[发明专利]具有主动减振系统的机床

说明书

本发明涉及一种具有主动减振系统的机床，包括：滑枕(4)，所述滑枕包括具有纵向壁(41)的中空棱柱形结构；容积体(13)，所述容积体在所述滑枕(4)的自由端部处容纳，位于所述滑枕(4)的中空棱柱形结构中；以及位于所述滑枕(4)的自由端部处的至少一个减振器(8、18、28、38)。所述减振器(8、18、28、38)包括在所述滑枕(4)的纵向壁(41)的开口(9)中容纳的第一部分(81、181、281、381)、以及在所述滑枕(4)的中空棱柱形结构内容纳的第二部分(82、182、282、382)，所述第二部分位于所述容积体(13)与所述滑枕(4)的容纳所述减振器(8、18、28、38)的第一部分(81、181、281、381)的纵向壁(41)之间限定的间隙(G)中。

技术领域

本发明涉及消除或衰减在诸如铣床、钻床或立式车床的机床中的机加工过程中产生的振动，其中所述机床采用了保持加工刀具的悬臂式移动元件(滑枕)。本发明提出了一种机床，其具有在切割区域附近位于滑枕中的主动惯性减振系统，而该减振系统未从滑枕伸出并且本发明还解决了在滑枕内出现的空间问题。

背景技术

近年来，机床行业已经朝着允许实现更高产量、改进所获得的部件品质以及节省成本的方案方向发展。在这种情况下，机加工过程中自生振动或颤动的衰减或消除是非常重要的。

机床的机械结构倾向于在机加工操作的过程中振动。因此，在一些加工中，可能产生自生振动，而这对于终端部件的表面品质以及机床本身的各部件的整体性是有害的、并且能够导致切割刀具的早期磨损或者甚至造成其断裂。

配备有悬臂式移动元件的诸如铣床、钻床或立式车床的机床(例如采用滑枕)具有高变化的动态响应性。滑枕的惯性以及灵活性造成了机床的取决于滑枕所处位置的响应的变化性。因此，机床针对静态力和动态力的响应随着滑枕的工作位置而改变。在这种情况下，当刀具在切割加工的过程中抵抗部件相互作用时，机床取决于滑枕的位置非常不同地操作，在机床的切割性能方面产生了很大的改变。

主动和被动减振器的使用对于使得振动减少是已知的。被动减振器包括借助于减振柔性附接件而附接至待减振的结构的悬置质量块。悬置质量块的固有频率被精细地调整，从而其与待减振的结构的固有频率重合。然而，在待减振的结构的动态参数变化时，这些被动减振器变得低效；因此，这些被动减振器对于具有变化动态性的机床的情况而言并不是非常高效的，这是因为所述被动减振器需要取决于工作位置的不同的精细调整。此外，为了实现特定的效率，系统通常是过分笨重的并且其在机床中的集成是非常困难的。

主动减振器适于对动态变化的环境进行适应。这些减振器由传感器以及致动器组成，所述传感器测量所产生的振动，所述致动器允许引出与所述振动相反的力，因而产生减振效果。在主动惯性减振器的情况中，该力通过使得在待减振的结构中悬置的活动质量块加速而获得，从而在活动质量块在所需的方向上被加速时，产生减小机床中的振动幅度的惯性力。因此，例如，Cowley和Boyle的1970年出版的文章公开了这样一种系统的使用，其借助于加速度计测量振动并且生成在惯性致动器中引入的设定点，其中所述惯性致动器在机床的结构上产生衰减效应。“Cowley,A.；Boyle,A.；Active dampers for machine tools；Annals of the CIRP,vol.18,pp.213-222,1970”。

还已知的是，为了更加高效地减少颤动的再生效应，减振系统必须尽可能地靠近切割点。因此，减振系统必须位于滑枕的自由端部处，其中所述自由端部更靠近刀具被容纳的头部。然而，接近切割头限制了布置惯性致动器的可用空间，这是因为诸如机床的驱动心轴、机加工头的后轴(见ES2531563T3)、冷却软管、供电装置、以及头的信号缆线的其它元件位于该区域，这使得主动减振器在滑枕内采用变得复杂。此外，主动减振器还需要独立布线，以接收供电装置和控制信号，这甚至使得它们在滑枕内结合变得更加复杂。