专利名称：一种车削设备的主动减振装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车削设备的减振装置，尤其是涉及一种车削设备的主动减振装置。
背景技术：
在车床切削加工过程中，主要有三类振动源影响车床的加工精度，它们分别是外界 的随机干扰、工件对刀具模块的作用力、减振装置本身的自激，目前控制切削振动的方 法主要方法包括被动控制法和主动控制法。被动控制法作为传统的振动控制方式，主要 是通过在系统中加入吸振部件来达到控制切削振动的目的，如通过使用参数固定的弹簧 和阻尼来隔离振动源对机械加工装置产生的振动，从而控制或减少振动带来的影响；这 种方法结构简单、工作可靠，已广泛应用于工程中，但是缺点是减振器一经设计加工后， 各项性能参数就不易改变，在高频阶段有比较理想的效果，但在中低频阶段振动控制效 果一般；而主动控制法则是根据反馈控制的原理，通过测出系统的某一状态量的变动， 然后将与其变化量同频率、同幅度但反相的控制量加到这个状态量本身或作相应变动后 加到别的状态量上。近年来国内外的学者开始关注在切削振动中采用主动减振的方式来实现振动控制， 这种方法可以通过执行器直接对受控对象施加可以控制的作用力，从而有针对性地抵消 由振源引起的受控对象的振动响应，达到减小受控对象振动幅值的目的。但是目前的主 动减振装置普遍存在着控制精度不够精确的问题，由此也造成了车削加工的精度不够理 想。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高车削精度的车削设备的主动 减振装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种车削设备的主动减振装置，包括刀架、固定有刀具的刀夹、振动传感器、执行器和控制器，所述的刀架的头部 设置有刀夹固定座，所述的刀夹固定设置在所述的刀夹固定座上，所述的刀架的尾部设 置有空腔，所述的执行器设置在所述的空腔内，所述的执行器上设置有与所述的刀夹相 互连接的输出杆，所述的振动传感器设置在所述的刀夹上，所述的控制器与所述的振动 传感器和所述的执行器电连接，所述的振动传感器是高精度振动传感器，所述的执行器 是超磁致伸縮执行器，所述的刀夹固定座设置有柔性铰链结构。所述的柔性铰链结构包括减振槽和与所述的减振槽并行设置的减重 L，所述的刀夹固定座的前端面与所述的刀夹固定座的下端面之间呈一半径为18mm—22mm的外圆角， 所述的减振槽的底部为半径7mm—8mra的半圆槽，所述的减振槽的底端与所述的刀夹固 定座的下端面之间的距离为18mm—22mm，所述的减重孔的宽度为14mm—16mm，所述的 减重孔与所述的减振槽之间的壁厚为13mm—15mm。为了获得理想的回转刚度值和最小的工作应力，所述的刀夹固定座的前端面与所述 的刀夹固定座的下端面之间的外圆角半径最好为20mm，所述的减振槽底部的半圆槽半径 最好为7.5mm，所述的减振槽的底端与所述的刀夹固定座的下端面之间的距离最好为 20mm，所述的减重孔的宽度最好为15mm，所述的减重孔与所述的减振槽之间的壁厚最好 为14mm。所述的超磁致伸縮执行器包括外套，所述的外套中设置有电磁驱动装置和与所述的 刀夹固定连接的机械传动装置，所述的外套的两端分别设置有底座和拧紧螺母，所述的 电磁驱动装置和所述的机械传动装置之间设置有分隔板，所述的电磁驱动装置设置在所 述的分隔板与所述的底座之间，所述的机械传动装置设置在所述的拧紧螺母与所述的分 隔板之间，所述的分隔板上设置有连接孔，所述的电磁驱动装置与所述的机械传动装置 通过所述的连接孔相互连接。所述的电磁驱动装置包括骨架和线圈，所述的骨架设置有轴向通孔，所述的轴向通 孔内设置有磁致伸縮棒，所述的机械传动装置包括输出杆，所述的输出杆的尾部穿过所 述的连接孔与所述的磁致伸縮棒顶接，所述的输出杆的另一端穿过所述的拧紧螺母与所 述的刀夹固定连接，所述的输出杆上同轴套设有预压弹簧，所述的输出杆上设置有弹簧 支承凸圆，所述的预压弹簧设置在所述的拧紧螺母和所述的弹簧支承凸圆之间。所述的输出杆前端设置有紧顶螺母，所述的输出杆通过所述的紧顶螺母与所述的刀 夹固定连接。与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用高精度振动传感器、超磁致伸縮执行
器以及设置有柔性铰链结构的刀夹固定座后，能够减少切削振动对车削加工的影响，有 效提高切削的加工精度；设置刀夹固定座的前端面与刀夹固定座的下端面之间的外圆角 半径为20mm，减振槽底部的半圆槽半径为7. 5mm，减振槽的底端与刀夹固定座的下端面 之间的距离为20mm,减重孔的宽度为15mm，减重孔与减振槽之间的壁厚为14mm，能够 获得最接近理想值的回转刚度值和最小的工作应力；如果采用较先进的免疫控制方法， 可以在5~300 r/min的转速范围内对车削振动起到有效的减振作用，对切削振动的控制 响应时间在O.ls以内，能够使切削振动幅度衰减IO分贝以上。
图1为本实用新型的刀架的模型示意图；图2为本实用新型的整体的模型示意图；图3为本实用新型的刀架的剖面结构示意图；图4为本实用新型的超磁致伸縮执行器的结构示意图；图5为本实用新型的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。实施例一如图所示， 一种车削设备的主动减振装置，包括高精度振动传感器l、控制器2、超磁致伸縮执行器(GMA)3和刀架4，刀架4头部设置有刀夹固定座5，刀夹8 固定设置在刀夹固定座5上，刀具6与刀夹8用螺母7固定，刀架4的尾部设置有圆槽 9，超磁致伸縮执行器3设置在由圆槽9与半圆柱形槽盖10所形成的空腔中，刀夹固定 座5上设置有减振槽52和与减振槽52并行减重孔51，刀夹固定座5的前端面与刀夹固 定座5的下端面之间呈一半径Rl=20mm的外圆角，减振槽52的底部为半径R2=7. 5咖的 半圆槽，减振槽52的底端与刀夹固定座5的下端面之间的距离D=20mm,减重孔51的宽 度B=15mm，减重孔51与减振槽52之间的壁厚H=14mm;振动传感器1设置在刀夹8上， 控制器2与振动传感器1和超磁致伸縮执行器3电连接。如图4所示，超磁致伸縮执行器3包括外套17，外套17的两端分别设置有底座14 和拧紧螺母22，外套17的内腔中设置有分隔板24，分隔板24与底座14之间设置有骨 架16，骨架16外绕有线圈19，骨架16与底座14之间设置有橡胶圈15，骨架16设置
有轴向通孔，轴向通孔内设置有磁致伸縮棒18，分隔板24与拧紧螺母22之间设置有输 出杆20，输出杆20上套有预压弹簧21,输出杆20的尾部穿过分隔板24上的连接孔与 磁致伸縮棒18顶接，输出杆20的另一端穿过拧紧螺母22，并通过设置在输出杆20的 前端的紧顶螺母23刀夹8固定连接，输出杆20上设置有弹簧支承凸圆25，预压弹簧 21设置在柠紧螺母22和弹簧支承凸圆25之间。如图5所示，主动减振装置的工作原理是在工件26加工时，工件26与刀具6发生 接触引起振动，导致工件26与刀具6之间的位移发生改变，固定在刀夹8上的振动传 感器1可以测得刀具6的振动量，控制器2在接收振动传感器1的振动信号后，输出控 制信号给超磁致伸縮执行器3以合适的驱动电压，使得超磁致伸縮执行器3通过固定在 刀夹8上的输出杆20给刀具6 —个与振动方向相反的作用力，以抑制刀具6的振动幅 度，达到控制切削振动提高加工精度的目的。实施例二其它同实施例一，不同之处在于刀夹固定座5的前端面与刀夹固定座5 的下端面之间呈一半径Rl=18mm的外圆角，减振槽52的底部为半径R2-7mm的半圆槽， 减振槽52的底端与刀夹固定座5的下端面之间的距离D48mm，减重孔51的宽度B44mm， 减重孔51与减振槽52之间的壁厚H=15mm。实施例三其它同实施例一，不同之处在于刀夹固定座5的前端面与刀夹固定座5 的下端面之间呈一半径Rl=22mm的外圆角，减振槽52的底部为半径R2=8mm的半圆槽， 减振槽52的底端与刀夹固定座5的下端面之间的距离D=22mm，减重孔51的宽度B=16mm， 减重孔51与减振槽52之间的壁厚H=13mm。
权利要求1、 一种车削设备的主动减振装置，包括刀架、固定有刀具的刀夹、振动传感器、 执行器和控制器，所述的刀架的头部设置有刀夹固定座，所述的刀夹固定设置在所述的 刀夹固定座上，所述的刀架的尾部设置有空腔，所述的执行器设置在所述的空腔内，所 述的执行器上设置有与所述的刀夹相互连接的输出杆，所述的振动传感器设置在所述的 刀夹上，所述的控制器与所述的振动传感器和所述的执行器电连接，其特征在于所述的 振动传感器是高精度振动传感器，所述的执行器是超磁致伸縮执行器，所述的刀夹固定 座设置有柔性铰链结构。
2、 如权利要求1所述的一种车削设备的主动减振装置，其特征在于所述的柔性铰 链结构包括减振槽和与所述的减振槽并行设置的减重孔，所述的刀夹固定座的前端面与 所述的刀夹固定座的下端面之间呈一半径为18mnr"22mm的外圆角，所述的减振槽的底 部为半径7mm—8mm的半圆槽，所述的减振槽的底端与所述的刀夹固定座的下端面之间 的距离为18mm—22mm，所述的减重孔的宽度为14mm~16mm，所述的减重孔与所述的减 振槽之间的壁厚为13mm—15mm。
3、 如权利要求2所述的一种车削设备的主动减振装置，其特征在于所述的刀夹固 定座的前端面与所述的刀夹固定座的下端面之间的外圆角半径为20mm，所述的减振槽底 部的半圆槽半径为7.5mm，所述的减振槽的底端与所述的刀夹固定座的下端面之间的距 离为20mm，所述的减重孔的宽度为15,，所述的减重孔与所述的减振槽之间的壁厚为 14ram。
4、 如权利要求1所述的一种车削设备的主动减振装置，其特征在于所述的超磁致 伸縮执行器包括外套，所述的外套中设置有电磁驱动装置和与所述的刀夹固定连接的机 械传动装置，所述的外套的两端分别设置有底座和拧紧螺母，所述的电磁驱动装置和所 述的机械传动装置之间设置有分隔板，所述的电磁驱动装置设置在所述的分隔板与所述 的底座之间，所述的机械传动装置设置在所述的拧紧螺母与所述的分隔板之间，所述的 分隔板上设置有连接 L，所述的电磁驱动装置与所述的机械传动装置通过所述的连接孔 相互连接。
5、 如权利要求4所述的一种车削设备的主动减振装置，其特征在于所述的电磁驱 动装置包括骨架和线圈，所述的骨架设置有轴向通孔，所述的轴向通孔内设置有磁致伸縮棒，所述的机械传动装置包括输出杆，所述的输出杆的尾部穿过所述的连接孔与所述 的磁致伸縮棒顶接，所述的输出杆的另一端穿过所述的拧紧螺母与所述的刀夹固定连 接，所述的输出杆上同轴套设有预压弹簧，所述的输出杆上设置有弹簧支承凸圆，所述 的预压弹簧设置在所述的拧紧螺母和所述的弹簧支承凸圆之间。
6、如权利要求5所述的一种车削设备的主动减振装置，其特征在于所述的输出杆 前端设置有紧顶螺母，所述的输出杆通过所述的紧顶螺母与所述的刀夹固定连接。
专利摘要本实用新型公开了一种车削设备的主动减振装置，包括刀架、固定有刀具的刀夹、振动传感器、执行器和控制器，刀架的头部设置有刀夹固定座，刀夹固定设置在刀夹固定座上，刀架的尾部设置有空腔，执行器设置在空腔内，执行器上设置有与刀夹相互连接的输出杆，振动传感器设置在刀夹上，控制器与振动传感器和执行器电连接，特点是振动传感器是高精度振动传感器，执行器是超磁致伸缩执行器，刀夹固定座设置有柔性铰链结构，优点是能够减少切削振动对车削加工的影响，有效提高切削的加工精度，可以在5～300 r/min的转速范围内对车削振动起到有效的减振作用，对切削振动的控制响应时间在0.1s以内，能够使切削振动幅度衰减10分贝以上。
文档编号B23Q15/12GK201020635SQ20062010877
公开日2008年2月13日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者李国平, 林君焕, 潘晓彬 申请人:宁波大学