專利名稱：一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車削設(shè)備的減振裝置，尤其是涉及一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置。
背景技術(shù)：
在車床切削加工過程中，主要有三類振動(dòng)源影響車床的加工精度，它們分別是外界 的隨機(jī)干擾、工件對刀具模塊的作用力、減振裝置本身的自激，目前控制切削振動(dòng)的方 法主要方法包括被動(dòng)控制法和主動(dòng)控制法。被動(dòng)控制法作為傳統(tǒng)的振動(dòng)控制方式，主要 是通過在系統(tǒng)中加入吸振部件來達(dá)到控制切削振動(dòng)的目的，如通過使用參數(shù)固定的彈簧 和阻尼來隔離振動(dòng)源對機(jī)械加工裝置產(chǎn)生的振動(dòng)，從而控制或減少振動(dòng)帶來的影響；這 種方法結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，已廣泛應(yīng)用于工程中，但是缺點(diǎn)是減振器一經(jīng)設(shè)計(jì)加工后， 各項(xiàng)性能參數(shù)就不易改變，在高頻階段有比較理想的效果，但在中低頻階段振動(dòng)控制效 果一般；而主動(dòng)控制法則是根據(jù)反饋控制的原理，通過測出系統(tǒng)的某一狀態(tài)量的變動(dòng)， 然后將與其變化量同頻率、同幅度但反相的控制量加到這個(gè)狀態(tài)量本身或作相應(yīng)變動(dòng)后 加到別的狀態(tài)量上。近年來國內(nèi)外的學(xué)者開始關(guān)注在切削振動(dòng)中采用主動(dòng)減振的方式來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制， 這種方法可以通過執(zhí)行器直接對受控對象施加可以控制的作用力，從而有針對性地抵消 由振源引起的受控對象的振動(dòng)響應(yīng)，達(dá)到減小受控對象振動(dòng)幅值的目的。但是目前的主 動(dòng)減振裝置普遍存在著控制精度不夠精確的問題，由此也造成了車削加工的精度不夠理 想。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高車削精度的車削設(shè)備的主動(dòng) 減振裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，包括刀架、固定有刀具的刀夾、振動(dòng)傳感器、執(zhí)行器和控制器，所述的刀架的頭部 設(shè)置有刀夾固定座，所述的刀夾固定設(shè)置在所述的刀夾固定座上，所述的刀架的尾部設(shè) 置有空腔，所述的執(zhí)行器設(shè)置在所述的空腔內(nèi)，所述的執(zhí)行器上設(shè)置有與所述的刀夾相 互連接的輸出桿，所述的振動(dòng)傳感器設(shè)置在所述的刀夾上，所述的控制器與所述的振動(dòng) 傳感器和所述的執(zhí)行器電連接，所述的振動(dòng)傳感器是高精度振動(dòng)傳感器，所述的執(zhí)行器 是超磁致伸縮執(zhí)行器，所述的刀夾固定座設(shè)置有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)包括減振槽和與所述的減振槽并行設(shè)置的減重 L，所述的刀夾固定座的前端面與所述的刀夾固定座的下端面之間呈一半徑為18mm—22mm的外圓角， 所述的減振槽的底部為半徑7mm—8mra的半圓槽，所述的減振槽的底端與所述的刀夾固 定座的下端面之間的距離為18mm—22mm，所述的減重孔的寬度為14mm—16mm，所述的 減重孔與所述的減振槽之間的壁厚為13mm—15mm。為了獲得理想的回轉(zhuǎn)剛度值和最小的工作應(yīng)力，所述的刀夾固定座的前端面與所述 的刀夾固定座的下端面之間的外圓角半徑最好為20mm，所述的減振槽底部的半圓槽半徑 最好為7.5mm，所述的減振槽的底端與所述的刀夾固定座的下端面之間的距離最好為 20mm，所述的減重孔的寬度最好為15mm，所述的減重孔與所述的減振槽之間的壁厚最好 為14mm。所述的超磁致伸縮執(zhí)行器包括外套，所述的外套中設(shè)置有電磁驅(qū)動(dòng)裝置和與所述的 刀夾固定連接的機(jī)械傳動(dòng)裝置，所述的外套的兩端分別設(shè)置有底座和擰緊螺母，所述的 電磁驅(qū)動(dòng)裝置和所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置之間設(shè)置有分隔板，所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所 述的分隔板與所述的底座之間，所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)置在所述的擰緊螺母與所述的分 隔板之間，所述的分隔板上設(shè)置有連接孔，所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置與所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置 通過所述的連接孔相互連接。所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置包括骨架和線圈，所述的骨架設(shè)置有軸向通孔，所述的軸向通 孔內(nèi)設(shè)置有磁致伸縮棒，所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置包括輸出桿，所述的輸出桿的尾部穿過所 述的連接孔與所述的磁致伸縮棒頂接，所述的輸出桿的另一端穿過所述的擰緊螺母與所 述的刀夾固定連接，所述的輸出桿上同軸套設(shè)有預(yù)壓彈簧，所述的輸出桿上設(shè)置有彈簧 支承凸圓，所述的預(yù)壓彈簧設(shè)置在所述的擰緊螺母和所述的彈簧支承凸圓之間。所述的輸出桿前端設(shè)置有緊頂螺母，所述的輸出桿通過所述的緊頂螺母與所述的刀 夾固定連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用高精度振動(dòng)傳感器、超磁致伸縮執(zhí)行
器以及設(shè)置有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的刀夾固定座后，能夠減少切削振動(dòng)對車削加工的影響，有 效提高切削的加工精度；設(shè)置刀夾固定座的前端面與刀夾固定座的下端面之間的外圓角 半徑為20mm，減振槽底部的半圓槽半徑為7. 5mm，減振槽的底端與刀夾固定座的下端面 之間的距離為20mm,減重孔的寬度為15mm，減重孔與減振槽之間的壁厚為14mm，能夠 獲得最接近理想值的回轉(zhuǎn)剛度值和最小的工作應(yīng)力；如果采用較先進(jìn)的免疫控制方法， 可以在5~300 r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對車削振動(dòng)起到有效的減振作用，對切削振動(dòng)的控制 響應(yīng)時(shí)間在O.ls以內(nèi)，能夠使切削振動(dòng)幅度衰減IO分貝以上。


圖1為本實(shí)用新型的刀架的模型示意圖；圖2為本實(shí)用新型的整體的模型示意圖；圖3為本實(shí)用新型的刀架的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的超磁致伸縮執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型的工作原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例一如圖所示， 一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，包括高精度振動(dòng)傳感器l、控制器2、超磁致伸縮執(zhí)行器(GMA)3和刀架4，刀架4頭部設(shè)置有刀夾固定座5，刀夾8 固定設(shè)置在刀夾固定座5上，刀具6與刀夾8用螺母7固定，刀架4的尾部設(shè)置有圓槽 9，超磁致伸縮執(zhí)行器3設(shè)置在由圓槽9與半圓柱形槽蓋10所形成的空腔中，刀夾固定 座5上設(shè)置有減振槽52和與減振槽52并行減重孔51，刀夾固定座5的前端面與刀夾固 定座5的下端面之間呈一半徑Rl=20mm的外圓角，減振槽52的底部為半徑R2=7. 5咖的 半圓槽，減振槽52的底端與刀夾固定座5的下端面之間的距離D=20mm,減重孔51的寬 度B=15mm，減重孔51與減振槽52之間的壁厚H=14mm;振動(dòng)傳感器1設(shè)置在刀夾8上， 控制器2與振動(dòng)傳感器1和超磁致伸縮執(zhí)行器3電連接。如圖4所示，超磁致伸縮執(zhí)行器3包括外套17，外套17的兩端分別設(shè)置有底座14 和擰緊螺母22，外套17的內(nèi)腔中設(shè)置有分隔板24，分隔板24與底座14之間設(shè)置有骨 架16，骨架16外繞有線圈19，骨架16與底座14之間設(shè)置有橡膠圈15，骨架16設(shè)置
有軸向通孔，軸向通孔內(nèi)設(shè)置有磁致伸縮棒18，分隔板24與擰緊螺母22之間設(shè)置有輸 出桿20，輸出桿20上套有預(yù)壓彈簧21,輸出桿20的尾部穿過分隔板24上的連接孔與 磁致伸縮棒18頂接，輸出桿20的另一端穿過擰緊螺母22，并通過設(shè)置在輸出桿20的 前端的緊頂螺母23刀夾8固定連接，輸出桿20上設(shè)置有彈簧支承凸圓25，預(yù)壓彈簧 21設(shè)置在檸緊螺母22和彈簧支承凸圓25之間。如圖5所示，主動(dòng)減振裝置的工作原理是在工件26加工時(shí)，工件26與刀具6發(fā)生 接觸引起振動(dòng)，導(dǎo)致工件26與刀具6之間的位移發(fā)生改變，固定在刀夾8上的振動(dòng)傳 感器1可以測得刀具6的振動(dòng)量，控制器2在接收振動(dòng)傳感器1的振動(dòng)信號后，輸出控 制信號給超磁致伸縮執(zhí)行器3以合適的驅(qū)動(dòng)電壓，使得超磁致伸縮執(zhí)行器3通過固定在 刀夾8上的輸出桿20給刀具6 —個(gè)與振動(dòng)方向相反的作用力，以抑制刀具6的振動(dòng)幅 度，達(dá)到控制切削振動(dòng)提高加工精度的目的。實(shí)施例二其它同實(shí)施例一，不同之處在于刀夾固定座5的前端面與刀夾固定座5 的下端面之間呈一半徑Rl=18mm的外圓角，減振槽52的底部為半徑R2-7mm的半圓槽， 減振槽52的底端與刀夾固定座5的下端面之間的距離D48mm，減重孔51的寬度B44mm， 減重孔51與減振槽52之間的壁厚H=15mm。實(shí)施例三其它同實(shí)施例一，不同之處在于刀夾固定座5的前端面與刀夾固定座5 的下端面之間呈一半徑Rl=22mm的外圓角，減振槽52的底部為半徑R2=8mm的半圓槽， 減振槽52的底端與刀夾固定座5的下端面之間的距離D=22mm，減重孔51的寬度B=16mm， 減重孔51與減振槽52之間的壁厚H=13mm。
權(quán)利要求1、 一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，包括刀架、固定有刀具的刀夾、振動(dòng)傳感器、 執(zhí)行器和控制器，所述的刀架的頭部設(shè)置有刀夾固定座，所述的刀夾固定設(shè)置在所述的 刀夾固定座上，所述的刀架的尾部設(shè)置有空腔，所述的執(zhí)行器設(shè)置在所述的空腔內(nèi)，所 述的執(zhí)行器上設(shè)置有與所述的刀夾相互連接的輸出桿，所述的振動(dòng)傳感器設(shè)置在所述的 刀夾上，所述的控制器與所述的振動(dòng)傳感器和所述的執(zhí)行器電連接，其特征在于所述的 振動(dòng)傳感器是高精度振動(dòng)傳感器，所述的執(zhí)行器是超磁致伸縮執(zhí)行器，所述的刀夾固定 座設(shè)置有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，其特征在于所述的柔性鉸 鏈結(jié)構(gòu)包括減振槽和與所述的減振槽并行設(shè)置的減重孔，所述的刀夾固定座的前端面與 所述的刀夾固定座的下端面之間呈一半徑為18mnr"22mm的外圓角，所述的減振槽的底 部為半徑7mm—8mm的半圓槽，所述的減振槽的底端與所述的刀夾固定座的下端面之間 的距離為18mm—22mm，所述的減重孔的寬度為14mm~16mm，所述的減重孔與所述的減 振槽之間的壁厚為13mm—15mm。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，其特征在于所述的刀夾固 定座的前端面與所述的刀夾固定座的下端面之間的外圓角半徑為20mm，所述的減振槽底 部的半圓槽半徑為7.5mm，所述的減振槽的底端與所述的刀夾固定座的下端面之間的距 離為20mm，所述的減重孔的寬度為15,，所述的減重孔與所述的減振槽之間的壁厚為 14ram。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，其特征在于所述的超磁致 伸縮執(zhí)行器包括外套，所述的外套中設(shè)置有電磁驅(qū)動(dòng)裝置和與所述的刀夾固定連接的機(jī) 械傳動(dòng)裝置，所述的外套的兩端分別設(shè)置有底座和擰緊螺母，所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置和所 述的機(jī)械傳動(dòng)裝置之間設(shè)置有分隔板，所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述的分隔板與所述 的底座之間，所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)置在所述的擰緊螺母與所述的分隔板之間，所述的 分隔板上設(shè)置有連接 L，所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置與所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置通過所述的連接孔 相互連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，其特征在于所述的電磁驅(qū) 動(dòng)裝置包括骨架和線圈，所述的骨架設(shè)置有軸向通孔，所述的軸向通孔內(nèi)設(shè)置有磁致伸縮棒，所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置包括輸出桿，所述的輸出桿的尾部穿過所述的連接孔與所述 的磁致伸縮棒頂接，所述的輸出桿的另一端穿過所述的擰緊螺母與所述的刀夾固定連 接，所述的輸出桿上同軸套設(shè)有預(yù)壓彈簧，所述的輸出桿上設(shè)置有彈簧支承凸圓，所述 的預(yù)壓彈簧設(shè)置在所述的擰緊螺母和所述的彈簧支承凸圓之間。
6、如權(quán)利要求5所述的一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，其特征在于所述的輸出桿 前端設(shè)置有緊頂螺母，所述的輸出桿通過所述的緊頂螺母與所述的刀夾固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種車削設(shè)備的主動(dòng)減振裝置，包括刀架、固定有刀具的刀夾、振動(dòng)傳感器、執(zhí)行器和控制器，刀架的頭部設(shè)置有刀夾固定座，刀夾固定設(shè)置在刀夾固定座上，刀架的尾部設(shè)置有空腔，執(zhí)行器設(shè)置在空腔內(nèi)，執(zhí)行器上設(shè)置有與刀夾相互連接的輸出桿，振動(dòng)傳感器設(shè)置在刀夾上，控制器與振動(dòng)傳感器和執(zhí)行器電連接，特點(diǎn)是振動(dòng)傳感器是高精度振動(dòng)傳感器，執(zhí)行器是超磁致伸縮執(zhí)行器，刀夾固定座設(shè)置有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是能夠減少切削振動(dòng)對車削加工的影響，有效提高切削的加工精度，可以在5～300 r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對車削振動(dòng)起到有效的減振作用，對切削振動(dòng)的控制響應(yīng)時(shí)間在0.1s以內(nèi)，能夠使切削振動(dòng)幅度衰減10分貝以上。
文檔編號B23Q15/12GK201020635SQ20062010877
公開日2008年2月13日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者李國平, 林君煥, 潘曉彬 申請人:寧波大學(xué)