[发明专利]主动阻尼的无心磨削方法

说明书

本发明涉及一种用于无心磨削机的主动阻尼无心磨削方法，该无心磨削机具有轮(1、2)以及承载轮(1)的头部(5、6)，在该轮之间布置有待磨削的部件(3)，该方法包括：使轮(1、2)彼此靠近移动，以在部件(3)上施加压力以对其进行磨削，从而由于磨削在磨削机中产生振动；测量由于磨削引起的振动；以及，根据所述测量，平行于磨削机的力流并通过使用直接作用在头部(5、6)之一上的惯性致动器(10)引入主动阻尼力(F_act)，使得由于磨削引起的振动被减弱。

技术领域

本发明涉及一种在无心磨削机中磨削部件的方法。所提出的方法使用借助于惯性致动器允许引入主动阻尼力的控制策略，该主动阻尼力减弱了由于磨削过程本身产生的振动，从而提高了无心磨削机的精度。

背景技术

磨削是一种进行研磨加工操作的广泛使用的工艺，其与去料加工操作(stock-removal machining operation)相比，具有更高的尺寸精度和更低的粗糙度。主要由于这个原因，磨削被视为精加工方法，其中磨削过程的力不会太大。

在这个意义上，普通的磨削本质上着重于提高精度，为此，当今使用的技术着重于消除机器的恒定振动。例如，为了提高磨削机的精度，已知有文献JP2005199410A或JP2002254303A，其提出了用于消除由于轮中的不平衡引起的振动的技术。

但是，在无心磨削(这是普通磨削的一种变型)中，机器的这些恒定振动在重要性方面退居次要地位，因为无心磨削被用于表面加工操作，而且不仅用于精加工操作。为此，在无心磨削中，尤其重要的是由于磨削过程本身产生的振动，如自激振动(颤振)的情况。

在无心磨削中，部件在被加工时无需任何固定被放置在机器中。该工艺被广泛用于以高生产率生产精密圆柱部件。这主要是通过消除用于定中心和锚固要磨削的部件的操作来实现的，这将大大减少操作时间，并能够使磨削过程自动化。不需要锚固的事实意味着无心磨削也构成了用于小尺寸圆柱形部件从其表面加工操作开始的加工的一种非常令人关注的方法。

此外，在无心磨削中，与一般的磨削过程相比，所使用的轮的宽度趋于明显更大，从而导致磨削过程的力显著增加。所有这些都意味着，如上所述，无心磨削装置的精度主要取决于由于磨削过程本身产生的振动(特别是颤振)，而机器的典型振动会像在由于轮中的不平衡引起的振动的情况下一样居次要地位。这些过程的振动主要取决于机器的动态刚度和磨削条件。

用于消除由于过程而产生的振动的最有效解决方案之一是通过直接作用于磨削机的动态行为来增加阻尼，而不必知道过程条件的具体数据。一种以被动方式引入阻尼的方法是通过使用具有悬挂质量的被动致动器，该悬挂质量可以根据机器的振动自由地摆动。如果悬挂质量的共振与机器的共振相一致，则机器可以减弱振动。这样的缺点是，悬挂质量相对于振动的模态质量必须具有可量化的值，因此需要会占用机器中的大量空间的笨重的致动器。此外，被动致动器只能在特定的振动模式下工作，而不会适应可能出现的其它不同的振动模式，这使它成为了在无心磨削机中用于阻尼过程振动的一种不合适的解决方案，因为在这种类型的机器中的振动频率可根据切削条件变化。

主动阻尼系统可能是用于适应不同的振动模式并减弱源自磨削过程的振动并无需用于布置它的非常大的空间的一种解决方案。这些系统通常由振动检测装置、计算要施加的力的控制器以及负责引入减弱振动所需的阻尼力的致动器组成。

参见例如文献ES2278496A1，其示出了用于控制无心磨削机中的自激振动的主动控制系统。该系统使用直接作用在磨削机的调节轮的头部的平移装置(螺母-主轴组件)上的压电致动器，而振动由同样布置在该平移装置中的机械应力传感器检测。

在该文献中，压电致动器与磨削机的力流串联布置，即，致动器布置在负责将部件压向磨削轮的调节轮的头部的平移装置中。引入与机器的力流串联的阻尼力意味着致动器着重于改变机器的实际刚度，为此，放置的最佳点是由振动产生的变形能量为最高的点。然而，采用这种布置，致动器必须一直提供刚性，因此在致动器发生故障的情况下，机器将不再能够以合适的方式工作。