一種基于反共振原理的智能隔振機床的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種隔振裝置，尤其是涉及一種基于反共振原理的智能隔振機 床。
【背景技術】
[0002] 隨著機械加工技術的快速發(fā)展，機床已得到了普遍應用。由工作要求，在機床加工 作業(yè)中難免產(chǎn)生振動及噪聲，這不僅給加工人員帶來心理及生理上的不適，同時嚴重影響 機床的加工精度。對于上述情況，對機床進行振動控制是十分有必要的。目前對于機床對基 建振動傳遞的控制方法主要是使用隔振器，通常是在機床與地面間添加隔振片，這在一定 程度上抑制了振動向地面的傳遞，但效果并不十分明顯，此外由于無法解決機床振動問題， 對加工零件的精度仍無法從根本上解決。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的是為解決機床振動造成的噪聲以及加工精度低的問題，提供一 種基于反共振原理的智能隔振機床。
[0004] 本實用新型為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：
[0005] -種基于反共振原理的智能隔振機床，包括機床本體、用于檢測機床本體振動頻 率的檢測裝置和隔振裝置，檢測裝置和隔振裝置均安裝在機床本體上，檢測裝置的信號輸 出端連接在隔振裝置上以便于通過檢測裝置檢測到的振動頻率信號來調整隔振裝置的固 有頻率，所述的隔振裝置包括可控電源、U型架、磁流變彈性體和反共振塊，U型架包括兩個 平行設置的豎直桿和一橫桿，兩個豎直桿垂直固定在橫桿的同一側構成U型架，橫桿遠離 豎直桿的一側固定在機床本體上，兩個豎直桿上對稱的套設有一對勵磁線圈，兩個豎直桿 上還對稱的穿設有一對預緊螺栓，兩個預緊螺栓伸入U型架內的一端夾緊磁流變彈性體以 便于將磁流變彈性體固定在U型架內，反共振塊的一端卡設在磁流變彈性體內，所述的可 控電源通過電線連接在勵磁線圈上以便于通電后形成的磁場穿過磁流變彈性體，可控電源 的信號輸入端與檢測裝置連接以通過檢測裝置檢測的振動頻率信號變化調整可控電源的 電流強度實現(xiàn)磁流變彈性體的固有頻率的調整。
[0006] 所述的檢測裝置包括加速度傳感器和頻譜分析儀，加速度傳感器安裝在機床本體 上以便于檢測機床本體的振動情況，加速度傳感器的信號傳遞給頻譜分析儀以便于檢測出 機床本體的振動頻率，頻譜分析儀傳遞信號給可控電源以便于改變可控電源電流強度從而 改變磁流變彈性體的固有頻率。
[0007] 利用反共振原理將機床振動能量進行轉移，抑制機床的振動，提高機床的加工精 度，同時防止振動向地面?zhèn)鬟f，降低噪聲。
[0008] 基于反共振原理，將機床及隔振裝置等效為二自由度模型，如圖1所示。機床在簡 諧激振力作用下的位移為，，共振塊位移為今，由振動力學理論可知，其運動方程如式1 ;
[0012] 由上式可知
時，機床振幅最小為零。故當共振塊的 固有頻率等于外界激振頻率時，可以充分利用反共振原理降低機床振動。通過調節(jié)共振塊 的連接剛度可以改變其共有頻率，擴寬隔振頻帶。
[0013] 為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采用如下技術方案予以實現(xiàn)：
[0014] 隔振裝置包括吸能塊，智能彈性元件，勵磁線圈及電源。其中智能彈性元件為片 狀，機床下部設置U形基架，基架上纏有產(chǎn)生磁場的勵磁線圈，U形基架的開口處通過安裝 預緊螺栓安裝有一對夾板，夾板之間通過智能彈性元件夾持有吸能塊。
[0015] 所述智能彈性元件采用磁流變彈性體。
[0016] 所述機床上設置有對機床振動信息采集的加速度傳感器。
[0017] 所述勵磁線圈連接有可控電源。
[0018] 本實用新型的有益效果是：
[0019] 1、隔振效果明顯。理論狀態(tài)下可以完全消除機床振動，實現(xiàn)對地面的完全隔振。
[0020] 2、隔振頻帶范圍寬。所述磁流變彈性體具有剛度可調性能，通過對其通過磁場的 控制可有效拓寬隔振頻帶。
[0021] 3、相對于傳統(tǒng)做法，從根本上抑制了機床振動，從而有效提高了機床的加工精度。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的設計原理圖。
[0023] 圖2為本實用新型的安裝結構示意圖。
[0024] 圖3為本實用新型中隔振裝置的局部放大示意圖。
[0025] 圖4為本實用新型中機床本體頻域響應圖。
[0026] 圖5為本實用新型中機床本體時域響應圖。
[0027] 圖示標記：1、頻譜分析儀，2、機床本體，3、加速度傳感器，4、勵磁線圈，5、磁流變彈 性體，6、U型架，7、預緊螺栓，8、反共振塊，9、可控電源。
【具體實施方式】
[0028] 圖1-圖5所示，【具體實施方式】如下：
[0029] -種基于反共振原理的智能隔振機床，包括機床本體2、用于檢測機床本體振動頻 率的檢測裝置和隔振裝置，檢測裝置和隔振裝置均安裝在機床本體2上，檢測裝置的信號 輸出端連接在隔振裝置上以便于通過檢測裝置檢測到的振動頻率信號來調整隔振裝置的 固有頻率，所述的隔振裝置包括可控電源9、U型架6、磁流變彈性體5和反共振塊8,U型架 6包括兩個平行設置的豎直桿和一橫桿，兩個豎直桿垂直固定在橫桿的同一側構成U型架 6,橫桿遠離豎直桿的一側固定在機床本體2上，兩個豎直桿上對稱的套設有一對勵磁線圈 4,兩個豎直桿上還對稱的穿設有一對預緊螺栓7,兩個預緊螺栓7伸入U型架6內的一端夾 緊磁流變彈性體5以便于將磁流變彈性體5固定在U型架6內，反共振塊8的一端卡設在 磁流變彈性體5內，所述的可控電源9通過電線連接在勵磁線圈4上以便于通電后形成的 磁場穿過磁流變彈性體5,可控電源9的信號輸入端與檢測裝置連接以通過檢測裝置檢測 的振動頻率信號變化調整可控電源9的電流強度實現(xiàn)磁流變彈性體5的固有頻率的調整。
[0030] 所述的檢測裝置包括加速度傳感器3和頻譜分析儀1，加速度傳感器3安裝在機床 本體2上以便于檢測機床本體2的振動情況，加速度傳感器3的信號傳遞給頻譜分析儀1 以便于檢測出機床本體2的振動頻率，頻譜分析儀1傳遞信號給可控電源9以便于改變可 控電源9電流強度從而改變磁流變彈性體5的固有頻率。
[0031] 如圖2所示，本實用新型包括剛度可調單元即為磁流變彈性體5,勵磁線圈4，U型 架6,預緊螺栓7,反共振塊8,可控電源9。U型架固定在機床上，可變剛度單元通過預緊螺 栓的預緊作用夾緊反共振塊，勵磁線圈附纏在U型架上，加電流后形成磁場穿過磁流變彈 性體。傳感器3采集機床的振動信號，并通過頻譜分析儀得到機床所受激勵的頻率。通過 調節(jié)可控電源的電流大小可以控制磁場強度，進而改變磁流變彈性體的剛度，以實現(xiàn)減振 裝置的固有頻率。
[0032] 具體工作中，當機床工作時，開始振動，傳感器采集機床振動信號，通過頻譜分析 儀得知其振動頻率。此時根據(jù)電流與反共振裝置固有頻率的關系調節(jié)電流大小，以改變其 固有頻率，使其等于激振頻率，以此將能量轉移到反共振塊上，減小機床的振動，提高其加 工精度。圖4為機床的幅頻特性曲線，由曲線可知，通過反共振塊的減振作用，幅值可以達 到最小，通過調節(jié)剛度很好拓寬了減振頻帶。圖5為機床的時域響應圖。開始階段反共振 塊固有頻率不等于機床振動頻率，通過調節(jié)電流改變其固有頻率，機床振幅明顯降低。
[0033] 本實用新型所列舉的技術方案和實施方式并非是限制，與本實用新型所列舉的技 術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本實用新型所保護的范圍內。
【主權項】
1. 一種基于反共振原理的智能隔振機床，其特征在于：包括機床本體（2)、用于檢測機 床本體振動頻率的檢測裝置和隔振裝置，檢測裝置和隔振裝置均安裝在機床本體（2)上，檢 測裝置的信號輸出端連接在隔振裝置上以便于通過檢測裝置檢測到的振動頻率信號來調 整隔振裝置的固有頻率，所述的隔振裝置包括可控電源（9)、U型架（6)、磁流變彈性體（5) 和反共振塊（8)，U型架（6)包括兩個平行設置的豎直桿和一橫桿，兩個豎直桿垂直固定在 橫桿的同一側構成U型架（6)，橫桿遠離豎直桿的一側固定在機床本體（2)上，兩個豎直桿 上對稱的套設有一對勵磁線圈（4)，兩個豎直桿上還對稱的穿設有一對預緊螺栓（7)，兩個 預緊螺栓（7)伸入U型架（6)內的一端夾緊磁流變彈性體（5)以便于將磁流變彈性體（5) 固定在U型架（6 )內，反共振塊（8 )的一端卡設在磁流變彈性體（5 )內，所述的可控電源（9 ) 通過電線連接在勵磁線圈（4)上以便于通電后形成的磁場穿過磁流變彈性體（5)，可控電 源（9)的信號輸入端與檢測裝置連接以通過檢測裝置檢測的振動頻率信號變化調整可控電 源（9)的電流強度實現(xiàn)磁流變彈性體（5)的固有頻率的調整。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于反共振原理的智能隔振機床，其特征在于：所述的 檢測裝置包括加速度傳感器（3)和頻譜分析儀（1 )，加速度傳感器（3)安裝在機床本體（2) 上以便于檢測機床本體（2)的振動情況，加速度傳感器（3)的信號傳遞給頻譜分析儀（1)以 便于檢測出機床本體（2 )的振動頻率，頻譜分析儀（1)傳遞信號給可控電源（9 )以便于改變 可控電源（9)電流強度從而改變磁流變彈性體（5)的固有頻率。
【專利摘要】一種基于反共振原理的智能隔振機床，包括機床本體、用于檢測機床本體振動頻率的檢測裝置和隔振裝置，檢測裝置和隔振裝置均安裝在機床本體上，檢測裝置的信號輸出端連接在隔振裝置上以便于通過檢測裝置檢測到的振動頻率信號來調整隔振裝置的固有頻率，利用反共振原理將機床振動能量進行轉移，抑制機床的振動，提高機床的加工精度，同時防止振動向地面?zhèn)鬟f，降低噪聲。
【IPC分類】B23Q11/00
【公開號】CN204748174
【申請?zhí)枴緾N201520387579
【發(fā)明人】宋偉志, 高強, 周輝, 李洲稷
【申請人】洛陽理工學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月8日