[发明专利]一种深孔机床轴-扭复合激振试验方法

摘要

本发明公开了一种深孔机床轴‑扭复合激振试验方法，通过对深孔机床轴‑扭复合激振实验装置中的模块组件进行调整，从而实现轴向激振、单向轴扭复合激振和往复轴扭复合激振三种振动形式。根据深孔加工过程中，对深孔直线度或轴线偏斜的钻削质量要求的不同，实现四种钻削运动方式之间的切换；四种钻削运动方式分别包括：运动方式一、工件旋转，刀具作进给运动；运动方式二、工件不动，刀具旋转又做进给运动；运动方式三、工件旋转，刀具作相反方向旋转及进给运动；运动方式四、工件做旋转与进给运动；振动钻削的三种振动形式以及钻削的四种钻削运动方式能相互结合，从而拓展机床加工适用范围。

主权项

1.一种深孔机床轴‑扭复合激振试验方法，其特征在于：通过对深孔机床轴‑扭复合激振实验装置中的模块组件进行调整，从而实现轴向激振、单向轴扭复合激振和往复轴扭复合激振三种振动形式；深孔机床轴‑扭复合激振实验装置包括轴向激振单元、扭转单元和振幅实时测量显示单元；轴向激振单元包括变频器、振动电机、参振机体和工件轴向固定组件；振动电机的数量为两个，对称设置在参振机体的两侧，两个振动电机的质心与参振机体的质心相重合；参振机体底部与安装基座水平滑动连接，安装基座固定在加工机床上；两个振动电机能同步振动，每个振动电机均连接一个变频器；每个振动电机的电机轴两端各设置两个角度能调节的偏重块；工件轴向固定组件与参振机体可拆卸连接，用于将待深孔加工的工件进行位置固定；扭转单元用于使待深孔加工的工件进行单向或周期往复扭转，当工件轴向固定组件与参振机体拆除后，扭转单元能与参振机体可拆卸连接；扭转单元包括单向扭转组件、周期往复扭转组件和工件扭转夹持组件；工件扭转夹持组件包括同轴设置的圆锥滚子轴承支座和三爪卡盘；圆锥滚子轴承支座与参振机体可拆卸连接，圆锥滚子轴承支座中安装有圆锥滚子推力轴承，待深孔加工的工件的加工端与三爪卡盘固定连接，待深孔加工的工件的中部安装在圆锥滚子推力轴承内；单向扭转组件包括伺服电机一和减速机一，减速机一的入力轴与伺服电机一的电机输出轴相连接，减速机一的输出轴与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接；周期往复扭转组件包括两个伺服电机、两个减速机、两根驱动轴和连杆机构；两个伺服电机同轴且相向设置，每个伺服电机的电机输出轴均与减速机的入力轴相连接，减速机的输出轴均通过联轴器连接一根驱动轴；连杆机构包括两个短曲柄、两根长曲柄和伸缩连杆；两个短曲柄的一端分别与对应的驱动轴相连接，两个短曲柄的另一端分别与伸缩连杆的顶端相铰接；两个长曲柄的一端分别与伸缩连杆的底端相铰接，两个长曲柄的另一端分别与待深孔加工的工件的传动端可拆卸连接；根据深孔加工过程中，对深孔直线度或轴线偏斜的钻削质量要求的不同，实现四种钻削运动方式之间的切换；四种钻削运动方式分别包括：运动方式一、工件旋转，刀具作进给运动；运动方式二、工件不动，刀具旋转又做进给运动；运动方式三、工件旋转，刀具作相反方向旋转及进给运动；运动方式四、工件做旋转与进给运动；振动钻削的三种振动形式以及钻削的四种钻削运动方式能相互结合，从而拓展机床加工适用范围；其中，轴向激振的试验方法，包括如下步骤：步骤11，激振试验装置组装：将轴向激振单元与加工机床进行安装；然后，将待深孔加工的工件安装固定在工件轴向固定组件上；步骤12，振动电机参数设置：先将两个振动电机通过联锁实现同步控制；然后，根据设定的振幅和激振力，调节两块偏重块之间的夹角；同时，通过变频器设置振动电机的振动频率在20~50Hz及转速；步骤13，轴向激振：振动电机同步启动，工件及参振机体同步振动；步骤14，轴向振幅测量：振幅实时测量显示单元对工件及参振机体的轴向振幅进行测试，当测试的轴向振幅的波动范围满足设定要求时，记录此时的轴向振幅；步骤15，轴向振幅调整：将步骤14记录的轴向振幅与步骤12中设定的振幅进行比较，当两者不一致时，再次调整两块偏重块之间的夹角，并重复步骤13至步骤14，直至记录的轴向振幅与设定的振幅相一致；步骤16，深孔加工：轴向振幅调整完成后，使用钻头对装夹在工件轴向固定组件上的工件进行深孔加工试验；单向轴扭复合激振的试验方法，包括如下步骤：步骤21，激振试验装置组装：将轴向激振单元中的工件轴向固定组件进行拆除或将往复扭转组件中的连杆机构进行拆除；然后，将单向扭转组件和工件扭转夹持组件与参振机体可拆卸连接，待深孔加工的工件安装固定在工件扭转夹持组件上；工件的传动端与单向扭转组件中减速机一的输出轴相连接；步骤22，振动电机及伺服电机一参数设置：振动电机参数的设置方法同步骤12；伺服电机一设置初始转速；步骤23，单向轴扭复合激振：伺服电机一和振动电机均同步启动，工件及参振机体同步振动；同时，工件与三爪卡盘均进行单向扭转运动；步骤24，轴向振幅测量：振幅实时测量显示单元对工件及参振机体的轴向振幅进行测试，当测试的轴向振幅的波动范围满足设定要求时，记录此时的轴向振幅；步骤25，轴向振幅调整：将步骤24记录的轴向振幅与步骤22中设定的振幅进行比较，当两者不一致时，再次调整两块偏重块之间的夹角，并重复步骤23至步骤24，直至记录的轴向振幅与设定的振幅相一致；步骤26，深孔加工：轴向振幅调整完成后，使用钻头对装夹在工件扭转夹持组件上的工件进行深孔加工试验；往复轴扭复合激振的试验方法，包括如下步骤：步骤31，激振试验装置组装：将轴向激振单元中的工件轴向固定组件进行拆除或将单向扭转组件进行拆除或单向扭转组件解除与工件传动端的连接；然后，将往复扭转组件和工件扭转夹持组件与参振机体可拆卸连接，待深孔加工的工件安装固定在工件扭转夹持组件上；工件的传动端与连杆机构中的长曲柄相连接；步骤32，振动电机、伺服电机及伸缩连杆参数设置：振动电机参数的设置方法同步骤12；伺服电机设置初始转速；伸缩连杆调整至设定长度；步骤33，往复轴扭复合激振：伺服电机和振动电机均同步启动，工件及参振机体同步振动；同时，工件与三爪卡盘均进行往复扭转运动；步骤34，轴向振幅测量：振幅实时测量显示单元对工件及参振机体的轴向振幅进行测试，当测试的轴向振幅的波动范围满足设定要求时，记录此时的轴向振幅；步骤35，轴向振幅调整：将步骤34记录的轴向振幅与步骤32中设定的振幅进行比较，当两者不一致时，再次调整两块偏重块之间的夹角，并重复步骤33至步骤34，直至记录的轴向振幅与设定的振幅相一致；步骤36，深孔加工：轴向振幅调整完成后，使用钻头对装夹在工件扭转夹持组件上的工件进行深孔加工试验。