[发明专利]基于电液伺服激振的平面拉削主动抑振夹具及其抑振方法

权利要求书

1.基于电液伺服激振的平面拉削主动抑振夹具，包括夹具平台、压力表、液压夹具、反馈调节系统、供油系统和状态监测控制系统，其特征在于：还包括电液伺服激振机构；所述的液压夹具包括夹具体、可控单向阀和两位两通电磁阀；所述的夹具体包括夹具驱动液压缸和夹爪；夹具驱动液压缸的缸体固定在夹具平台上；夹爪一端与夹具驱动液压缸的活塞杆铰接，中部与固定在夹具平台上的支座铰接，另一端自由设置；可控单向阀的进油口和出油口分别与夹具驱动液压缸的无杆腔和两位两通电磁阀的B口相连；夹具驱动液压缸的有杆腔与两位两通电磁阀的A口相连；两位两通电磁阀的P口与供油系统相连，两位两通电磁阀的T口接油箱；两个液压夹具的夹具体分设在夹具平台两侧；两个液压夹具的两位两通电磁阀的P口相连，且其中一个液压夹具的两位两通电磁阀的P口处设有压力表；

所述的电液伺服激振机构包括双出杆激振缸和三位四通电磁阀；所述双出杆激振缸的活塞杆一端与夹具平台固定，另一端自由设置；双出杆激振缸的活塞杆中心轴线与夹具平台的中心轴线同轴设置；双出杆激振缸的缸体与拉床本体固定；双出杆液压缸两个腔的油口处均设置压力传感器一；三位四通电磁阀的A口和B口与双出杆激振缸的两个腔分别相连；双出杆激振缸的P口和T口分别与供油系统和油箱相连；

所述的反馈调节系统包括反馈液压缸、压力传感器二、流量计、插装阀一和插装阀二；反馈液压缸为单出杆液压缸，反馈液压缸的有杆腔连通插装阀一的进油口和插装阀二的出油口；反馈液压缸的无杆腔连通插装阀一的出油口和插装阀二的进油口；反馈液压缸的有杆腔和无杆腔油口分别设置一个压力传感器二，反馈液压缸的无杆腔油口还设有流量计；两个反馈调节系统的反馈液压缸对称设置在双出杆激振缸两侧，两个反馈调节系统的反馈液压缸活塞杆均与夹具平台固定，两个反馈调节系统的反馈液压缸缸体均与拉床本体固定；

所述的状态监测控制系统包括信号采集器、工控机和运动控制器；信号采集器采集各压力传感器一和各压力传感器二的压力信号以及各流量计的流量信号，并传输给工控机，工控机处理后传输给运动控制器；两位两通电磁阀和三位四通电液阀均由运动控制器控制。

2.根据权利要求1所述的基于电液伺服激振的平面拉削主动抑振夹具，其特征在于：所述的供油系统包括过滤器、双联泵、供油单向阀和溢流阀；所述的双联泵由电机驱动；双联泵的两个进油口均通过过滤器与油箱连通；双联泵的两个出油口分别连接两个供油单向阀的进油口；其中一个供油单向阀的出油口同时连接两个液压夹具的两位两通电磁阀的P口；另一个供油单向阀的出油口连接电液伺服激振机构的三位四通电磁阀的P口；两个供油单向阀的出油口分别经一个溢流阀接油箱。

3.根据权利要求1或2所述的基于电液伺服激振的平面拉削主动抑振夹具的抑振方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一、运动控制器控制三位四通电磁阀的阀芯位置，供油系统向三位四通电磁阀供油，三位四通电磁阀调节双出杆激振缸的活塞至中间位置；之后停止供油，并使三位四通电磁阀的阀芯处于中位；

步骤二、选取n个工件分别作为参考件进行拉削，n取值为8～12；参考件拉削过程如下：①运动控制器控制两位两通电磁阀的阀芯位置，供油系统向两位两通电磁阀供油，夹具驱动液压缸推动夹爪夹紧参考件，且运动控制器根据压力表的压力值控制两位两通电磁阀的阀芯开口，从而控制夹爪的夹紧力；②拉床本体带动拉刀对参考件进行拉削，拉削过程中实时采集和记录两个反馈液压缸的无杆腔和有杆腔油压；③拉削完成后，运动控制器控制两位两通电磁阀的阀芯位置，夹具驱动液压缸推动夹爪松开参考件；

步骤三、根据记录的各参考件在拉削过程中两个反馈液压缸的无杆腔和有杆腔油压数据，计算所有参考件在各个相同拉削时刻t的平均拉削力

其中，A₁₁和A₂₁分别是两个反馈液压缸的无杆腔内活塞面积，A₁₂和A₂₂分别是两个反馈液压缸的有杆腔内活塞面积，P_i,11(t)和P_i,21(t)分别是参考件i在拉削时刻t对应的两个反馈液压缸的无杆腔油压，P_i,12(t)和P_i,22(t)分别是参考件i在拉削时刻t对应的两个反馈液压缸的有杆腔油压；

步骤四、计算平均拉削力的跃变周期

其中，s为随拉削时刻t变化曲线中上升沿总个数，为随拉削时刻t变化曲线中第j+1个上升沿对应的时刻，为随拉削时刻t变化曲线中第j个上升沿对应的时刻，F_j+1为随拉削时刻t变化曲线中第j+1个上升沿对应的所有参考件的平均拉削力，F_j为随拉削时刻t变化曲线中第j个上升沿对应的所有参考件的平均拉削力；

步骤五、运动控制器控制两位两通电磁阀的阀芯位置，夹具驱动液压缸推动夹爪夹紧待加工工件，拉床本体带动拉刀对待加工工件进行拉削；通过运动控制器控制三位四通电磁阀7的阀芯位置，不断改变双出杆激振缸的活塞位置和运动方向，从而产生波动的反向激振力F_b：

其中，t为拉削时刻；t₂为双出杆激振缸的活塞开始运动时刻，t₁为随拉削时刻t变化曲线中从t₂开始到下一个上升沿时刻的时间差；T₀为双出杆激振缸的活塞运动方向变化周期，取值与相等；为所有参考件在各个相同拉削时刻的平均拉削力的最大值，根据随拉削时刻t变化数据计算得到；

步骤六、待加工工件拉削完成后，运动控制器控制两位两通电磁阀的阀芯位置，夹具驱动液压缸推动夹爪松开拉削完成的工件；

步骤七、重复步骤五和步骤六，进行下一个待加工工件拉削，直到所有待加工工件拉削完成。