基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及數(shù)控加工，具體地，涉及一種基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為高精度機(jī)械部件加工裝置的數(shù)控加工中心，其主要部件的振動(dòng)，尤其是顫振，除了帶來(lái)噪聲外，還必然會(huì)導(dǎo)致加工精度的下降，惡劣情況下會(huì)導(dǎo)致加工中心機(jī)構(gòu)劇烈磨損或破壞，減少裝置的使用壽命。減振是提高數(shù)控加工中心加工精度的一個(gè)重要研究課題。
[0003]減振的方法通常分兩類，一種為主動(dòng)振動(dòng)控制，即引入外部能量來(lái)抑制核心加工裝置的共振，另一種為被動(dòng)振動(dòng)控制，即利用系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的減振或隔振，來(lái)消耗顫振產(chǎn)生的能量。通常主動(dòng)振動(dòng)控制方法有電磁閥控制的緩沖器，主動(dòng)隔振，磁浮軸承控制。被動(dòng)振動(dòng)控制方法有摩擦阻尼器，粘彈性阻尼器，油缸阻尼器。但是這些方法工作效率低，對(duì)顫振的抑制效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法及數(shù)控加工裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面提供的基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:根據(jù)數(shù)值模擬方法分析待減振裝置在工作狀態(tài)下顫振頻率段下的共振模態(tài)；
[0007]步驟2:根據(jù)所述共振模態(tài)確定待減振裝置的共振陣型，并在共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測(cè)共振壓電片陣列和用于抑制振動(dòng)的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列；
[0008]步驟3:所述檢測(cè)共振壓電片陣列監(jiān)控待減振裝置是否發(fā)生振動(dòng)并生成振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0009]步驟4:中央控制系統(tǒng)分析所述振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷顫振發(fā)生時(shí)，則向所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)電壓使所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列產(chǎn)生壓電力抑制顫振。
[0010]優(yōu)選地，所述檢測(cè)共振壓電片陣列和所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列相鄰設(shè)置；
[0011]所述檢測(cè)共振壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的檢測(cè)共振壓電片；
[0012]所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片。
[0013]優(yōu)選地，所述檢測(cè)共振壓電片陣列包括多個(gè)的檢測(cè)共振壓電片;所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列包括多個(gè)主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片；
[0014]任意相鄰的兩個(gè)所述檢測(cè)共振壓電片之間設(shè)置一主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片。
[0015]根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面提供的數(shù)控加工裝置，采用所述的基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法進(jìn)行減振;包括加工機(jī)構(gòu)和中央控制系統(tǒng)；
[0016]所述加工機(jī)構(gòu)的共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測(cè)共振壓電片陣列和用于抑制振動(dòng)的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列；
[0017]所述中央控制系統(tǒng)電連接所述檢測(cè)共振壓電片陣列和所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列。
[0018]優(yōu)選地，所述加工機(jī)構(gòu)包括立柱、主軸、工作臺(tái)中的任一個(gè)部件或任多個(gè)部件；
[0019]所述立柱、所述主軸、所述工作臺(tái)中的任一個(gè)部件或任多個(gè)部件的共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測(cè)共振壓電片陣列和用于抑制振動(dòng)的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列；
[0020]其中，所述主軸設(shè)置在所述立柱的導(dǎo)軌上，能夠沿所述導(dǎo)軌在Z軸方向移動(dòng);所述工作臺(tái)設(shè)置在所述主軸的下側(cè)。
[0021 ]優(yōu)選地，所述加工機(jī)構(gòu)還包括底座、線軌、絲桿和床鞍；
[0022]其中，所述線軌包括第一線軌和第一線軌;所述絲桿包括第一絲桿、第二絲桿和第三絲桿；
[0023]所述床鞍通過(guò)所述第一線軌連接所述底座;所述第一絲桿帶動(dòng)所述床鞍沿X軸方向移動(dòng)；
[0024]所述工作臺(tái)通過(guò)所述第二線軌連接所述床鞍;所述第二絲桿帶動(dòng)所述工作臺(tái)沿Y軸方向移動(dòng)；
[0025]所述第三絲桿帶動(dòng)所述主軸沿所述導(dǎo)軌在Z軸方向移動(dòng)。
[0026]優(yōu)選地，所述檢測(cè)共振壓電片陣列和所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列相鄰設(shè)置；
[0027]所述檢測(cè)共振壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的檢測(cè)共振壓電片；
[0028]所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片。
[0029]優(yōu)選地，所述檢測(cè)共振壓電片陣列包括多個(gè)的檢測(cè)共振壓電片;所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列包括多個(gè)主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片；
[0030]任意相鄰的兩個(gè)所述檢測(cè)共振壓電片之間設(shè)置一主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0032]1、本發(fā)明通過(guò)在顫振發(fā)生時(shí)共振陣型的反節(jié)點(diǎn)布置檢測(cè)共振壓電片陣列來(lái)監(jiān)控顫振的發(fā)生，同時(shí)設(shè)置振動(dòng)抑制的阻尼壓電片陣列產(chǎn)生的壓電力作為有源主動(dòng)阻尼從而高效地抑制顫振的發(fā)生；
[0033]2、本發(fā)明通過(guò)抑制機(jī)床顫振，從而提高機(jī)床穩(wěn)定性，抑制了機(jī)床變形和扭曲變形，更好的保證機(jī)床精度，延長(zhǎng)機(jī)床使用壽命；
[0034]3、本發(fā)明中方法簡(jiǎn)單實(shí)用，能夠用于多領(lǐng)域的減震。
【附圖說(shuō)明】
[0035]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0036]圖1為本發(fā)明中數(shù)控加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法的步驟流程圖。
[0037]圖中:
[0038]1為底座；
[0039]2為線軌；
[0040]3為絲桿；
[0041]4為床鞍；
[0042]5為工作臺(tái)；
[0043]6為主軸；
[0044]7為立柱；
[0045]8為第一檢測(cè)共振壓電片陣列；
[0046]9為第一主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列；
[0047]10為第二檢測(cè)共振壓電片陣列；
[0048]11為第二主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0050]在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的顫振控制方法，包括如下步驟:
[0051]步驟1:根據(jù)數(shù)值模擬方法分析待減振裝置在工作狀態(tài)下顫振頻率段下的共振模態(tài)；
[0052]步驟2:根據(jù)所述共振模態(tài)確定待減振裝置的共振陣型，并在共振陣型的反節(jié)點(diǎn)設(shè)置有檢測(cè)共振壓電片陣列和用于抑制振動(dòng)的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列；
[0053]步驟3:所述檢測(cè)共振壓電片陣列監(jiān)控待減振裝置是否發(fā)生振動(dòng)并生成振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0054]步驟4:中央控制系統(tǒng)分析所述振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷顫振發(fā)生時(shí)，則向所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)電壓使所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列產(chǎn)生壓電力抑制顫振。
[0055]所述壓電力的方向與共振陣型反節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)方向相反。
[0056]所述檢測(cè)共振壓電片陣列和所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列相鄰設(shè)置；
[0057]所述檢測(cè)共振壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的檢測(cè)共振壓電片；
[0058]所述主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片陣列包括多個(gè)依次排列的主動(dòng)振動(dòng)抑制阻尼壓電片。
[0