CN102131616A - 用于降低工具主轴的振动的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于降低机床中支承在至少一个前轴承（8）和后轴承（9）中的旋转的主轴（1）的振动（19）的装置和方法，其中所述装置具有用于检测振动（19）的测量装置（2、3、4、5）以及用于降低振动（19）的修正机构（6），该测量装置和修正机构直接接触地或者无接触地围绕主轴（1）的圆周（10、11）进行布置，并且为所述装置分配了用于处理测量装置（2、3、4、5）并且计算用于修正装置（6）的修正值的控制单元（7）。

Description

用于降低工具主轴的振动的装置
技术领域
本发明涉及一种用于降低机床中支承在至少一个前轴承和后轴承中的旋转的主轴的振动的装置和方法。
背景技术
在机床中，尤其在高频铣削机器中，要求很高的精度。该精度经常受到主轴的支承、各个与之相关的部件的结构、磨损、过载等的影响。
在DE 103 44 293 A1中，磨床具有借助于合适的测量装置确定有待加工的工件的摇晃运动的机械装置。研磨工具跟踪摇晃的工件，从而尺寸稳定地并且同中心地加工工件。
EP 1 882 548 A1公开了一种机床，其中在主轴轴承上设置了动态的主轴调整，该主轴调整允许用于补偿由主轴保持的主体的摇晃碰撞的调整运动。
发明内容
从现有技术出发，本发明的任务是提出一种装置和一种方法，该方法改善旋转的主轴的不希望的振动，方法是尤其控制进给深度、进给宽度、主轴转速等的精度，从而实现有待加工的工件的最佳的精度。
按本发明所述任务通过以下方法得到解决，即所述装置具有用于检测振动的测量装置以及用于降低振动的修正机构，所述测量装置和修正机构直接接触地或者无接触地围绕主轴的圆周进行布置，并且为所述装置分配了用于处理测量装置并且计算用于修正装置6的修正值的控制单元。
此外，所述任务通过一种方法得到解决，该方法为了降低旋转的主轴的振动首先由控制单元检测测量装置的测量值，并且实时地将从测量值中计算出的修正值传递到修正装置上，该修正装置将主轴置于所希望的几乎无振动的位置中。
至少一个无接触的位置传感器、至少一个加速度测量计、至少一个应变片和/或至少一个角度传感器例如用作测量装置。
优选作为加速度测量计能够将三轴测量的加速度传感器用到主轴中。这种三维的加速度传感器是用于测量波动和振动的具有电压输出端的三维测量的加速度传感器。该加速度传感器同时测量所产生的加速度的三个空间分量x、y、z。
作为修正装置能够设置至少一个压电元件和/或电流变的装置。
例如由从属权利要求中获得测量装置和/或修正装置的布置情况。
附图说明
在附图中作为实施例示出本发明。其中：
图1是纵剖图，
图2是装置的横截面，
图3是三轴测量的加速度传感器的布置情况。
具体实施方式
图1（纵剖图）以及图2（横截面）示出了主轴1，该主轴可旋转地支承在前轴承8和后轴承9中。在主轴1的端部上夹紧带有工具14的工具夹15。工具尖端13位于工具的端部上。由马达17驱动所述主轴1。
基本上通过由例如结构上引起的不平衡、由切削力、不稳定性和/或谐振效应引起的主轴轴线的旋转产生工具14和没有示出的工件之间的工具尖端13上的不希望的振动19。通常根据主轴和过程，所述效应在200到5000Hz。此外，为了进行测量而使用加速度测量计3。该加速度测量计3提供测量信号aSR。
由于运动上的误差例如偏心、热影响以及静态载荷，会出现其它偏差。在频率范围内的取决于主轴的效应小于500Hz。由应变片4连同测量信号xSR并且/或者由无接触的位置传感器2与测量信号xSN的组合以及角度传感器5与测量信号xWI的组合来检测所述效应。
同样能够借助于加速度测量计3和/或应变片4和/或位置传感器2经由信号aSR、xSR、xSN和xWI观察刀具断裂、过载、摇晃运动和/或切削力的动态。
所述测量装置例如位置传感器2、加速度测量计3以及应变片4要么安置在指向工具侧的主轴圆周10上，要么安置在前轴承8的滑环16上。如从图2中所示，在前轴承8的滑环16上相互成直角地布置两个应变片4。
在图1中，所述角度传感器5位于对置于工具侧12的主轴圆周11上。
所述测量值xSN、aSR、xSR、xWI经由导线读入控制单元7中。在控制单元中对所测量的数据进行处理并且产生校正信号FPZT。该校正信号FPZT经由导线到达压电元件6，该压电元件就借助于滑环16触发前轴承8的修改的反向运动18。
图3示出了主轴1的纵剖图。在前轴承8上布置了三轴测量的加速度传感器，该加速度传感器同时沿所有三个空间分量x、y、z检测振动。
与本发明相关的优点尤其在于，所述装置和方法实现了一种最佳的解决方案，该解决方案降低了旋转的主轴的不希望的振动、由于热影响或者过载引起的偏差，并且此外在工件加工期间允许观察过程参数。
附图标记列表
1             主轴
2             位置传感器                              xSN      2的测量值
3             加速度测量计                         aSR       3的测量值
4             应变片                                      xSR       4的测量值
5             角度传感器                              xWI    5的测量值
6             压电元件                                  FPZT    6的调整值
7             控制单元
8             前轴承
9             后轴承
10           主轴圆周
11           主轴圆周
12           工具侧
13           工具尖端
14           工具
15           工具夹
16           滑环
17           马达
18           反向运动
19           振动
20          三轴测量的加速度传感器

Claims (11)

1. 用于降低机床中支承在至少一个前轴承（8）和后轴承（9）中的旋转的主轴（1）的振动（19）的装置，其特征在于，所述装置具有用于检测振动（19）的测量装置（2、3、4、5）以及用于降低振动（19）的修正机构（6），该测量装置和修正机构直接接触地或者无接触地围绕主轴（1）的圆周（10、11）进行布置，并且为所述装置分配了用于处理测量装置（2、3、4、5）并且计算用于修正装置（6）的修正值的控制单元（7），该修正装置用于触发反向运动（18）。
2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，作为测量装置（2、3、4、5）设置至少一个无接触的位置传感器（2）、至少一个加速度测量计（3）、至少一个应变片（4）和/或至少一个角度传感器（5）。
3. 按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，作为修正装置（6）设置至少一个压电元件（6）和/或电流变的装置。
4. 按权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，无接触的位置传感器（2）布置在指向工具侧（12）的主轴圆周（10）上。
5. 按上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，至少一个加速度测量计（3）布置在主轴（1）的前轴承（8）的外圆周上。
6. 按权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加速度测量计（3）构造成三轴测量的加速度传感器。
7. 按上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，两个应变片（4）相互成直角地布置在主轴（1）的前轴承（10）的外圆周上。
8. 按上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，无接触的角度传感器（5）布置在反向于工具侧（12）指向的主轴圆周上。
9. 按上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，至少两个用于降低振动（19）的压电元件（6）相互成直角地布置在主轴（1）的前轴承（8）的外圆周上。
10. 按上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，为了降低旋转的主轴的振动（19），首先由控制单元（7）检测测量装置（2、3、4、5）的测量值（xSN、aSR、xSR、xWI），并且实时地将从测量值（xSN、aSR、xSR、xWI）中计算出的修正值传递到修正装置（6）上，该修正装置将主轴（1）置于所希望的几乎无振动的位置中。
11. 按上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，为了降低旋转的主轴的振动（19），首先将位置传感器（2）、加速度测量计（3）、两个应变片（4）以及角度传感器（5）的测量值（xSN、aSR、xSR、xWI）输入控制单元（7）中，并且实时地将从测量值（xSN、aSR、xSR、xWI）中计算出的修正值传递到压电元件上，该压电元件借助于修正力（FPZT）将主轴（1）置于所希望的位置中。
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