機床振動的優化方法技術

本發明專利技術涉及一種機床振動的優化方法，使從動軸（１７）轉動，隨后經過速度范圍，其中，檢測在所述速度范圍中產生的振動，并且確定和調整具有最小振動的最佳速度。

Optimization method for vibration of machine tools

The invention relates to a method for optimizing the vibration of the machine tool, the driven shaft (17) rotation, followed by speed range, the vibration detection produced in the range of speeds, and to determine and adjust the minimum vibration optimal speed.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
在機床中，特別是在用于加工工件的機床中，使工件或工 具(tool)轉動。在銑床的情況下，從動軸支撐工具，而在車 床的情況下，使工件分別轉動。在高速加工過程中，使用處于40000rpm或更高范圍的速 度。為了能夠實現期望的加工精度，需要盡可能最佳地平衡從 動軸。然而，不是總可以達到期望的程度。而是可能出現較小 的殘余不平衡，該不平衡也可能是由例如工件或工具的夾緊導 致的。工具或工件本身也可能造成不平衡。由于存在不平衡，所以產生振動，導致加工不精確和表面 質量劣化。為此，在使用機床時，不期望任何種類的振動。通過機床本身、機架、機床工作臺、或其它組件的適當構造可實現對振動特性的有益影響。然而，轉動組件的振動抑制 不可能僅限于這些手段。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種上述類型的方法，其能夠在使機 床具有簡單結構以及具有簡化且成本有效的應用的同時，優化機床的一展動。根據本專利技術，通過獨立權利要求的特征組合來解決該目的， 從屬權利要求進一步示出了本專利技術的優選實施例。從而，根據本專利技術，提供選擇(自動地或人工地)隨后連續地或逐步地經過的速度范圍。檢測在該速度范圍中產生的 振動。然后，可以確定分別導致最佳振動抑制或最小振動的速 度。然后，在所述速度下進行工件的隨后加工。根據本專利技術， 選擇經過的速度范圍，使得基于考慮切削參數等的加工預先確 定的速度位于該范圍內。根據本專利技術，還提供最初使從動軸以目標速度轉動。隨后，基于目標速度增大和減小速度。因此，該速度經過高于和 低于目標速度的預定速度范圍。在經過該速度范圍時，分別檢 測或確定產生的振動。由于根據共振、組件的固有剛性或其它 標準，振動在該速度范圍內非常不同，因此在經過的速度范圍 內獲得最佳范圍，在該最佳范圍中，當與目標速度比較時，產 生的振動更小。如果以該速度驅動從動軸，則可實現加工質量 的顯著提高。通過適當地選擇基于目標速度增大或減小速度的速度范 圍，還可以使其余的加工條件保持在最佳的或適當的范圍內。 在本專利技術的方法中，考慮了振動的嚴重程度因轉軸的速度而不同。在本文中，已證明在本專利技術的方法中，隨著速度的 增大振動并非不可避免地增大。而是在轉軸的機械結構和機床 本身中產生頻率，在該頻率下產生放大振動的共振。如上所述， 這導致對工件的加工特別不利。另外，振動導致應該減少的有害噪聲發出。 從而，當使用本專利技術的方法時，可以自動使振動最小化， 并且自動獲得最佳的振動特性和由此導致的最佳的加工。 可如下利用本專利技術的方法在接通從動軸的驅動并且達到期望的目標速度(可人工限 定或通過加工程序限定)之后，經過由人工或由加工程序自動 選擇的目標速度附近的預定速度范圍。這意p未著經過比目標速度高或低預定量的速度范圍。于是，相對于目標速度分別減小 或增大從動軸的速度。顯然，本專利技術的方法不限于基于目標速 度增大或減小相同的速度量。而是也可以僅在一個方向上進行 振動的優化，也就是說，僅通過增大速度或僅通過減小速度進 行振動的優化。這取決于所選擇的加工參數以及其它條件。還 可以利用不同的值進行速度范圍的增大或減小。如本專利技術提供的那樣，在速度變化過程中，檢測各自產生 的振動的嚴重程度。這里，可連續或逐步地經過速度范圍。在機床的控制器中或適當的附加裝置中檢測產生的振動， 并且對于各速度，分別對比產生的振動。于是，可以確定速度 或速度范圍，在該速度或速度范圍中可獲得最有益的振動值或 最有益的振動特性。基于該速度或速度范圍，可在最佳條件下 進^亍工件的力口工。根據本專利技術的方法，由于考慮到產生的振動，分別經過速 度范圍且自動檢查該速度范圍，因此可以自動避免共振或最好 ;也4中制共4展。顯然，根據本專利技術，在增大或減小速度時，經過的速度范 圍越大，該方法的結果將變得越好。由于通過切削參數、工件 的幾何結構和/或工具的幾何結構預先確定速度，因此本專利技術的 方法以有效的方式對于大多數不同的工件、工具和加工參數提 供自動優化振動的可能性。從而，根據本專利技術，例如，萬一工 件的加工條件#4居其幾何結構而改變，也可以中斷加工步驟并 再次進行優化振動的過程。根據本專利技術，更有益的是可以以一定的時間間隔重復該方 法，以補償例如由于可能產生共振的電動機或軸承的內加熱導 致的熱特性和熱變化。在本文中，考慮到機床的熱負荷，如果 實現靜態條件，則可以優選進行本專利技術的方法。可借助于例如加速度傳感器等適當的傳感器來進行本專利技術 的方法。可在例如從動軸的區域中、例如在可沿該從動軸的運 動軸線移動的組件處安裝該傳感器。例如可以在工具旋轉軸的 軸承座處安裝該傳感器。在本專利技術的另 一個優選實施例中，使用至少 一個機床位置傳感器，該傳感器也用于控制機床的各組件的運動(沿X、 Y 和Z軸的運動)。機床，特別是用在加工中心的那些機床通常包 括多個運動軸，以實現工具與工件之間的相只十運動。以受控的 方式進行沿所述軸的運動。為了檢測各軸的運動位置，在線性 軸的情況下設置例如玻璃碼尺等測量傳感器。借助于這些測量 傳感器檢測各運動軸的實際位置。通過對于各軸補償實際位置 與目標位置之間的差異，機床將各軸移動到期望的目標位置。根據本專利技術，為了檢測產生的振動并進行振動的優化，對 于本專利技術的方法，可以以特別簡單的方式使用 一個或多個測量 傳感器的沿機床的運動軸的信號。于是，可檢測振動，特別是 承載工具或工件的從動軸的振動。因此可借助于測量傳感器檢 測所述振動。在本文中，導致例如位置信號的較小偏差。根據 振動的嚴重程度，位置信號的偏差也相應改變。顯然，如果不 沿機床的運動軸進行進一 步移動，則本專利技術的方法的優化是非 常可能的。于是，根據本專利技術，不需要安裝多個附加的傳感器。而是 可將已經存在的測量傳感器用于本專利技術的方法。結果，實現成 本的顯著降低。在工件的特定的加工步驟的情況下，將工件或工具的速度 精確調整到各運動軸或橫向進給軸的進給速率，以實現例如工 具的各齒或切削刃的特定的橫向進給。因此，通過使用本專利技術 方法的速度變化還導致運動軸的進給速率的變化。在本專利技術方法的另一個優選發展中，提供為了優化振動，速度一 文變， 就自動調整進給速率，以調整加工步驟。由于產生的振動對機床的各運動軸的影響不同，因it匕有利 的是本專利技術的方法可以包括多個、即多于一個的用于分桐二4展動嚴重程度的測量傳感器。例如在龍門(portal)銑床的情;兄下， 移動主軸的垂直運動軸及上水平運動軸受〗展動的影響。因jt匕， 兩個指定的測量傳感器的信號特別適于檢測產生的振動。因此， 在龍門機床的情況下，優選考慮兩個信號(水平運動軸禾口垂直 運動軸)。在一些類型的工具旋轉軸中，振動特性可能改變。根 據速度和其它參數，沿垂直方向或徑向的振動可能更加顯著。 此外，這影響測量值的記錄。此外，可通過^f吏用本專利技術6々方法 來優化這些影響因素。附圖說明下面，結合附圖基于實施例來說明本專利技術，其中圖l是機床的簡化的前立體圖2是示出振幅與速度的關系的圖。具體實施例方式圖l示出包括才幾床工作臺IO的機床，在該才幾床工作臺10上 安裝具有橫向構件12的龍門11。在由龍門ll形成的工作空間13 中，溜板(slide carriage ) 14可沿水平運動軸移動。橫向；骨板 15可相對于橫向構件12本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機床振動的優化方法，使從動軸（１７）轉動，隨后經過速度范圍，其中，檢測在所述速度范圍中產生的振動，并且確定和調整具有最小振動的最佳速度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：榮格爾勒德斯，
申請(專利權)人：PL合資有限公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]