[发明专利]一种旋转超声加工振幅控制方法及标定平台

权利要求书

1.一种旋转超声加工振幅控制方法，其特征在于：通过以下步骤进行实现：

S1:针对生产要求，选择刀具类型及尺寸，规划加工路径及参数；

S2:根据所述S1步骤工艺信息，标定刀具各工步受载状态，由理论或仿真模型计算刀具承受的力载荷，按照时间顺序及离散时间间隔记录刀具受载信息，刀具受载信息包括加工过程中刀具受到的三坐标轴的力和转矩及载荷方向；

S3:将超声刀柄固定于标定平台，检测夹持刀具的换能器静态电学参数，根据所述换能器静态电学参数，确定非接触式电能传输单元补偿方式，计算补偿元件参数；依据所述加工过程刀具受载信息，按照时间顺序由标定平台对刀具施加模拟载荷，记录换能器动态电学参数；

S4：依据超声加工装置电学模型及所述换能器动态电学参数，计算各时间离散点处换能器谐振频率、保持设定振幅所需的激励电压或电流及有功功率，同时，计算锁相法或最大电流法频率跟踪算法激励误差，将各时间离散点处换能器谐振频率、保持设定振幅所需的激励电压或电流及有功功率、频率跟踪算法的激励误差，储存至工艺数据库；

S5：加工过程中，依据工艺数据库，超声加工装置控制系统由粗跟踪、细跟踪两步实现振幅控制。

2.如权利要求1所述的一种旋转超声加工振幅控制方法，其特征在于：所述S2中由理论或仿真模型计算所得力载荷包括：加工过程中，刀具沿各坐标轴所受轴向力值、所受扭矩值，所记录的离散时间间隔点处载荷值为相邻离散时间间隔内载荷均值。

3.如权利要求1所述的一种旋转超声加工振幅控制方法，其特征在于：所述标定平台对刀具施加模拟载荷，具体为：依据加工过程中刀具受载信息及换能器实际工况，在标定平台上按照时间顺序依次激励换能器、对刀具施加或卸载各轴载荷及扭矩。

4.如权利要求1所述的一种旋转超声加工振幅控制方法，其特征在于：所述粗跟踪、细跟踪过程，具体为：

各时间间隔点处，超声加工装置控制系统根据工艺数据库提供的当前时刻谐振频率、激励电压或电流及有功功率调整输出，完成粗跟踪；

在单个时间间隔内，依据所述频率跟踪算法，并结合该时间间隔内算法激励误差，精细调整电源输出频率及电压或电流值，完成若干次频率细跟踪。

5.一种用于标定换能器电学参数的标定平台，其特征在于：使用权利要求1或2或3所述的旋转超声加工振幅控制方法，包括机架、用于夹持刀柄和刀具的夹持模块、载荷施加模块、检测模块、控制器和上位机，载荷施加模块部件固定于机架，夹持模块设置于载荷施加模块及机架，检测模块固定于载荷施加模块，与控制器、上位机连接。

6.如权利要求5所述的一种用于标定换能器电学参数的标定平台，其特征在于：所述载荷施加模块包括X向载荷施加装置、Y向载荷施加装置、Z向载荷施加装置及其对应的扭矩施加装置；轴向力施加装置由步进电机、滚珠丝杠、导轨构成，Y向步进电机固定于机架，导轨沿Y向固定于机架另一侧，移动台一端固定于Y向滚珠丝杠滑台，另一端固定于导轨，X向步进电机及滚珠丝杠固定于活动杆下方；夹持模块的刀具夹持装置与X向滚珠丝滑台连接，Z向步进电机设置于底座外，固定于机架，底座四周布置有导轨；扭矩施加装置置于移动底座内。

7.如权利要求5所述的一种用于标定换能器电学参数的标定平台，其特征在于：所述检测模块包括四向力传感器和阻抗分析模块，四向力传感器固定于X向滚珠丝杠滑台，阻抗分析模块外置于标定平台，标定过程中，阻抗分析模块接入刀柄检测接口，检测换能器电学参数。

8.如权利要求5所述的一种用于标定换能器电学参数的标定平台，其特征在于：所述夹持模块，包括刀柄夹持装置和刀具夹持装置，所述刀柄夹持装置固定于底座，用于固定刀柄；所述刀具夹持装置，为三爪卡盘，固定于四向力传感器。