[发明专利]机床主动吸振系统

说明书

技术领域

本发明属于机床刀具减振技术领域，涉及一种用于减小机床刀具振动的系统，具体涉及一种机床主动吸振系统。

背景技术

机床在切削过程中，刀具会发生振动，对工件加工过程和工件加工质量都有很大影响，因此，减少振动的产生，是保证产品质量的关键因素。

惯容器作为一种机械式被动元件，解决了质量元件的单端点问题。当一对力作用于惯容器的两端点时，两端点的加速度与力成一定比例，该比例值即为“惯容系数”。由“惯容器-弹簧-阻尼器”组成的新型机械隔振网络在很多领域得到了很好的应用，但在机床刀具减振领域未曾提及，因此，惯容器在机床减振领域具有一定的应用前景。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种包含有惯容器的机床主动吸振系统，以减少刀具切削工件时的振动，提高机床的加工精度，延长刀具使用寿命，提高生产效率，同时还能吸收机床的噪声，改善员工的工作环境。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种机床主动吸振系统，包括串联的第一级机构、第二级机构；所述第一级机构包括相互并联的第一弹簧、阻尼器；所述第二级机构包括相互并联的第二弹簧、惯容器、电磁作动器；所述第一弹簧、阻尼器分别为机床刀具的等效弹簧、等效阻尼；所述第二弹簧的上支点、惯容器的上支点、电磁作动器的上支点相铰接并连接在机床刀具上；所述第二弹簧的下支点、惯容器的下支点、电磁作动器的下支点相铰接并连接在质量块上；所述质量块设于机床刀杆的下部。

作为对本发明的限定，机床的刀座上固定有用于检测刀具振动信号的加速度传感器；所述机床刀座上还固定有用于接受振动信号并控制电磁作动器输出的控制力的大小的控制器；所述加速度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端相连；所述控制器的信号输出端经功率放大器与电磁作动器的信号输入端相连。

作为对本发明的另一种限定，所述惯容器采用滚珠丝杠式。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明的主动吸振系统使用惯容器代替原有的阻尼器，减振效果优越，该主动吸振系统可减少刀具切削工件时的振动，提高机床的加工精度，延长刀具使用寿命，提高生产效率，同时还能吸收机床的噪声，改善员工的工作环境。

本发明合适安装在各种机床刀具上。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例的模型示意图；

图中：1、第二弹簧；2、第一弹簧；3、阻尼器；4、加速度传感器；5、控制器；6、电磁作动器；7、惯容器；8、机床刀具；9、质量块。

具体实施方式

实施例

一种机床主动吸振系统，结构如图1所示，包括串联的第一级机构、第二级机构。

第一级机构包括相互并联的第一弹簧2、阻尼器3。第一弹簧2、阻尼器3分别为机床刀具8的等效弹簧、等效阻尼，即第一级机构的刚度、阻尼分别为机床刀具8本身的刚度、阻尼。

第二级机构包括相互并联的第二弹簧1、惯容器7、电磁作动器6。惯容器6采用滚珠丝杠式。第二弹簧1的上支点、惯容器7的上支点、电磁作动器6的上支点相铰接并连接在机床刀具8上；第二弹簧1的下支点、惯容器7的下支点、电磁作动器6的下支点相铰接并连接在质量块9上，质量块9设于机床刀杆的下部。

机床刀座上固定有用于检测刀具振动信号的加速度传感器4，刀座上还固定有用于接受振动信号并控制电磁作动器6输出的控制力的大小的控制器5。加速度传感器4的信号输出端与控制器5的信号输入端相连，控制器5的信号输出端经功率放大器与电磁作动器6的信号输入端相连。

加速度传感器4将检测的机床刀具的振动情况经加速度传感器4内置器放大后成为电信号模拟量，这个模拟量在经板卡的A/D转换后成为数字量输入到控制器5中，控制器5将输入信号计算处理后输出合适的控制信号，该控制信号再经过板卡的D/A转化成为模拟控制信号，模拟控制信号再通过功率放大器传至电磁作动器6，执行对电磁作动器6的控制命令，使电磁作动器6输出相应的输出力以抵制机床刀具8的振动。

本实施例应尽可能的减小电磁作动器6的输出力，以使电磁作动器6对机床的振动减到最小，使机床的减振效果达到最优，因而需对惯容器系数进行适当选取。

本实施例的惯容系数b与电磁作动器6的输出力u的关系，根据以下公式确定：

根据图1，建立动力学微分方程：