[发明专利]机床振动的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床振动的优化方法。

背景技术

在机床中，特别是在用于加工工件的机床中，使工件或工具(tool)转动。在铣床的情况下，从动轴支撑工具，而在车床的情况下，使工件分别转动。

在高速加工过程中，使用处于40000rpm或更高范围的速度。为了能够实现期望的加工精度，需要尽可能最佳地平衡从动轴。然而，不是总可以达到期望的程度。而是可能出现较小的残余不平衡，该不平衡也可能是由例如工件或工具的夹紧导致的。工具或工件本身也可能造成不平衡。

由于存在不平衡，所以产生振动，导致加工不精确和表面质量劣化。为此，在使用机床时，不期望任何种类的振动。

通过机床本身、机架、机床工作台、或其它组件的适当构造可实现对振动特性的有益影响。然而，转动组件的振动抑制不可能仅限于这些手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种上述类型的方法，其能够在使机床具有简单结构以及具有简化且成本有效的应用的同时，优化机床的振动。

根据本发明，通过独立权利要求的特征组合来解决该目的，从属权利要求进一步示出了本发明的优选实施例。

从而，根据本发明，提供：选择(自动地或人工地)随后连续地或逐步地经过的速度范围。检测在该速度范围中产生的振动。然后，可以确定分别导致最佳振动抑制或最小振动的速度。然后，在所述速度下进行工件的随后加工。根据本发明，选择经过的速度范围，使得基于考虑切削参数等的加工预先确定的速度位于该范围内。

根据本发明，还提供：最初使从动轴以目标速度转动。随后，基于目标速度增大和减小速度。因此，该速度经过高于和低于目标速度的预定速度范围。在经过该速度范围时，分别检测或确定产生的振动。由于根据共振、组件的固有刚性或其它标准，振动在该速度范围内非常不同，因此在经过的速度范围内获得最佳范围，在该最佳范围中，当与目标速度比较时，产生的振动更小。如果以该速度驱动从动轴，则可实现加工质量的显著提高。

通过适当地选择基于目标速度增大或减小速度的速度范围，还可以使其余的加工条件保持在最佳的或适当的范围内。

在本发明的方法中，考虑了振动的严重程度因转轴的速度而不同。在本文中，已证明：在本发明的方法中，随着速度的增大振动并非不可避免地增大。而是在转轴的机械结构和机床本身中产生频率，在该频率下产生放大振动的共振。如上所述，这导致对工件的加工特别不利。

另外，振动导致应该减少的有害噪声发出。

从而，当使用本发明的方法时，可以自动使振动最小化，并且自动获得最佳的振动特性和由此导致的最佳的加工。

可如下利用本发明的方法：

在接通从动轴的驱动并且达到期望的目标速度(可人工限定或通过加工程序限定)之后，经过由人工或由加工程序自动选择的目标速度附近的预定速度范围。这意味着经过比目标速度高或低预定量的速度范围。于是，相对于目标速度分别减小或增大从动轴的速度。显然，本发明的方法不限于基于目标速度增大或减小相同的速度量。而是也可以仅在一个方向上进行振动的优化，也就是说，仅通过增大速度或仅通过减小速度进行振动的优化。这取决于所选择的加工参数以及其它条件。还可以利用不同的值进行速度范围的增大或减小。

如本发明提供的那样，在速度变化过程中，检测各自产生的振动的严重程度。这里，可连续或逐步地经过速度范围。

在机床的控制器中或适当的附加装置中检测产生的振动，并且对于各速度，分别对比产生的振动。于是，可以确定速度或速度范围，在该速度或速度范围中可获得最有益的振动值或最有益的振动特性。基于该速度或速度范围，可在最佳条件下进行工件的加工。

根据本发明的方法，由于考虑到产生的振动，分别经过速度范围且自动检查该速度范围，因此可以自动避免共振或最好地抑制共振。

显然，根据本发明，在增大或减小速度时，经过的速度范围越大，该方法的结果将变得越好。由于通过切削参数、工件的几何结构和/或工具的几何结构预先确定速度，因此本发明的方法以有效的方式对于大多数不同的工件、工具和加工参数提供自动优化振动的可能性。从而，根据本发明，例如，万一工件的加工条件根据其几何结构而改变，也可以中断加工步骤并再次进行优化振动的过程。

根据本发明，更有益的是可以以一定的时间间隔重复该方法，以补偿例如由于可能产生共振的电动机或轴承的内加热导致的热特性和热变化。在本文中，考虑到机床的热负荷，如果实现静态条件，则可以优选进行本发明的方法。