[实用新型]一种智能补偿避振车刀及其控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及切削加工领域，尤其涉及一种智能补偿避振车刀及其控制系统。

背景技术

在金属切削加工中，车削加工是最常见的加工方法之一。在车削加工中，因主轴转速、切削深度、进给量等参数变化，在切削过程中容易产生颤振现象。而颤振是一种自激振动，其中再生型颤振最为有害，再生型颤振是由加工过程中切削厚度变化效应所产生的动态切削力激起的，颤振现象的发生会降低所加工工件的表面质量，还会导致加工刀具提前报废，同时在加工过程中产生很大的噪声。针对车削加工过程中的颤振现象，许多学者对其进行了研究并提出了一些颤振控制方法，这些控制颤振的方法虽然能够有效地减小或消除颤振，但是控制算法的复杂导致在实际中难以应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种即可用于消除再生型车削颤振，又可实现多方向位置补偿，且结构简单、操作方便的智能补偿避振车刀及其控制系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能补偿避振车刀，包括相互独立的刀体和刀头，所述的刀体中设置有内腔，所述的刀头的后端水平伸入所述的内腔中，所述的刀头的后端的两侧与所述的内腔的腔壁之间固定设置有至少四组双向柔性铰链，所有的双向柔性铰链沿所述的刀头的轴向中心线对称设置，所述的刀头的后端端面与所述的内腔的腔壁之间设置有呈方阵排列的压电陶瓷驱动器组。

所述的双向柔性铰链包括使所述的刀头可沿工件的径向微调的第一柔性铰链和使所述的刀头可上下微调的第二柔性铰链，所述的第一柔性铰链与所述的刀头一体连接，所述的第二柔性铰链垂直固定在所述的第一柔性铰链上且与所述的内腔的腔壁固定连接。

所述的压电陶瓷驱动器组包括驱动块，所述的驱动块的前端水平插接有多个呈方阵排列的压电陶瓷驱动器，所述的压电陶瓷驱动器的前端抵在所述的刀头的后端端面上，所述的驱动块的后端抵在所述的内腔的腔壁上。

所述的压电陶瓷驱动器呈2×2、3×3或4×4的阵列排列。

所述的刀头的后端设置有驱动腔，所述的驱动块的前端水平伸入所述的驱动腔中，以避免压电陶瓷驱动器组发生滑动。

所述的刀体上设置有驱动预紧机构。

所述的驱动预紧机构包括预紧螺栓，所述的预紧螺栓水平螺接在所述的刀体中，且所述的预紧螺栓的前端抵在所述的驱动块的后端上。

一种智能补偿避振车刀的控制系统，包括力传感器、电荷放大器、数据采集卡、计算机处理系统和功率放大器，所述的力传感器固定安装在所述的刀头的头部，所述的电荷放大器分别与所述的力传感器、所述的数据采集卡电连接，所述的计算机处理系统分别与所述的数据采集卡、所述的功率放大器电连接，所述的功率放大器与所述的压电陶瓷驱动器电连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点是可通过监测车削力的变化来控制车刀的刀头在工件的径向进行相应的位置补偿，使车削厚度的变化在稳定车削范围内，避免产生再生型的车削颤振，还可使刀头转动微小的角度，以便进行多方向的位置补偿，满足不同车削场合的需要，且提高了车削精度和产品的表面加工质量，此外，该避振车刀的结构简单，操作方便，且使用灵活多变。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的整体结构示意图；

图2为图1的局部分解示意图；

图3为本实用新型实施例一的刀头的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一的压电陶瓷驱动器组的分解示意图；

图5为本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。