一种铣削加工振动位移高带宽补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铣削加工技术领域，更具体地，涉及一种铣削加工振动位移高带宽补
P盤習
【背景技术】
[0002]制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现，它的发展直接关系到国民经济各部门的发展，也将直接影响到国计民生和国防力量的加强。铣削作为切削技术的一种，可以进行材料大去除的加工，是一种高效的加工技术，在当今制造技术领域占有重要作用。在数控铣削过程中，由于切削力的作用和其他不确定载荷的干扰，工艺系统会发生振动，振动的发生会导致过切或欠切，在零件表面留下振纹，严重影响工件的加工表面质量和精度，同时缩短刀具的使用寿命，制约加工工艺的发展，而且会发出刺耳的噪音，影响操作者身心健康，为了减小振动，不得不降低铣削用量，从而降低了生产效率。
[0003]申请公开号为CN103223520A的中国专利申请公开了一种抑制铣床刀具主轴振动的装置，利用超声波振动挤压技术中的径向包容挤压膜气体静压轴承的气体粘度阻尼特性来抑制振动，但是，⑴该发明没有公开如何获知X轴、Y轴以及Z轴的振动；(2)该装置不能分别获知X轴、Y轴以及Z轴的振动，并分别抑制以上三个轴的振动。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铣削加工振动位移高带宽补偿装置，其目的在于通过位移传感器检测获得主轴在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的振动，并分别在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向设置抑制主轴振动的音圈电机，分别在多个方向对主轴振动进行高带宽的位移补偿，由此解决现有技术中不能分别在多个方向对主轴振动进行高带宽位移补偿的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种铣削加工振动位移高带宽补偿装置，其特征在于，包括:
[0006]主轴支撑块，用于支撑主轴；
[0007]口字型滑块，该口字型滑块呈方框状，其包围在所述主轴支撑块的周围，且主轴支撑块的两个端面紧密贴合在该口字型滑块的与X轴平行的两个边的内壁上，主轴支撑块两个侧面分别通过第一 X轴音圈电机和第二 X轴音圈电机与口字型滑块的与Y轴平行的两个边的内壁相连接，用于抑制主轴沿X轴方向的振动；
[0008]敞口凹槽，其用于容置口字型滑块和主轴支撑块，所述口字型滑块的与Y轴平行的两个边的外壁与敞口凹槽的与Y轴平行的两个边的内壁紧密贴合，所述敞口凹槽的与X轴平行的两个边的内壁分别通过第一Y轴音圈电机和第二Y轴音圈电机与所述口字型滑块的与X轴平行的两个边的外壁相连，用于抑制主轴沿Y轴方向的振动；
[0009]柔性铰链支撑，多个该柔性铰链支撑安装于敞口凹槽的底部，用于支撑敞口凹槽；
[0010]敞口凹槽底部还安装有Z轴音圈电机，用于抑制主轴沿Z轴方向的振动；
[0011]检测获得主轴分别沿X轴、沿Y轴以及沿Z轴的振动，经处理后反馈给对应的音圈电机，由对应的音圈电机分别抑制主轴沿X轴、Y轴以及Z轴的振动。
[0012]进一步的，所述第一 X轴音圈电机和第二 X轴音圈电机包括动子和定子，所述定子分别安装在口字型滑块的与Y轴平行的两个边的内壁上，所述动子分别安装在所述主轴支撑块的与Y轴平行的两个侧面上。
[0013]进一步的，所述第一 Y轴音圈电机和第二 Y轴音圈电机包括动子和定子，所述定子分别安装在敞口凹槽的与X轴平行的两个边的内壁上，所述动子分别安装在所述口字型滑块的与X轴平行的两个边的外壁上。
[0014]进一步的，所述柔性铰链支撑具有四个，安装在所述敞口凹槽的四个角部，且所述Z轴音圈电机安装在所述敞口凹槽底部正中心。
[0015]进一步的，采用Z轴位移传感器和Y轴位移传感器分别检测主轴沿Z轴、沿Y轴的振动，所述Z轴位移传感器和Y轴位移传感器均位于主轴前端，所述Z轴位移传感器位于主轴轴心线的正上方，所述Y轴位移传感器位于穿过主轴轴心线的水平面内，且所述Z轴位移传感器和Y轴位移传感器位于垂直于主轴轴心线的同一平面内。
[0016]进一步的，所述Z轴位移传感器和Y轴位移传感器均为激光位移传感器。
[0017]进一步的，采用X轴位移传感器检测主轴沿X轴方向的振动，所述X轴位移传感器为电涡流传感器，其轴心线与主轴的轴心线重合。
[0018]进一步的，所述主轴尾部的轴心线安装有铝棒，所述铝棒与所述X轴位移传感器相距间隙。
[0019]进一步的，所述X轴位移传感器与前置器相电连接，所述Z轴位移传感器和Y轴位移传感器均与放大器相电连接，所述前置器和所述放大器均与控制器相电连接，所述控制器同时与驱动器以及计算机相电连接，所述驱动器与第一 X轴音圈电机、第二 X轴音圈电机、第一 Y轴音圈电机、第二 Y轴音圈电机以及Z轴音圈电机相电连接，检测获得主轴分别沿X轴、沿Y轴以及沿Z轴的振动后，用于反馈给控制器并经该控制器处理后给所述驱动器发送控制电压，从而控制对应的音圈电机分别抑制主轴沿X轴、Y轴以及Z轴的振动。
[0020]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果:
[0021]1、采用音圈电机对振动进行高带宽的位移补偿，有助于提高位移补偿的灵敏度。音圈电机的工作频率比一般的电机高，其抑制振动位移的灵敏度更高，更精确，最终可以大幅提高铣削加工的稳定性和零件质量。
[0022]2、通过主轴前端和末端布置位移传感器的结构形式，可以精确检测主轴铣削点的振动位移，相比传统检测铣削点周围区域振动的方法更加直接和精确。
[0023]3、本发明巧妙利用柔性铰链支撑、口字型滑块、敞口凹槽以及音圈电机相配合结构布局，其装置结构简单，能同时检测主轴沿X轴、Y轴以及Z轴的三个方向的振动位移，并且对于抑制X轴、Y轴以及Z轴方向的振动是相互独立的，互不干扰。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例提供的铣削加工振动位移高带宽补偿装置的结构示意图；
[0025]图2是本发明实施例提供的铣削加工振动位移高带宽补偿装置中各部件电连接的结构不意图；
[0026]图3是本发明实施例中柔性铰链支撑的布局结构的局部剖视图；
[0027]图4是本发明实施例中音圈电机的布局结构剖视图；
[0028]图5是本发明实施例中激光位移传感器的布局结构侧视图；
[0029]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0030]1-刚性底座2-柔性铰链支撑 3-敞口凹槽
[0031]4- 口字形滑块 5-Z轴位移传感器 6-主轴
[0032]7-主轴支撑块 8-Z轴音圈电机 9-铝棒
[0033]1-X轴位移传感器Il-X轴支架12-Y轴位移传感器
[0034]13-Y轴支架14-Z轴支架15-前置器
[0035]16-第一 X轴音圈电机17-第一 Y轴音圈电机18-第二 X轴音圈电机
[0036]19-第二 Y轴音圈电机20-计算机21-音圈电机的驱动器
[0037]22-控制器23-放大器
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0039]铣削加