[发明专利]一种基于振动装置等效阻抗的叠层构件变参数制孔方法

权利要求书

1.一种基于振动装置等效阻抗的叠层构件变参数制孔方法，其特征在于包括：

a、振动辅助钻削装置，安装在末端执行器的电主轴上，从而实现钻削加工；

b、高频电信号发生器，产生的高频电压施加在振动装置的换能器两端，使振动装置产生高频振动；

c、电流、电压采样装置，用于获取振动辅助加工时流经换能器的电流及其两端电压，并将数据上传给控制器，实时计算出振动装置的等效阻抗；在获得振动装置等效阻抗值后，首先对等效阻抗进行滤波处理，减少噪声干扰，然后计算滤波后单位时间内等效阻抗斜率，将相邻单位时间内的斜率差值与所设阈值进行比较，从而实时判断钻削阶段，最后根据钻削阶段控制主轴转速与进给，实现叠层材料振动辅助变参数制孔；

d、控制器，用于控制实现钻削加工的末端执行器；

其中，电压、电流的采样采用串并联分压的方式；即：

对于电流的采集，将被测振动装置与电流采样电阻串联，在串联电路的两端加上激励电压U_G，则在振动装置的换能器两端和采样电阻两端分别产生电压U_T和U_r，从而计算出流经换能器的实时电流值；

对于电压的采集，由于使用了激励电压U_G，考虑到信号采集装置的电压限制，对激励电压的采集必须采用分压的方式进行；将电阻R_m与电阻R_n串联，并与上述串联电路一同并联在激励电压U_G两端，设R_n/R_m＝t，通过采集电阻R_m两端电压计算出换能器两端实时电压值；设流过换能器的电流与激励电压的相位差为电流采样电阻为r，电阻R_m两端电压为U_m，则换能器等效电阻Z_R、电抗Z_X可分别表示为：

当换能器工作在串联谐振频率附近时，电抗相互抵消，等效阻抗变化与动态电阻直接相关；对滤波后的等效电阻进行斜率计算，具体方法表示为：

式(2)中，k为计算的斜率，T表示单位时间，即相邻两个数据的采样时间间隔，R表示滤波后的等效电阻值，表示滤波后的上一时刻等效电阻值，n为用于拟合的数据点的个数；由上式得出相邻单位时间内的等效阻抗的斜率差值，并与设定的阈值进行比较，从而在线判断加工参数的切换点，并通过控制末端执行器实现变参数钻削。