本發明專利技術一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的裝置和方法，對主軸前端軸承外圈施加均布作用力，提高主軸的剛度和阻尼，進而減小主軸前端的振動。所述裝置包括主軸振動監測裝置、控制器以及液壓調控裝置；主軸振動監測裝置用于測量并處理主軸的振動信號；控制器的輸入端連接主軸振動監測裝置的輸出端，用于根據收到的振動信號輸出控制電壓信號到液壓調控裝置；液壓調控裝置包括安裝在主軸前端軸承外周的帶有環形槽的軸承座；安裝在軸承座外周并與軸承座上的環形槽形成封閉的環形液壓油腔的主軸殼體；依次連接在控制器輸出端的功率放大器和電液伺服閥；電液伺服閥與環形液壓油腔內部相連通。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機床智能主軸領域，涉及加工過程的振動監測和抑制，具體為一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統和方法。
技術介紹
在數控機床加工過程中，對于工件的表面加工質量和加工效率的要求越來越高。在加工過程中，由于主軸制造和裝配過程產生的不平衡量，或者刀具與工件之間相互作用引發的顫振等因素的影響，使得機床主軸在加工過程中可能產生較大的振動。主軸前端過大的振動一方面會影響工件的表面加工質量與加工效率，另一方面也會加快刀具的磨損，影響機床部件的使用壽命，因此有必要在線實時地對機床主軸的振動情況進行監測，并采取某種控制方法減小其振動，保證加工質量。目前針對機床主軸的振動抑制方法主要有：通過改變機床加工參數避免顫振區域抑制振動，如改變主軸的轉速、切削深度或者進給速率等；改變主軸系統的阻尼等來改變主軸性能，從而實現對振動的抑制，包括壓電陶瓷致動器或磁致伸縮材料均勻分布支撐在主軸前端，通過控制作動力的大小來實現振動的抑制。上述抑制振動方法中，前一種主要針對切削加工過程中產生的顫振現象進行抑制，不能消除其他形式的振動。后一種利用作動材料進行振動抑制的方法具有較好的通用性，但目前已知的振動抑制系統形式和方法又存在結構復雜、安裝困難、可靠性差等缺點，因此本專利利用液壓來對主軸前端的振動進行抑制，主軸結構簡單，可靠性高。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統和方法，對主軸前端軸承外圈施加均布作用力，提高主軸的剛度和阻尼，進而減小主軸前端的振動。本專利技術是通過以下技術方案來實現：一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，包括主軸振動監測裝置、控制器以及液壓調控裝置；所述的主軸振動監測裝置用于測量并處理主軸的振動信號；所述的控制器的輸入端連接主軸振動監測裝置的輸出端，用于根據收到的振動信號輸出控制電壓信號到液壓調控裝置；所述的液壓調控裝置包括安裝在主軸前端軸承外周的帶有環形槽的軸承座；安裝在軸承座外周并與軸承座上的環形槽形成封閉的環形液壓油腔的主軸殼體；依次連接在控制器輸出端的功率放大器和電液伺服閥；電液伺服閥與環形液壓油腔內部相連通。優選的，主軸振動監測裝置包括安裝在主軸前端用于測量主軸振動幅值的壓電加速度傳感器和用于處理加速度傳感器采集的振動信號的數據采集系統；數據采集系統的輸入端連接壓電加速度傳感器，輸出端連接控制器的輸入端。優選的，所述環形液壓油腔沿徑向呈均勻分布。優選的，所述主軸殼體上開設有與環形液壓油腔貫通的進油通道，進油通道上設有進油口。優選的，電液伺服閥的輸入端連接設置供油系統。優選的，壓電加速度傳感器安裝在主軸殼體上靠近主軸前端軸承的一端。一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的方法，基于本專利技術所述的系統上，包括，在加工過程中，主軸前端的壓電加速度傳感器將測得的主軸振動模擬信號的步驟；振動模擬信號經數據采集系統，再輸入到控制器中進行處理輸出控制電壓的步驟；控制器中通過采集到的振動信號得到振動信號的標準差比SR，當標準差比超過當前加工情況下振動信號的閾值時，控制器通過PID調節輸出控制電壓；輸出控制電壓通過功率放大器控制電液伺服閥的閥芯，進而控制環形液壓油腔中液壓油的壓力的步驟；通過軸承座將壓力傳遞到主軸，提高主軸剛度和阻尼從而減小主軸前端振動的步驟。優選的，振動信號的標準差比SR用來反映振動信號的瞬時幅值相對于理想振動幅值的增長情況；由下式得到振動信號的標準差比SR，其中，σ為當前振動信號采樣小樣本計算的瞬時標準差；σi為理想振動狀態下第i次采樣的標準差；N為理想振動狀態下的采樣次數。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統和方法，在加工過程中，通過液壓系統對主軸軸承外圈施加均布壓力，能夠更好地根據不同的需求提高主軸的性能，實現減小主軸振動的目的；液壓調控系統的原理和方法較為成熟，在主軸的振動調控過程中更加簡單和穩定；結構上不需要對主軸系統進行較大的改變且裝配簡單。附圖說明圖1為本專利技術所述系統的結構原理示意圖。圖2為本專利技術所述方法的流程圖。圖中：1為主軸，2為主軸前端軸承，3為主軸殼體，4為液壓油腔，5為進油口，6為軸承座，7為壓電加速度傳感器，8為數據采集系統，9為控制器，10為功率放大器，11為電液伺服閥，12為供油系統。具體實施方式下面結合具體的實施例對本專利技術做進一步的詳細說明，所述是對本專利技術的解釋而不是限定。本專利技術一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，包括主軸振動監測裝置、控制器以及液壓調控裝置；所述主軸振動監測裝置用于測量主軸振動幅值；所述控制器用于根據所述監測部分得到的主軸振動信號，輸出控制信電壓號；所述液壓調控裝置用于接收控制器輸出的控制電壓信號，并通過功率放大器控制電液伺服閥的閥芯，進而控制進液壓油腔處的壓力，最終通過帶有環形槽的軸承座對主軸前端軸承外圈施加均布壓力提高主軸剛度和阻尼并減小主軸振動。具體的，如圖1所示，本專利技術一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動系統包括主軸振動監測裝置、控制9以及液壓調控裝置；主軸振動監測裝置包括壓電加速度傳感器7、用于處理加速度傳感器采集的振動信號的數據采集系統8，其中，壓電加速度傳感器7安裝在主軸1前端軸承2附近的主軸殼體3上，用于采集主軸1的實時振動幅值；同時數據采集系統8可以對主軸1振動幅值信號實時處理，并輸入到控制器9中。控制器9用于根據數據采集系統8得到的主軸1振動信號，輸出控制電壓信號到液壓調控裝置；液壓調控裝置包括安裝在主軸1前端軸承2外周的帶有環形槽的軸承座6；安裝在軸承座6外周并與軸承座6上的環形槽形成封閉的液壓油腔4的主軸殼體3；軸承座6與軸承2外圈小間隙配合裝配；與控制器9輸出端連接的功率放大器10；與功率放大器10連接的電液伺服閥11，該電液伺服閥11與所述液壓油腔4內部相通。本專利技術所述的方法，如圖2所示，在加工過程中，主軸1前端的壓電加速度傳感器7將測得的主軸1振動模擬信號經數據采集系統8，輸入到控制器9中進行處理，得到振動信號的標準差比SR，針對不同的加工情況，設定不同加工情況下振動信號的閾值，當標準差比超過閾值，則控制器通過PID調節輸出控制電壓，最后通過功率放大器10控制電液伺服閥11的閥芯，進而控制進液壓油腔4處的壓力，由于該進油口5與液壓油腔4相通，因此壓力油可作用在軸承座6上，由軸承座6對主軸1的振動進行抑制。此外，電液伺服閥11、液壓油腔4與供油系統12相連，形成回路。其中，振動信號的標準差比SR用來反映振動信號的瞬時幅值相對于理想振動幅值的增長情況；由下式得到振動信號的標準差比SR，其中，σ為當前振動信號采樣小樣本計算的瞬時標準差；σi為理想振動狀態下第i次采樣的標準差；N為理想振動狀態下的采樣次數。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在于，包括主軸振動監測裝置、控制器以及液壓調控裝置；所述的主軸振動監測裝置用于測量并處理主軸的振動信號；所述的控制器(9)的輸入端連接主軸振動監測裝置的輸出端，用于根據收到的振動信號輸出控制電壓信號到液壓調控裝置；所述的液壓調控裝置包括安裝在主軸前端軸承(2)外周的帶有環形槽的軸承座(6)；安裝在軸承座(6)外周并與軸承座(6)上的環形槽形成封閉的環形液壓油腔(4)的主軸殼體(3)；依次連接在控制器(9)輸出端的功率放大器(10)和電液伺服閥(11)；電液伺服閥(11)與環形液壓油腔(4)內部相連通。
【技術特征摘要】
1.一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在于，包括主軸振動監測裝置、控制器以及液壓調控裝置；所述的主軸振動監測裝置用于測量并處理主軸的振動信號；所述的控制器(9)的輸入端連接主軸振動監測裝置的輸出端，用于根據收到的振動信號輸出控制電壓信號到液壓調控裝置；所述的液壓調控裝置包括安裝在主軸前端軸承(2)外周的帶有環形槽的軸承座(6)；安裝在軸承座(6)外周并與軸承座(6)上的環形槽形成封閉的環形液壓油腔(4)的主軸殼體(3)；依次連接在控制器(9)輸出端的功率放大器(10)和電液伺服閥(11)；電液伺服閥(11)與環形液壓油腔(4)內部相連通。2.根據權利要求1所述的一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在于，主軸振動監測裝置包括安裝在主軸(1)前端用于測量主軸(1)振動幅值的壓電加速度傳感器(7)和用于處理加速度傳感器采集的振動信號的數據采集系統(8)；數據采集系統(8)的輸入端連接壓電加速度傳感器(7)，輸出端連接控制器(9)的輸入端。3.根據權利要求1所述的一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在于，所述環形液壓油腔(4)沿徑向呈均勻分布。4.根據權利要求1所述的一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在于，所述主軸殼體(3)上開設有與環形液壓油腔(4)貫通的進油通道，進油通道上設有進油口(5)。5.根據權利要求1所述的一種主軸軸承外圈徑向液壓加載抑制振動的系統，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：洪軍，陳偉，萬少可，蘇文軍，李小虎，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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