[发明专利]具有主动减振装置的机床

说明书

本发明涉及具有主动减振装置的机床，其包括具有纵壁(11)的悬移部件(10)，在机加工的过程中根据悬移部件(10)的至少主弯曲方向(D1、D2)产生振动；在悬移部件(10)的一个自由端部上布置的头部(20)；用于致动头部(20)的致动器具(30)，其在悬移部件(10)的纵壁(11)之一上布置；以及被配置成产生在悬移部件(10)的主弯曲方向(D1、D2)上的至少力(F1、F2)的减振器具(41、42)，其中减振器具(41、42)在悬移部件(10)的布置有致动器具(30)的纵壁(11)的局部横向区段(12)中布置，局部横向区段(12)位于致动器具(30)与悬移部件(10)的头部(20)布置在其上的自由端部之间。

技术领域

本发明涉及在诸如铣床、镗床的机床中的机加工过程中产生的振动的抑制或衰减，其中所述机床采用悬臂移动元件保持加工工具(RAM)。本发明提出了具有主动惯性减振系统的机床，所述主动惯性系统在切削点附近设置在悬移部件(ram)上占据最小空间并且不会妨碍机床的机加工操作。

背景技术

近年来，机床行业已经朝向允许更大产量、改善生产零件的品质、以及降低成本的技术方案发展。在这种情况下，在机加工过程中自再生振动或颤动的衰减或抑制是非常重要的。

机床的机械结构在机加工操作的过程中振动，并且自再生振动会出现，因其特性而对最终零件的品质以及机床本身的部件的整体性是有害的，并且此外，自再生振动能够导致切削工具上的过早磨损或甚至造成其断裂。

配备悬臂移动元件的机床、例如采用RAM的铣床或钻床具有取决于加工位置的动态响应。质量分布以及在工具的点上测量的灵活度基于组成机床机构的移动元件的位置而改变。因为悬移部件是最灵活的元件，所以其位置基本上决定了机床的特性。这就造成了，当工具在切削加工过程中与零件相互作用时，机床能够以取决于悬移部件的位置的非常不同的方式表现出特性，而强烈的振动能够在机床的切削性能中产生。

针对任何机械结构的动态响应取决于质量分布、振动类型的刚度、以及针对这些类型每一项的固有阻尼，阻尼的增加对于改善动态刚度是特别高效的。

不同的方法是已知的，它们允许阻尼被增加到机械结构，并且在这些方法中，我们发现被动减振和主动减振都使用了。

被动减振器包括悬置质量，其借助于减振式柔性附件而附接至待减振的结构。被动减振器的天然频率被精细地调节成其与待减振的结构的天然频率重合。然而，在待减振的结构的动态参数改变时，这些被动减振器变得低效。针对具有可变动态特性的机床而言，这些被动减振器不是非常高效，这是因为它们需要取决于工作位置的不同的精细调节。此外，为了获得特定的效果，系统的质量通常是很大的，并且由此减振器的体积也很大，使得其在机床中集成很难。

主动减振器由于其适应动态改变环境的能力而可以解决该问题。这些减振器由测量所产生的振动的传感器以及允许与振动相反的力引出因而产生减振效应的致动器组成。在主动惯性减振器的情况中，该力通过以下措施获得，即使得在待减振的结构中悬置的移动质量加速，从而在移动质量沿所需的方向被加速时，产生使得机床中的振幅降低的惯性力。例如，1970年由Cowley和Boyle发表的文章公开了这样一种系统的应用，其借助于加速度计测量振动并且产生引入到惯性致动器中的设定点，所述惯性致动器在机床的结构上产生减振效应。“Cowley,A.；Boyle,A.；Active dampers for machine tools；Annals of theCIRP,vol.18,pp.213-222,1970”。

尽管主动减振器是一种使得在具有诸如悬移部件的悬臂移动元件的机床中的振动衰减的合适的技术方案，但是问题存在于减振系统在机床中的集成。已知的是，减振系统为了高效必须尽可能地靠近切削点，换句话说，减振系统必须尽可能地靠近容纳加工工具的头部。然而，在机床的该区域中存在多种空间限制。