本發(fā)明涉及一種帶鋸床，特別是涉及一種帶鋸床的工件激振裝置及方法。

背景技術：
帶鋸床是裝備制造工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是材料加工的主要設備之一。帶鋸床以其加工面積大，材料損失少等特點，廣泛應用于鋼鐵、機械、汽車、造船和航空航天等各個領域。但在實際鋸切工況下，受工件外形結構、工件材料特性以及帶鋸切特性的影響，工件內(nèi)部應力分布特性成為制約鋸切效率的重要因素。為了優(yōu)化帶鋸床在提高鋸切效率方面存在的問題，目前，已經(jīng)提出了許多創(chuàng)新的結構和方法，如專利號為CN201520066634(授權公告號CN204470708U，授權公告日2015年7月15日)公開了一種帶鋸床，尤其涉及一種70度旋轉臥式帶鋸床，包括底座、固定在底座上的支撐架、電氣裝置和液壓裝置以及連接在支撐架上的鋸架機構等，可以實現(xiàn)工件的旋轉鋸切，提高鋸切效率。但是該裝置實現(xiàn)的是鋸架搖擺，耗能大，搖擺結構復雜，工件定位裝夾不便，且不適合小型工件鋸切。如申請?zhí)枮?01210314087.0的專利(申請公告號CN103658848A，申請公布日2012年08月30日)公開了一種帶鋸床，尤其涉及一種新型環(huán)切鋸床，包括床身、鋸架以及控制系統(tǒng)，所述鋸架上裝設有鋸帶、鋸帶張緊及導向裝置和能夠帶動所述鋸帶進行切割的主傳動系統(tǒng)，鋸架的一端鉸接于固設在床身上的鋸架支座。該裝置實現(xiàn)的是鋸架轉盤的搖擺，進而實現(xiàn)工件的搖擺鋸切。但是該轉盤裝夾機構結構復雜，體積大，耗能大，不適合小型工件以及棒料的定距離鋸切，在實際工況中難以實現(xiàn)工件的高效鋸切。又如申請?zhí)枮镃N201220678828的專利(申請公布號CN202964936U，申請公布日2013年06月05日)公開了一種硅棒旋轉鋸切鋸床，該新型旋轉鋸切鋸床包括底座、操作臺、液壓裝置、電氣裝置、設置在底座上的工作臺和鋸架和設置在底座一側的料架，所述鋸架上設有張緊裝置和導向裝置，所述料架上設有旋轉裝置和驅動旋轉裝置的驅動裝置，所述旋轉裝置一側設有卡盤，所述卡盤的位置與鋸架上主傳動裝置的位置相配合，所述底座上還設有用于抬升工件的托抬和用于配合托臺的托輪。但該裝置并不適用于金屬帶鋸床的搖擺鋸切的實際工況，并且采用此技術在帶鋸條上施加搖擺并不能有效提高帶鋸床鋸切效率。再如申請?zhí)枮?01510172093.0的專利(申請公布號CN104742255A，申請公布日2015年07月01日)公開了一種旋轉切割鋸床，該旋轉切割鋸床包括工作臺、鋸架、兩個鋸輪、鋸輪驅動裝置和裝夾裝置。所述裝夾裝置與鋸架在水平方向能相對交叉運動，運動的過程中對裝夾裝置上的工件進行橫向切割，裝夾裝置則包括一個中心轉盤和轉盤上的夾具，轉盤底部同軸設有旋轉驅動裝置。但該裝置不利于工件的定位與夾緊且不適用與金屬帶鋸床的實際工況，不能顯著地提高帶鋸床的鋸切效率。此類專利從實現(xiàn)帶鋸條鋸齒與工件的相對運動的角度出發(fā)，對傳統(tǒng)的輔助帶鋸切裝置進行了設計。但此類傳統(tǒng)的輔助帶鋸切裝置并不能顯著地提高帶鋸床的鋸切效率，逐漸不能滿足現(xiàn)今高效快捷的生產(chǎn)模式。因此，開發(fā)一種新型的鋸切技術顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了提高現(xiàn)有帶鋸床鋸切效率，基于振動切削原理，提出一種金屬帶鋸鋸切的工件拉壓激振裝置及方法。本發(fā)明是一種通過電液伺服驅動系統(tǒng)，給工件施加一定頻率和振幅拉壓力(也可提供恒定拉力)，在鋸切工件上構成脈沖式鋸切過程從而提高鋸切效率的新工藝；是一種利用電液伺服系統(tǒng)位置夾緊和拉壓激振工件的裝置；是一種給工件施加拉壓力幅值為0-100KN和頻率0-50Hz的可調裝置；是一種拉壓力幅值和頻率可實時檢測和反饋控制的裝置。本發(fā)明金屬帶鋸鋸切的工件拉壓激振裝置，包括電液伺服驅動裝置、液壓夾具臺和電液伺服驅動工況監(jiān)控系統(tǒng)。所述的電液伺服驅動裝置包括拉壓激振式缸安裝底座、拉壓激振式缸、伺服閥、壓力傳感器直角連接頭、壓力傳感器、比例溢流閥、拉壓激振式缸連接板、直線運動導軌滑板蓋、直線運動導軌底座、激光位移傳感器和激光位移傳感器安裝盒。所述的伺服閥與拉壓激振式缸通過螺栓連接，拉壓激振式缸通過螺栓固定在拉壓激振式缸底座上；拉壓激振式缸連接板通過鎖緊螺母固定在拉壓激振式缸的液壓輸出桿上。油泵出口通過單向閥與比例溢流閥進口及伺服閥進口相連；伺服閥的兩個出口分別通過管路與拉壓激振式缸對應端進口相連，比例溢流閥的出口與油箱相連；所述直線運動導軌滑板蓋底部的V型槽與直線運動導軌底座頂部的V型槽通過滾珠構成滾動副。所述的壓力傳感器直角連接頭固定在拉壓激振式缸上，壓力傳感器與壓力傳感器直角連接頭通過螺母連接；所述的激光位移傳感器安裝在激光位移傳感器安裝盒中；激光位移傳感器安裝盒通過沉頭螺釘安裝在拉壓激振式缸的尾部。所述的液壓夾具臺包括夾具導軌底座、夾緊液壓缸、活動夾具手臂、固定夾具手臂、夾緊絲杠和絲杠轉動手柄；所述的夾具導軌底座通過螺栓固定在電液伺服驅動裝置的直線運動導軌滑板蓋上，并與拉壓激振式缸連接板固定；激光位移傳感器的檢測端對準夾具導軌底座；固定夾具手臂設置在夾具導軌底座中，并通過固定夾具手臂固定板與夾具導軌底座固定；活動夾具手臂與夾具導軌底座構成滑動副，并與夾緊絲杠構成螺旋副；所述的夾緊液壓缸安裝在夾具導軌底座一端，并驅動夾緊絲杠；所述的絲杠轉動手柄與夾緊絲杠固定。所述的電液伺服驅動工況監(jiān)控系統(tǒng)包括模數(shù)轉換器、控制器和數(shù)模轉換器；激光位移傳感器的信號輸出端與模數(shù)轉換器的模擬量輸入端連接，模數(shù)轉換器的數(shù)字量輸出端與控制器的數(shù)字量輸入端連接，控制器的數(shù)字量輸出端與數(shù)模轉換器的數(shù)字量輸入端相連，數(shù)模轉換器的模擬量輸出端與伺服閥連接，壓力傳感器的信號輸出端與模數(shù)轉換器的模擬量輸入端連接，比例溢流閥的閥芯控制輸入端以及信號輸出端均與控制器相連。所述的油泵由電機帶動運轉，油泵的進口經(jīng)過濾器與油箱相連。所述單向閥的出口與比例溢流閥的進口之間安裝有油壓表。所述的激光位移傳感器安裝盒與壓力傳感器分設在拉壓激振式缸的不同側。本發(fā)明金屬帶鋸鋸切的工件拉壓激振方法，具體如下：步驟一、直線運動導軌底座通過螺栓固定在帶鋸床工作臺面上。直線運動導軌滑板蓋底部的V型槽與直線運動導軌底座頂部的V型槽通過滾珠構成滾動副。夾具導軌底座通過螺栓固定在直線運動導軌滑板蓋上；固定夾具手臂固定在夾具導軌底座中，活動夾具手臂與夾具導軌底座構成滑動副，并與夾緊絲杠構成螺旋副；夾緊液壓缸安裝在夾具導軌底座一端，并驅動夾緊絲杠；絲杠轉動手柄與夾緊絲杠固定；待帶鋸床上原有的液壓夾具將工件夾緊后，先手動使用絲杠轉動手柄帶動活動夾具手臂將待夾緊工件預夾緊，再驅動夾緊液壓缸將預夾緊的工件夾緊在活動夾具手臂與固定夾具手臂之間。步驟二、拉壓激振式缸底座通過螺栓安裝在帶鋸床的工作臺面上，拉壓激振式缸通過螺栓安裝在拉壓激振式缸底座上。拉壓激振式缸連接板通過鎖緊螺母固定在拉壓激振式缸的液壓輸出桿上，并與夾具導軌底座固定。步驟三、啟動電機和油泵，油泵開始向伺服閥和比例溢流閥供給液壓油。啟動帶鋸床，帶鋸條沿水平方向作進給運動，并根據(jù)工件尺寸沿工件徑向進給帶鋸條?？刂破鹘?jīng)數(shù)模轉換器控制伺服閥閥芯的換向或移動，液壓油經(jīng)伺服閥供給拉壓激振式缸，從而驅動拉壓激振式缸對直線運動導軌滑板蓋和夾具導軌底座做拉伸或壓縮運動，帶動工件作拉、壓交替運動或保持恒力拉伸工件，使得工件軸向內(nèi)應力時刻發(fā)生變化；壓力傳感器、比例溢流閥、激光位移傳感器分別將實際工況下的壓力信號、液壓信號和位移變化量通過模數(shù)轉換器實時反饋給控制器，與控制器內(nèi)部設定的對應參數(shù)值進行對比分析，從而對比例溢流閥的閥芯位置進行調節(jié)；當工件作拉、壓交替運動時，對拉壓激振式缸的拉、壓力幅值和激振頻率作出反饋控制；當保持恒力拉伸工件時，只對拉壓激振式缸的拉力作出反饋控制。本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明利用工件材料在脈沖式激振過程中產(chǎn)生局部應力變化的特點，結合帶鋸切原理，對鋸切效率有顯著的提高。2、本發(fā)明不僅能夠顯著提高鋸切效率，而且設備整體結構較為簡單，操作方便。3、本發(fā)明具有工況實時監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠對激振振幅和頻率進行實時監(jiān)控，并可以快速地調整激振振幅和頻率，以滿足對不同材料和尺寸的鋸切需求。附圖說明圖1為本發(fā)明裝置的整體結構立體圖；圖2為本發(fā)明裝置安裝于帶鋸床上的裝配示意圖；圖3-1為本發(fā)明中電液伺服驅動裝置的結構立體圖；圖3-2為本發(fā)明中直線運動導軌滑板蓋與直線運動導軌底座的裝配示意圖；圖4-1為本發(fā)明中液壓夾具臺的結構立體圖；圖4-2為本發(fā)明中液壓夾具臺的裝配示意圖；圖5為本發(fā)明中電液伺服驅動工況實時監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚，以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1和2所示，金屬帶鋸鋸切的工件拉壓激振裝置，包括電液伺服驅動裝置1、液壓夾具臺2和電液伺服驅動工況監(jiān)控系統(tǒng)。如圖2、3-1、3-2、5所示，電液伺服驅動裝置1包括拉壓激振式缸安裝底座1-1、拉壓激振式缸1-2、伺服閥1-3、壓力傳感器直角連接頭1-4、壓力傳感器1-5、比例溢流閥1-6、拉壓激振式缸連接板1-7、直線運動導軌滑板蓋1-8、直線運動導軌底座1-9、激光位移傳感器1-10和激光位移傳感器安裝盒1-11。伺服閥1-3與拉壓激振式缸1-2通過螺栓連接，拉壓激振式缸通過螺栓固定在拉壓激振式缸底座1-1上，拉壓激振式缸底座1-1通過螺栓安裝在帶鋸床的工作臺面上；拉壓激振式缸連接板1-7通過鎖緊螺母固定在拉壓激振式缸1-2的液壓輸出桿上。油箱4經(jīng)過濾器5與油泵6的進口相連，電機14帶動油泵6運轉，油泵6從油箱4中抽取液壓油；油泵6出口通過油管與單向閥13進口相連，單向閥13出口與比例溢流閥1-6進口及伺服閥1-3進口相連；伺服閥的兩個出口分別通過管路與拉壓激振式缸1-2對應端進口相連，比例溢流閥1-6的出口與油箱4相連；在單向閥13出口與比例溢流閥1-6的進口之間安裝有油壓表7。電機14帶動油泵6運轉從而驅動拉壓激振液壓缸1-2對液壓夾具臺2做拉壓運動，使得液壓夾具臺2能夠帶動工件11作一定拉壓力振幅和頻率的拉壓運動，構成脈沖式鋸切過程。直線運動導軌底座1-9固定在帶鋸床的工作臺面上，直線運動導軌滑板蓋1-8底部的V型槽與直線運動導軌底座1-9頂部的V型槽通過滾珠1-12構成滾動副。兩個壓力傳感器直角連接頭1-4固定在拉壓激振式缸同一側，且分別設置在拉壓激振式缸的頭部和尾部；每個壓力傳感器直角連接頭1-4通過螺母連接壓力傳感器1-5；激光位移傳感器1-10安裝在激光位移傳感器安裝盒1-11中；激光位移傳感器安裝盒1-11通過沉頭螺釘安裝在拉壓激振式缸1-2的尾部，且與壓力傳感器1-5分設在不同側。如圖1、4-1和4-2所示，液壓夾具臺2包括夾具導軌底座2-1、夾緊液壓缸2-2、活動夾具手臂2-3、固定夾具手臂2-4、夾緊絲杠2-6和絲杠轉動手柄2-7；夾具導軌底座2-1通過螺栓固定在電液伺服驅動裝置的直線運動導軌滑板蓋1-8上，并與拉壓激振式缸連接板1-7固定；激光位移傳感器1-10的檢測端對準夾具導軌底座2-1；固定夾具手臂2-4設置在夾具導軌底座2-1中，并通過固定夾具手臂固定板2-5與夾具導軌底座2-1固定；活動夾具手臂2-3與夾具導軌底座2-1構成滑動副，并與夾緊絲杠2-6構成螺旋副；夾緊液壓缸2-2安裝在夾具導軌底座2-1一端，并驅動夾緊絲杠2-6；絲杠轉動手柄2-7與夾緊絲杠2-6固定。如圖5所示，電液伺服驅動工況監(jiān)控系統(tǒng)包括模數(shù)轉換器10、控制器3和數(shù)模轉換器8；激光位移傳感器1-10的信號輸出端與模數(shù)轉換器10的模擬量輸入端連接，模數(shù)轉換器10的數(shù)字量輸出端與控制器3的數(shù)字量輸入端連接，控制器3的數(shù)字量輸出端與數(shù)模轉換器8的數(shù)字量輸入端相連，數(shù)模轉換器8的模擬量輸出端與伺服閥1-3連接，壓力傳感器1-5的信號輸出端與模數(shù)轉換器10的模擬量輸入端連接，比例溢流閥1-6的閥芯控制輸入端以及信號輸出端均與控制器3相連。電機14帶動油泵6運轉，拉壓激振液壓缸1-2對液壓夾具臺2做拉壓運動，并帶動工件11作拉壓運動，產(chǎn)生一定拉壓力振幅和頻率。此時，壓力傳感器1-5、比例溢流閥1-6、激光位移傳感器1-10分別將實際工況下的壓力信號、液壓信號和位移變化量通過模數(shù)轉換器10實時反饋給控制器3，與控制器3內(nèi)部設定的對應參數(shù)值進行對比分析，從而控制器3對比例溢流閥1-6的閥芯位置進行調節(jié)，進而對拉壓激振式缸1-2的拉壓力幅值和激振頻率作出反饋控制，保證拉壓激振缸的穩(wěn)定運行。金屬帶鋸鋸切的工件拉壓激振方法，具體如下：步驟一、直線運動導軌底座1-9通過螺栓固定在帶鋸床工作臺面上。直線運動導軌滑板蓋1-8底部的V型槽與直線運動導軌底座1-9頂部的V型槽通過滾珠1-12構成滾動副。夾具導軌底座2-1通過螺栓固定在直線運動導軌滑板蓋1-8上；固定夾具手臂2-4固定在夾具導軌底座2-1中，活動夾具手臂2-3與夾具導軌底座2-1構成滑動副，并與夾緊絲杠2-6構成螺旋副；夾緊液壓缸2-2安裝在夾具導軌底座2-1一端，并驅動夾緊絲杠2-6；絲杠轉動手柄2-7與夾緊絲杠2-6固定；待帶鋸床上原有的液壓夾具將工件11夾緊后，先手動使用絲杠轉動手柄2-7帶動活動夾具手臂2-3將待夾緊工件預夾緊，再驅動夾緊液壓缸2-2(由單獨的一個油泵驅動)將預夾緊的工件11夾緊在活動夾具手臂2-3與固定夾具手臂2-4之間。工件裝夾效果圖如圖2所示。步驟二、拉壓激振式缸底座1-1通過螺栓安裝在帶鋸床的工作臺面上，拉壓激振式缸1-2通過螺栓安裝在拉壓激振式缸底座1-1上。拉壓激振式缸連接板1-7通過鎖緊螺母固定在拉壓激振式缸1-2的液壓輸出桿上，并與夾具導軌底座2-1固定，安裝效果圖如圖1所示。步驟三、啟動電機14和油泵6，油泵6開始向伺服閥1-3和比例溢流閥1-6供給液壓油。啟動帶鋸床，帶鋸條12沿水平方向作進給運動，并根據(jù)工件尺寸沿工件徑向進給帶鋸條12。控制器3經(jīng)數(shù)模轉換器8控制伺服閥1-3閥芯的換向移動，液壓油經(jīng)伺服閥1-3供給拉壓激振式缸1-2，從而驅動拉壓激振式缸1-2對直線運動導軌滑板蓋1-8和夾具導軌底座2-1做拉伸或壓縮，帶動工件11作拉、壓交替運動或保持恒力拉伸工件，使得工件軸向內(nèi)應力時刻發(fā)生變化；壓力傳感器1-5、比例溢流閥1-6、激光位移傳感器1-10分別將實際工況下的壓力信號、液壓信號和位移變化量通過模數(shù)轉換器10實時反饋給控制器3，與控制器3內(nèi)部設定的對應參數(shù)值進行對比分析，從而對比例溢流閥1-6的閥芯位置進行調節(jié)；當工件作拉、壓交替運動時，拉壓激振式缸1-2的拉、壓力幅值和激振頻率作出反饋控制，保證拉壓激振缸的穩(wěn)定運行，構成脈沖式鋸切過程，從而實現(xiàn)工件的拉壓激振式鋸切；當保持恒力拉伸工件時，只對拉壓激振式缸的拉力作出反饋控制。