[发明专利]用于产生工具的超声振动并测量振动参数的设备

说明书

本发明涉及一种用于产生用于工件的超声加工的工具(90)的超声振动并用于测量工具(90)的超声振动的超声振动参数设备，所述设备包括一用于接收工具的工具夹(10)，一在工具夹中用于产生工具的超声振动的超声换能器(20)，一在工具夹中用于根据工具的超声振动产生传感器信号的传感器装置(40)，以及一用于分析传感器信号的传感器信号评估设备(110)。

技术领域

本发明涉及一种设备，其用于产生用于工件的超声加工的工具的超声振动，并用于测量工具的超声振动的超声振动参数，其具有用于接收工具的工具夹，以及在工具夹中用于产生工具的超声振动的超声传感器，以及一种用于测量用于工件的超声加工的工具的超声振动参数。

背景技术

现有技术公开了用于加工工件的加工工具，其在工具夹中具有信号处理单元与发射和接收二极管，通过这些构件，信号可以被传递给发射与接收站。

在这方面，EP0229399A2描述了一种卡盘，其具有以周向距离被布置在径向平面中的多个发射二极管与接收二极管，以及被安装在卡盘中并具有放大元件的信号处理单元。固定的发射与接收站被布置在所述的径向平面内。安装在卡盘中的传感器检测相应的操作状态，操作状态由各个通过信号处理单元处理，被发射与接收站再次获得，并通过卡盘的发射二极管发射给组合的发射与接收站。

DE202006020526U1描述了一种具有定子部件和转子部件的旋转发射器，每个发射器具有在相互面对的一端通过气隙彼此分开的定子侧磁芯部和转子侧磁芯部，每一个发射器具有根据变压器原理绕制在定子侧磁芯部和转子侧磁芯部用于功率传递的至少一个功率绕组，以及具有定子侧和转子侧耦合线圈(其彼此成对关联并用于感应数据传递)，所述耦合线圈被连接到发射和/或接收电子单元，其中定子部件被布置在外壳上，所述外壳包括基本壳体(其用于接纳具有连接电缆的发射和接收电子单元)以及可互换壳体(其可拆卸地布置在基本壳体上并用于接纳功率绕组和至少一个耦合线圈)，并且其中，用于产生电连接的可拆卸插头被布置在基本壳体和可互换壳体之间。

现有技术还公开了工具头，其提出了用于在工具头中的功率消耗的感应功率传动装置。

在这方面，EP0719199B1描述了一种用于机床工具的工具头，包括机座，轴向伸出机座的工具轴，工具轴可以被连接到在机床侧的定子中旋转的机床主轴，包括被设计为用于被布置在机座内的滑动器的调整电机和/或测量电子单元的至少一种功率消耗装置，并且包括用于功率消耗的外部功率提供装置，其中功率提供装置具有感应功率传输电路，其具有布置在机床侧线圈室中的一次线圈和布置在被设置在工具头侧的线圈室中并环形围绕工具轴的二次线圈，并且其中，当工具中连接到机床主轴时，两个线圈室通过气隙彼此分离。

此外，机床工具利用工具已知在何处何时加工工件，工具的旋转运动可以叠加工具的超声振动。

在这方面，EP1763416B1描述了具有工具夹的工具，其具有与在第一端处的旋转主轴端部匹配的工具夹支座，并具有在相对于第一端的第二端处的工具支座；以及，工具具有可以插入到工具支座的工具头，其中，工具夹包括振动电机。

在这样的机床工具中，在工具夹中产生工具的超声振动的超声传感器，振动体插入在工具夹中的工具形状振动系统，其通过电信号激励以产生机械振动，其中最大可能的机械振动振幅在振动系统利用其共振频率激励时获得。

这样引起的问题在于，共振频率可能因为加工操作而改变。大致有三个原因。一方面，振动系统或其零件在加工期间可能变热，因此改变材料的性质。这导致共振频率的温度漂移。

另一方面，振动在工具接触待加工的工件时被加工力抑制，其中在阻尼振动的情况下系统的共振频率比系统的自由共振频率小。

此外，新的耦合振动系统通过将振动系统结合到工件形成，所述振动系统的共振频率通常比自由的共振频率高。实际上，这三种影响组合发生，并且哪一个的作用为主取决于具体的加工情况。