、第二級(jí)機(jī)構(gòu)；所述第 一級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第一彈簧、阻尼器；所述第二級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第二彈簧、慣 容器、電磁作動(dòng)器；所述第一彈簧、阻尼器分別為機(jī)床刀具的等效彈簧、等效阻尼；所述第 二彈簧的上支點(diǎn)、慣容器的上支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的上支點(diǎn)相鉸接并連接在機(jī)床刀具上；所述 第二彈簧的下支點(diǎn)、慣容器的下支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的下支點(diǎn)相鉸接并連接在質(zhì)量塊上；所述 質(zhì)量塊設(shè)于機(jī)床刀桿的下部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，其特征在于：機(jī)床的刀座上固定有用于 檢測(cè)刀具振動(dòng)信號(hào)的加速度傳感器；機(jī)床的刀座上還固定有用于接受振動(dòng)信號(hào)并控制電磁 作動(dòng)器輸出的控制力的大小的控制器；所述加速度傳感器的信號(hào)輸出端與控制器的信號(hào)輸 入端相連；所述控制器的信號(hào)輸出端經(jīng)功率放大器與電磁作動(dòng)器的信號(hào)輸入端相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，其特征在于：所述慣容器采用滾珠 絲杠式。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，包括串聯(lián)的第一級(jí)機(jī)構(gòu)、第二級(jí)機(jī)構(gòu)；所述第一級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第一彈簧、阻尼器；所述第二級(jí)機(jī)構(gòu)包括相互并聯(lián)的第二彈簧、慣容器、電磁作動(dòng)器；所述第一彈簧、阻尼器分別為機(jī)床刀具的等效彈簧、等效阻尼；第二彈簧的上支點(diǎn)、慣容器的上支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的上支點(diǎn)相鉸接并連接在機(jī)床刀具上；所述第二彈簧的下支點(diǎn)、慣容器的下支點(diǎn)、電磁作動(dòng)器的下支點(diǎn)相鉸接并連接在質(zhì)量塊上；所述質(zhì)量塊設(shè)于機(jī)床刀桿的下部。本發(fā)明的機(jī)床主動(dòng)吸振系統(tǒng)，可減少刀具切削工件時(shí)的振動(dòng)，提高機(jī)床的加工精度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能吸收機(jī)床的噪聲，改善員工的工作環(huán)境。本發(fā)明合適安裝在各種機(jī)床刀具上。
【IPC分類(lèi)】B23Q17/12, B23Q11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105081867
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510498741
【發(fā)明人】楊紹普, 路永婕, 張俊寧, 申永軍, 李雙艷, 張建超, 宋穎, 李皓玉
【申請(qǐng)人】石家莊鐵道大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日