一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置，包括磁懸浮軸承銑削電主軸、變頻器、磁懸浮軸承控制器和信號(hào)輔助處理部件；磁懸浮軸承銑削電主軸安置于銑床上，用以加工工件及抑制顫振；變頻器與所述磁懸浮軸承銑削電主軸的電機(jī)相連，用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)及控制其啟停；所述磁懸浮軸承控制器通過(guò)控制主軸內(nèi)部的徑向磁懸浮軸承以產(chǎn)生抑制主軸振動(dòng)的磁場(chǎng)力；信號(hào)輔助處理部件用以對(duì)上述各器件在銑削加工過(guò)程中所傳遞的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。本實(shí)用新型可以大幅提高主軸-刀具系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼，從而抑制了顫振的發(fā)生，提高了切削加工的穩(wěn)定性及效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高速銑削【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空、航天、汽車(chē)等工業(yè)的發(fā)展，超高速自動(dòng)化加工已成為機(jī)械加工的發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)數(shù)控加工機(jī)床主軸軸承的要求越來(lái)越高。目前，國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床電主軸支承軸承主要有動(dòng)/靜壓軸承、陶瓷軸承和磁懸浮軸承等。動(dòng)靜壓軸承由于受到軸承內(nèi)滾動(dòng)體表面速度的限制，無(wú)法達(dá)到期望的超高轉(zhuǎn)速；相比而言，陶瓷軸承可將轉(zhuǎn)速提高20%?30%，但軸承的壽命較短，最多僅有數(shù)千小時(shí)。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和微電子技術(shù)的發(fā)展，一種全新的機(jī)電一體化軸承一磁懸浮軸承應(yīng)運(yùn)而生。該類(lèi)型軸承可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的無(wú)接觸支承，故可將主軸轉(zhuǎn)速提高到5000?80000r/min，且可實(shí)現(xiàn)上萬(wàn)小時(shí)的長(zhǎng)壽命服役。但高速加工易出現(xiàn)顫振現(xiàn)象，嚴(yán)重影響切削效率、加工表面質(zhì)量和刀具/機(jī)床的壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中高速加工過(guò)程中易出現(xiàn)的嚴(yán)重影響切削效率、加工表面質(zhì)量和刀具/機(jī)床壽命的顫振現(xiàn)象。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置，包括磁懸浮軸承銑削電主軸、變頻器、磁懸浮軸承控制器和信號(hào)輔助處理部件；所述磁懸浮軸承銑削電主軸安置于銑床上，用以加工工件及抑制顫振；所述變頻器與所述磁懸浮軸承銑削電主軸的電機(jī)相連，用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)及控制其啟停；所述磁懸浮軸承控制器通過(guò)控制主軸內(nèi)部的徑向磁懸浮軸承以產(chǎn)生抑制主軸振動(dòng)的磁場(chǎng)力；所述信號(hào)輔助處理部件用以對(duì)銑削加工過(guò)程中上述各器件之間傳遞的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。
[0006]其中，磁懸浮軸承銑削電主軸包括電機(jī)、兩個(gè)徑向磁懸浮軸承、兩個(gè)軸向磁懸浮軸承、兩個(gè)輔助軸承、轉(zhuǎn)子、刀柄和冷卻部件；所述電機(jī)位于主軸中部，冷卻部件緊靠主軸電機(jī)，兩個(gè)徑向磁懸浮軸承位于電機(jī)兩側(cè)，兩個(gè)輔助軸承分別與兩個(gè)徑向磁懸浮軸承緊靠在一起，兩個(gè)軸向磁懸浮軸承位于主軸末端，即遠(yuǎn)離刀具一側(cè)，且位于兩個(gè)徑向磁懸浮軸承以夕卜，轉(zhuǎn)子位于主軸中心，貫穿于整個(gè)主軸，刀柄則位于主軸前端。
[0007]其中，所述信號(hào)輔助處理部件包括徑向位移傳感器、軸向位移傳感器，濾波器，第一功率放大器和第二功率放大器；兩個(gè)徑向位移傳感器分別緊靠?jī)蓚€(gè)徑向磁懸浮軸承安置，一個(gè)軸向位移傳感器則緊靠?jī)蓚€(gè)軸向磁懸浮軸承安置，上述三個(gè)位移傳感器的輸出端與濾波器相連，濾波器的輸出端連接在第一功率放大器的輸入端，第一功率放大器的輸出端連接在控制器的第一輸入端，控制器的第二輸出端與第二功率放大器的輸入端相連，第二功率放大器的輸出端連接到兩個(gè)徑向磁懸浮軸承與兩個(gè)軸向磁懸浮軸承的輸入端。
[0008]其中，所述徑向位移傳感器和所述軸向位移傳感器均為電感式位移傳感器。
[0009]其中，所述信號(hào)輔助處理部件還包括連接在第一功率放大器與磁懸浮軸承控制器之間的AD信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，以及連接在磁懸浮軸承控制器與第二功率放大器之間的DA信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
[0010]其中，工作時(shí)，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，并在兩個(gè)徑向磁懸浮軸承的支承下實(shí)現(xiàn)主軸的懸??；兩個(gè)徑向位移傳感器通過(guò)濾波器、第一功率放大器與磁懸浮軸承控制器相連，在主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)毒叨税l(fā)生顫振，徑向位移傳感器將檢測(cè)到的顫振信號(hào)送到磁懸浮軸承控制器中進(jìn)行處理，磁懸浮軸承控制器用于與主機(jī)PC相連，在主機(jī)中顯示主軸的振動(dòng)位移，并將控制信號(hào)發(fā)送到磁懸浮軸承控制器中，經(jīng)磁懸浮軸承控制器處理后的輸出信號(hào)傳遞給第二功率放大器，第二功率放大器的輸出電流與徑向磁懸浮軸承相連，通過(guò)改變其內(nèi)部線(xiàn)圈的電流大小和方向從而產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)力以抑制主軸的顫振。
[0011]本實(shí)用新型可以大幅提高主軸-刀具系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼，從而抑制了顫振的發(fā)生，提高了切削加工的效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為驗(yàn)證本實(shí)用新型實(shí)施例的有效性而提供的基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊；
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高速銑削電主軸切削顫振的激勵(lì)模擬和主動(dòng)抑制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]其中，I為基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊、2為基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊、101為徑向位移傳感器、102為徑向磁懸浮軸承、103為濾波器、104為功率放大器、105為功率放大器、106為驅(qū)控板、107為支架、108為刀具、201為刀柄、202為輔助軸承、203為徑向位移傳感器、204為徑向磁懸浮軸承、205為冷卻部件、206為電機(jī)、207為徑向磁懸浮軸承、208為徑向位移傳感器、209為軸向磁懸浮軸承、210為軸向位移傳感器、211為軸向磁懸浮軸承、212為輔助軸承、213為轉(zhuǎn)子、214為濾波器、215為第一功率放大器、216為第二功率放大器、217為磁懸浮軸承控制器、218為PC、219為變頻器、220為工作臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017]切削加工過(guò)程中的顫振現(xiàn)象嚴(yán)重影響了切削加工的切除量、切削轉(zhuǎn)速、表面質(zhì)量等，而顫振的發(fā)生很大程度上是因?yàn)橹鬏S-刀具系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼無(wú)法滿(mǎn)足大切削量以及高轉(zhuǎn)速的要求。
[0018]磁懸浮軸承銑削電主軸可以在切削過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)主軸-刀具系統(tǒng)的剛度和阻尼，實(shí)現(xiàn)切削顫振抑制，保證切削穩(wěn)定性。因此，磁懸浮軸承銑削電主軸適用于高速高精加工機(jī)床。本實(shí)用新型將基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊與基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊相結(jié)合，通過(guò)PC施加模擬顫振信號(hào)指令，并實(shí)施顫振信號(hào)的檢測(cè)以及控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)，能夠驗(yàn)證磁懸浮軸承銑削電主軸對(duì)切削顫振的抑制能力。
[0019]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0020]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置，用于主動(dòng)抑制顫振；如圖1所示，包括磁懸浮軸承銑削電主軸、主軸電機(jī)的驅(qū)控部件一變頻器219、磁懸浮軸承控制器217、信號(hào)輔助處理部件。其中磁懸浮軸承銑削電主軸安置于銑床上用以加工工件及抑制顫振，變頻器219與主軸電機(jī)206相連，用于驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)206旋轉(zhuǎn)及控制其啟停，磁懸浮軸承控制器217通過(guò)控制主軸內(nèi)部的徑向磁懸浮軸承(204、207)以產(chǎn)生所需的磁場(chǎng)力進(jìn)而控制主軸的振動(dòng)，信號(hào)輔助處理部件用以對(duì)銑削加工過(guò)程中上述各部件之間傳遞的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。
[0021]其中，磁懸浮軸承銑削電主軸包括電機(jī)206、兩個(gè)徑向磁懸浮軸承204、207、兩個(gè)軸向磁懸浮軸承209、211、兩個(gè)輔助軸承202、212、轉(zhuǎn)子213、刀柄201、冷卻部件205等器件；主軸電機(jī)206為大功率密度的高速電機(jī)，通過(guò)變頻器219直接驅(qū)動(dòng)；磁懸浮軸承控制器217是一個(gè)基于DSP的集成控制器，內(nèi)部涉及電流以及位移雙環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁懸浮軸承銑削電主軸5個(gè)自由度位移的精確控制；信號(hào)輔助處理部件包括徑向位移傳感器203、208以及軸向位移傳感器210 (均為電感式位移傳感器)，濾波器214，功率放大器215、216，A/D和D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
[0022]磁懸浮軸承銑削電主軸固定于高剛度的工作臺(tái)220上，其變頻器219與主軸電機(jī)206相連以控制主軸旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)徑向位移傳感器203、208安裝于磁懸浮軸承銑削主軸內(nèi)部并與濾波器214相連，濾波器214通過(guò)第一功率放大器215連接到控制器217中，控制器217與主機(jī)PC218相連；同時(shí)控制器217的輸出通過(guò)第二功率放大器216與兩個(gè)徑向磁懸浮軸承204、207連接以產(chǎn)生抑制主軸振動(dòng)的磁場(chǎng)力。
[0023]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置的基本工作原理為:通過(guò)變頻器219驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)206帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，并在兩個(gè)徑向磁懸浮軸承204、207的支承下實(shí)現(xiàn)主軸的懸?。粌蓚€(gè)徑向位移傳感器203、208通過(guò)濾波器214、第一功率放大器215與磁懸浮軸承控制器217相連，在主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)毒?08端發(fā)生顫振，徑向位移傳感器203、208將檢測(cè)到的顫振信號(hào)送到磁懸浮軸承控制器217中進(jìn)行處理，磁懸浮軸承控制器217與主機(jī)PC218相連，在主機(jī)中顯示主軸的振動(dòng)位移，并將控制信號(hào)發(fā)送到磁懸浮軸承控制器217中，經(jīng)磁懸浮軸承控制器217處理后的輸出信號(hào)通過(guò)D/A變換傳遞給第二功率放大器216，第二功率放大器216的輸出電流與徑向磁懸浮軸承204、207相連，通過(guò)改變其內(nèi)部線(xiàn)圈的電流大小和方向從而產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)力以抑制主軸的顫振。
[0024]為了進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置可以有效抑制切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的顫振，現(xiàn)提供一種基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊1，該模塊能夠在無(wú)機(jī)床實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及實(shí)際切削加工的情況下對(duì)切削顫振進(jìn)行有效的模擬，滿(mǎn)足對(duì)切削顫振的深入研宄。
[0025]其中，如圖2所示，基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I具體包括:徑向位移傳感器101、徑向磁懸浮軸承102、濾波器103、功率放大器104、105、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、驅(qū)控板106、刀具108與支架107。其中，徑向磁懸浮軸承102與徑向位移傳感器101安裝在高剛度的支架107上并與工作臺(tái)220固定，刀具108穿過(guò)徑向磁懸浮軸承102與徑向位移傳感器101并與二者保持同心，主機(jī)PC218與驅(qū)控板106相連，驅(qū)控板106的輸出經(jīng)功率放大器105后與徑向磁懸浮軸承102連接；徑向位移傳感器101與濾波器103相連，其輸出端通過(guò)功率放大器104連接到驅(qū)控板106，驅(qū)控板106的輸出連接到主機(jī)PC218。該模塊的工作原理為:主機(jī)PC218向驅(qū)控板106發(fā)送顫振指令，驅(qū)控板106接收到指令，對(duì)顫振指令進(jìn)行解析并轉(zhuǎn)化為徑向磁懸浮軸承102不同相位的控制輸出，進(jìn)而經(jīng)功率放大器105處理后發(fā)送給徑向磁懸浮軸承102，使其產(chǎn)生引起刀具108顫振的磁場(chǎng)力，作用于刀具108末端而使主軸發(fā)生顫振；同時(shí)，徑向位移傳感器101通過(guò)濾波器103以及功率放大器104與驅(qū)控板106相連接，驅(qū)控板106同時(shí)將徑向位移傳感器101檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳輸給主機(jī)PC218進(jìn)行顯示。
[0026]本實(shí)用新型將顫振的激勵(lì)模擬與主軸對(duì)顫振的主動(dòng)抑制整合在一起，系統(tǒng)地模擬切削加工過(guò)程中從顫振產(chǎn)生到被抑制的整個(gè)過(guò)程；如圖3所示，具體為:
[0027]首先，將基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I與基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊2安裝在高剛度工作臺(tái)220上，且基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I中的部分組件安裝于高剛度的支架107上并與工作臺(tái)220固定，確保:基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I的刀具108 (圓柱形無(wú)刃刀具)與徑向磁懸浮軸承102同心；基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I的刀具108與徑向磁懸浮軸承102之間的氣隙寬度大于等于徑向磁懸浮軸承204、207和主軸轉(zhuǎn)子213之間的氣隙寬度；基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I中的徑向磁懸浮軸承102和基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊2中的磁懸浮軸承銑削電主軸的軸心重合。初始時(shí)刻，主軸轉(zhuǎn)子213靜止于主軸內(nèi)部的輔助軸承202與212上。
[0028]其次，禁止基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I的驅(qū)控板106輸出電流指令，即徑向磁懸浮軸承102不產(chǎn)生磁場(chǎng)力，同時(shí)給基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊2通電，在磁懸浮軸承控制器217中使用H)(比例-微分)控制，使磁懸浮軸承銑削電主軸的轉(zhuǎn)子213懸浮并穩(wěn)定，然后通過(guò)變頻器219使轉(zhuǎn)子213啟動(dòng)工作，達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，在磁懸浮軸承控制器217中引入PID(比例-積分-微分)控制，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使轉(zhuǎn)子213穩(wěn)定工作，并達(dá)到最小振動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子213穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)后，徑向位移傳感器101處檢測(cè)到刀具108末端在X、Y方向(Χ、Υ方向在垂直于刀具108的平面內(nèi))的振動(dòng)，并將該振動(dòng)信號(hào)傳遞給濾波器103后經(jīng)功率放大器104放大，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換傳遞給驅(qū)控板106，驅(qū)控板106對(duì)信號(hào)處理后將該振動(dòng)信號(hào)輸出到PC218中顯示。記錄此時(shí)徑向位移傳感器101檢測(cè)到的刀具108末端的振動(dòng)波形Wl。
[0029]然后，啟動(dòng)顫振激勵(lì)模擬，其過(guò)程為:運(yùn)行驅(qū)控板106到功率放大器105的輸出電流指令，在主機(jī)PC218中向驅(qū)控板106發(fā)送顫振指令，驅(qū)控板接收到指令，對(duì)顫振指令進(jìn)行解析并轉(zhuǎn)化為針對(duì)徑向磁懸浮軸承102不同相位的控制輸出，其輸出信號(hào)經(jīng)功率放大器105處理后發(fā)送給徑向磁懸浮軸承102，使其產(chǎn)生引起刀具108顫振的磁場(chǎng)力，作用于刀具108末端，而使主軸發(fā)生顫振。注意:主機(jī)中發(fā)送的顫振指令不能使刀具108接觸到徑向磁懸浮軸承102，以免對(duì)其造成損傷。因此時(shí)磁懸浮軸承控制器217中的參數(shù)并未做調(diào)整，則主軸將處于顫振狀態(tài)，觀測(cè)并記錄徑向位移傳感器101檢測(cè)到的刀具108末端的振動(dòng)波形
W2o
[0030]最后，利用磁懸浮軸承銑削電主軸抑制切削顫振，其過(guò)程為:當(dāng)顫振激勵(lì)模擬啟動(dòng)后，兩個(gè)徑向位移傳感器203和208檢測(cè)到主軸在X、Y方向偏離中心的位移，將其轉(zhuǎn)為電信號(hào)，通過(guò)濾波器214、第一功率放大器215與磁懸浮軸承控制器217相連，然后在磁懸浮軸承控制器217中與參考位移信號(hào)進(jìn)行比較，對(duì)磁懸浮軸承銑削電主軸四個(gè)自由度的位移偏差進(jìn)行PID控制，之后將磁懸浮軸承控制器217輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后經(jīng)第二功率放大器216處理，轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，作用在徑向磁懸浮軸承204和207上，產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)力對(duì)轉(zhuǎn)子213的顫振進(jìn)行抑制。在此過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)各組PID參數(shù)，并在主機(jī)PC218中觀測(cè)徑向位移傳感器101處的顫振波形，直到主軸的顫振得到明顯抑制，即徑向位移傳感器101處的振動(dòng)幅值達(dá)到最小，以實(shí)現(xiàn)抑制主軸顫振的目的，記錄下此時(shí)徑向位移傳感器101檢測(cè)到的刀具108末端的振動(dòng)波形W3。
[0031]整個(gè)過(guò)程都是在主軸空載的情況下進(jìn)行，通過(guò)比較徑向位移傳感器101檢測(cè)到的刀具108末端的振動(dòng)波形W1、W2和W3，可以清楚的觀測(cè)到，在主軸穩(wěn)定懸浮、被施加顫振激勵(lì)以及顫振得到主動(dòng)抑制三種情況下刀具108末端的振動(dòng)情況。通過(guò)對(duì)比主軸穩(wěn)定懸浮情況下刀具108末端的振動(dòng)波形Wl和主軸被施加顫振激勵(lì)情況下刀具108末端的振動(dòng)波形W2，可以證明本實(shí)用新型所輔助設(shè)計(jì)的基于磁懸浮軸承的用于模擬產(chǎn)生切削顫振的模塊I能夠有效的模擬切削加工所產(chǎn)生的顫振現(xiàn)象；通過(guò)對(duì)比主軸被施加顫振激勵(lì)情況下刀具108末端的振動(dòng)波形W2和顫振得到主動(dòng)抑制的情況下刀具108末端的振動(dòng)波形W3，可以證明本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的基于磁懸浮軸承銑削電主軸的用于主動(dòng)抑制顫振的模塊2能夠有效的抑制切削加工過(guò)程中所產(chǎn)生的顫振。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速銑削電主軸切削顫振的主動(dòng)抑制裝置，其特征在于，包括: 磁懸浮軸承銑削電主軸，其包含電機(jī)(206)、兩個(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)、兩個(gè)軸向磁懸浮軸承(209、211)、兩個(gè)輔助軸承(202、212)、轉(zhuǎn)子(213)、刀柄(201)和冷卻部件(205);所述電機(jī)(206)位于主軸中部，冷卻部件(205)緊靠主軸電機(jī)(206)，兩個(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)位于電機(jī)(206)兩側(cè)，兩個(gè)輔助軸承(202、212)分別與兩個(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)緊靠在一起，兩個(gè)軸向磁懸浮軸承(209、211)位于主軸末端，即遠(yuǎn)離刀具(108) 一側(cè)，且位于兩個(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)以外，轉(zhuǎn)子(213)位于主軸中心，貫穿于整個(gè)主軸，刀柄(201)則位于主軸前端； 變頻器(219)，與所述磁懸浮軸承銑削電主軸的電機(jī)(206)相連，用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)(206)旋轉(zhuǎn)及控制其啟停； 磁懸浮軸承控制器(217)，通過(guò)控制主軸內(nèi)部的徑向磁懸浮軸承(204、207)以產(chǎn)生抑制主軸振動(dòng)的磁場(chǎng)力；以及 信號(hào)輔助處理部件，包括徑向位移傳感器(203、208)、軸向位移傳感器(210)，濾波器(214)，第一功率放大器(215)和第二功率放大器(216);其中，兩個(gè)徑向位移傳感器(203、208)分別緊靠?jī)蓚€(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)安置，一個(gè)軸向位移傳感器(210)則緊靠?jī)蓚€(gè)軸向磁懸浮軸承(209、211)安置，上述三個(gè)位移傳感器的輸出端與濾波器(214)相連，濾波器(214)的輸出端連接在第一功率放大器(215)的輸入端，第一功率放大器(215)的輸出端連接在控制器(217)的第一輸入端，控制器的第二輸出端與第二功率放大器(216)的輸入端相連，第二功率放大器(216)的輸出端連接到兩個(gè)徑向磁懸浮軸承(204、207)與兩個(gè)軸向磁懸浮軸承(209、211)的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)抑制裝置，其特征在于，所述徑向位移傳感器(208)和所述軸向位移傳感器(210)均為電感式位移傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的主動(dòng)抑制裝置，其特征在于，所述信號(hào)輔助處理部件還包括連接在第一功率放大器(215)與磁懸浮軸承控制器(217)之間的AD信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，以及連接在磁懸浮軸承控制器(217)與第二功率放大器(216)之間的DA信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號(hào)】B23Q15/12GK204195400SQ201420645697
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】趙歡, 趙杰, 張海濤, 吳越, 丁漢, 趙鑫, 張國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)