HU231331B1 - Hangolható merevségű és csillapítású befogóeszköz szerszámgépekhez - Google Patents

Description

Cím

Hangolható merevségű és csillapítású befogóeszköz szerszámgépekhez

A műszaki terület

A találmány tárgya a megmunkálási, marási, fúrási vagy köszörülési folyamatok során a szerszámgépekben keletkező rezgések elnyomása. Konkrétabban azt javasoljuk, hogy a szerszámgépekhez behangolható merevségű és csillapítású szorítóberendezést vagy hangolható befogóeszközt hozzunk létre, amely közvetlen optimális soros dinamikus csatolást vagy közvetett összekapcsolást teremt a megmunkálási folyamaton keresztül a sajátlengési módusa és a munkadarab rezgésmódjai között. Ily módon a hangolható befogóeszköz hangolt dinamikája módosítja a munkadarab dinamikáját oly módon, hogy tompítja a megmunkálás során fellépő rezgéseket anélkül, hogy érintkezne a megmunkálandó felülettel. A javasolt hangolható befogóeszköz különálló önálló eszközként vagy a szerszámgép beágyazott részeként valósítható meg.

A technika állása

A regeneratív öngerjesztett (chatter) rezgés az egyik legfontosabb probléma a megmunkálás során, ideértve az esztergálást, a marást, a köszörülést vagy a fúrást. A regeneratív öngerjesztett-rezgések korlátozzák az anyag leválasztás! sebességét és a megmunkálási folyamat hatékonyságát; elfogadhatatlan felületi minőséghez, vagy akár a szerszámgép és a munkadarab károsodásához vezethetnek.

A regeneratív öngerjesztett rezgés egy önfenntartó rezgés, amely jellemző a forgácsolási folyamatokra. A regeneratív azt jelenti, hogy a vágószerszám áthalad a korábban kész felületeken, ahol a szerszám előző vágása során fellépő rezgés a munkadarab felületére került. Ennek eredményeként a forgács tényleges vastagsága a szerszámnak nemcsak az adott pillanatban, hanem az előző vágásban lévő helyzetétől is függ, ami időben változó forgácsvastagságot eredményez. Ez igaz az állandó vágási paraméterekre is bármilyen zavar esetén. Mivel a vágási erő a forgács vastagságától függ, ez a változás gerjesztési visszacsatoláshoz vezet, bizonyos esetekben növekvő amplitúdóval, és a folyamat instabillá válhat. Az, hogy a öngerjesztett rezgések megjelennek-e vagy sem, a vágási paraméterektől, a szerszámgép és a munkadarab dinamikájától, a kenéstől, hűtéstől, stb. függ, tehát a stabil vagy instabil folyamat körülményei megváltoznak a vágási folyamat során.

'rt iöí W ©

h iihii· nn SZTNH-100336807 «Η rí o © CM ifM

A nemkívánatos rezgések elkerülésének leggyakoribb módszere a gép-szerkezet sajátfrekvenciáinak elhangolása elég messze a káros frekvenciáktól. Ez a módszer nem alkalmazható szerszámgépekre, ahol a kiszámítható erögerjesztett rezgés és a kiszámíthatatlan regeneratív öngerjesztett rezgés frekvenciái nagyon széles frekvenciasávban fordulhatnak elő. Ezenkívül a munkadarab és a gép sajátfrekvenciái működés közben változnak, a gép tengelyének helyzetváltozása vagy a munkadarab tömegvesztése miatt.

Egy másik módszer a tehetetlenségi lengéscsillapítók vagy rezgéscsillapítók használata, amelyek egy vagy több mozgó tömegből állnak, és amelyek deformálható elemek révén a géphez vannak rögzítve. Passzív esetben a rögzítési pont rezgése a mozgó tömeg rezgését idézi elő, és a tehetetlenségi lengéscsillapító megfelelő beállításával ez a rezgés ellensúlyozza a rögzítési pont rezgését. A tehetetlenségi lengéscsillapító az energiát is eloszlatja a rezgés során, tehát hatékony megoldás a rezgések elkerülésére, ha a gerjesztés frekvenciája ismert. Ismert azonban, hogy a passzív lengéscsillapítókat párhuzamosan kell elhelyezni a szerszámgépen áthaladó eröáramra, oda, ahol a csillapítandó alkatrész a legnagyobb amplitúdómozgással rendelkezik. Ezenkívül a merevségét és a csillapítását úgy kell megtervezni, hogy a különálló csillapítóelem sajátfrekvenciája megközelítse a csillapított alkatrész sajátfrekvenciáját annak érdekében, hogy elérjük az optimális csillapítást, amelynek még nagyobb jelentősége van a regeneratív megmunkálási folyamatokban.

A tehetetlenségi csillapítók passzív, félig aktív és aktív csillapítók lehetnek. A passzív csillapítók csak rögzített paraméterekkel rendelkező passzív elemekkel rendelkeznek, és csak az előre meghatározott frekvenciákon működnek. Ahogy a gép vágási pozíciója megváltozik, vagy a munkadarab tömege csökken, a passzív lengéscsillapítók veszítenek a teljesítményükből.

A gép változó dinamikájához való alkalmazkodás érdekében megváltoztathatjuk a deformálható elem tulajdonságait úgy, hogy a csillapított frekvencia a gép aktuális sajátfrekvenciáinak megfelelően változzon. Ezt a hangolást az operátor végezheti el vagy a megmunkálás előtt, vagy működés közben, manuálisan vagy automatikusan.

Ezenkívül aktív elemeket is lehet használni a gép és a tehetetlenségi tömeg közötti összeköttetésként úgy, hogy a gépen fellépő erő elméletileg tetszőleges legyen az energiaeloszlás optimalizálása érdekében. Ezért az aktív csillapítók hatékonyabbak, mint a passzív és félig aktív csillapítók, azonban drágábbak, összetettebbek és meghibásodásra érzékenyebbek.

A passzív tehetetlenségi lengéscsillapítóknak az az előnye, hogy egyszerűek és kevésbé érzékenyek a meghibásodásra, bár ezeket a merevség és a csillapítás hangolása érdekében adaptív paraméter-választásokkal kell kombinálni. Ilyen tehetetlenségi lengéscsillapítókat ismertetnek az US 5,700,116, az EP2708316A1 és a GB1075261 számú szabadalmi leírások, amelyek a munkadarabtól távol, a szerszámgép valamelyik rezgésnek kitett részére vannak rögzítve. A hangolható tehetetlenségi lengéscsillapítókat azonban a vibrációs szerkezettel párhuzamosan a legrugalmasabb részre kell rögzíteni. Ez nem valósítható meg rugalmas munkadarabok esetén, mivel a legrugalmasabb rész maga a megmunkált munkadarab.

A tehetetlenségi lengéscsillapítókon kívül aktív vezérlésű szorítóberendezések is vannak a munkadarab és a megmunkáló szerszám statikus deformációinak ellensúlyozására. Az ilyen eszközökkel javítható a gyártás pontossága (ha a folyamat stabil marad), ám mégis ekkor előfordulhatnak öngerjesztett rezgések.

Másrészt az aktív szorítóberendezések használhatók az öngerjesztésű rezgések ellen, de ezek a rendszerek rendszerint rendkívül összetettek, drágák, és működésükhöz folyamatos energiaellátásra van szükségük. Ezért továbbra is hatékony eszközre vagy módszerre van szükség a rugalmas anyagdarabok megmunkálásának biztosításához, nagy anyagleválasztás mellett. Lásd: L. Sallese, G. Innocenti, N. Grossi, A. Scippa, R. Flores, M. Basso, G. Campatelli (2017) Mitigation of chatter instabilities in milling using an active fixture with a novel control strategy, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017

Az érintkezésen alapuló lengéscsillapítók, mint például a támaszok, alkalmasak rugalmas alkatrészek csillapítására úgy, hogy növelik azok látszólagos merevségét és csillapítását. Vannak passzív és aktív érintkezésen alapuló csillapítók, amelyek a munkadarab rugalmas részének szabályozáson alapuló csillapítására is képesek. Fontos probléma az ©

W © CM W érintkezésen alapuló lengéscsillapítók elhelyezése a kívánt csillapítás elérése és a kölcsönhatás és / vagy a megmunkálás mozgó részével való ütközés elkerülése érdekében. A fent említett problémák miatt sok esetben a támaszok nem helyezhetők el a vágási zóna közelében.

A passzív lengéscsillapítók párhuzamosan vannak elhelyezve a csillapítandó szerkezeti résszel. A Den Hartog JP (1934) Mechanical Vibrations, McGraw-Hill Book Company, New York/London publikáció által bemutatott elmélet szerint kiszámítható a passzív csillapítók optimális paraméterei. Általában mindig előnyös a csillapítandó szerkezeti részre elhelyezett tömeg növelése. Az elhelyezett tömeg és a szerkezet merevségének látszólagos modális tömege közötti arány alapján meghatározható az önálló passzív lengéscsillapító csillapítása a kombinált mechanikai rendszer maximális dinamikus merevségének növelése érdekében.

A passzív lengéscsillapítók párhuzamosan vannak elhelyezve a csillapítandó szerkezeti résszel. A passzív lengéscsillapítók elméleti hangolását az egyszerű regeneratív ortogonális vágási modellben mutatja be Sims ND (2007) Vibration Absorbers for Chatter Suppression: A New Analytical Tuning Methodology. Journal of Sound & Vibration 301: 592-607, publikációja, amely az elhelyezett tömeg és a szerkezet látszólagos modális tömegének arányán alapul. Az elhelyezett tömeg és a szerkezet látszólagos modális tömege közötti arány alapján meghatározható az önálló passzív lengéscsillapító hangolása és csillapítása annak érdekében, hogy növeljük a megfelelő frekvencia válasz függvény (FRF) valós részének minimumát (csökkentsük a maximumot), pozitív (negatív) iránytényezök esetén. Az FRF értéket a szerkezet elmozdulása határozza meg az ugyanazon szerkezetet befolyásoló gerjesztő erő ellenében.

A találmány összefoglalása

Rövid összefoglaló

A jelen találmány szerint egy hangolható befogóeszközt javaslunk a rugalmas alkatrészekkel ellátott munkadarabok megmunkálása során fellépő rezgések elnyomására. A hangolható befogóeszköz egy álló részből, amely a szerszámgép asztalhoz van rögzítve, vagy maga a szerszámgép asztal része, és egy mozgó asztalból áll. A mozgó asztal az álló részhez van kötve vezetőelemeken keresztül. Az álló rész és a befogott munkadarabot

W

W

Ö fM rögzítő mozgó asztal egy beállítható merevségű elemmel és állítható lengéscsillapító elemmel összehangolható csatlakozást tartalmaz. A gyorsulásmérök az álló részhez és a mozgó asztalhoz vannak csatlakoztatva.

A hangolható befogóeszköznek nem kell érintkeznie a megmunkálandó felülettel, ellentétben a hagyományos passzív lengéscsillapítókkal, amelyeket a legnagyobb amplitúdó mozgású gépalkatrészre kell helyezni, amely valószínűleg maga a megmunkált felület rugalmas munkadarabok esetén. Ezzel szemben a hangolható befogóeszköz a szerszámgép, a munkadarab és a befogó által bezárt eröárammal sorba van kötve, ellentétben a passzív csillapítókkal, amelyek az eröárammal párhuzamosan vannak csatlakoztatva.

A hangolható befogóeszköz automatikusan kiválaszthatja merevségét és csillapítását, hogy megkapja az optimális soros dinamikus csatolást vagy az említett csatolást a megmunkálási folyamat révén a saját rezgésmódjai és a munkadarab dinamikája között. Ezt a befogóeszköz adaptív hangolási mechanizmusával érjük el úgy, hogy a merevséget és a csillapítást a megszerzett vibrációs állapotnak megfelelően változtatjuk. Az adaptív hangolást mindaddig végezzük, amíg az említett optimális soros dinamikus csatolás létre nem jön, vagy egy olyan eset, amikor a csatolás a megmunkálási folyamaton keresztül jön létre. A fő cél a termelékenység javítása a darabolási folyamat fokozott stabilitása révén, így a nagyobb fogásmélység, és ennélfogva az anyag gyorsabb eltávolítása. A második előny a csökkentett rezgések miatti nagyobb pontosság.

Az optimális soros dinamikus kapcsolás esetén a csatolt rugalmas alkatrész (munkadarab) domináns rezgési móddal rendelkezik, amely megegyezik a rugalmas tartó (asztal) domináns rezgési módjával. Ez lehetőséget teremt az energia átvitelére a két kapcsolt rezgésmód között, ami kedvezőbb kombinált dinamikát eredményez, amikor a csatlakoztatott rugalmas alkatrész (munkadarab) rezgési amplitúdóját az ugyanazon rugalmas részre (munkadarab) ható erő-gerjesztése csökkenti. Ez ellentétes a közismert passzív lengéscsillapító koncepcióval, amikor a tartószerkezet rezgésének a csökkentése a cél. A soros dinamikus csatolás akkor optimális, ha a két rezgésmód sajátfrekvenciáira és a rugalmas tartó (asztal) járulékos csillapítására speciális relatív értéket állítunk be.

6® fi

ΓΜ

A megmunkálási folyamaton keresztüli csatolás akkor jön létre, amikor a regeneratív hatás kapcsolatot hoz létre a regeneratív öngerjesztett rezgési frekvenciájának modulációján keresztül, biztosítva az energiaátadást a rezgésmódok között, amely a további stabil részek előmozdításával stabilizálja a gyártási folyamatot. Ez a megmunkálási folyamaton keresztüli csatolás működik pl. marási folyamat esetén, amikor az erőmodulációk intenzív gerjesztése alatt állnak.

Megoldás a szorítókészülékhez

A javasolt találmány lehetővé teszi a hangolható befogóeszköz merevségének és csillapításának egy irányban állítható merevséggel rendelkező rugalmas elemmel és örvényáramokon alapuló csillapító elemekkel történő behangolását. A találmányt az 1. igénypont határozza meg.

A találmány szerinti hangolható befogóeszköz tartalmaz egy álló részt, amely a szerszámgéphez van rögzítve vagy magának a szerszámgépnek a része, és egy mozgó részt, azaz egy asztalt, amelyre a tényleges munkadarab be van fogva. A hangolható befogóeszköz az álló rész és az asztal között létrehozza a hangolást annak érdekében, hogy tompítsa a munkadarab egy domináns rezgésmódját oly módon, hogy létrehozza az említett soros dinamikus csatolást vagy azt a csatolást, ami a folyamat során a munkadarabra ható közvetett kinetikus energiát eloszlatja.

Az említett álló rész és a hangolható befogóeszköz asztala között egy változó merevségű rugalmas elem van elrendezve úgy, hogy a rugalmas elem egy elektromotorral vagy más hajtóművel elfordítható bármilyen kívánt szöghelyzetbe. Az asztalnak az álló részhez viszonyított mozgását korlátozhatjuk úgy, hogy az egyirányú legyen, így a hangolható befogóeszköz merevségét közvetlenül az változó merevségű rugalmas elem szöghelyzete szabályozhatja. Más megoldások is lehetségesek a beállítható merevség eléréséhez, pl. egy konzolos gerenda, például gömbcsavar, ahol az állórész és a mozgó asztal közötti csatlakozási pont helyzete határozza meg a csatlakozás merevségét. Ebben az esetben az egyirányú korlátozásra nincs szükség. A csatlakozás hangolása az asztal több irányú relatív mozgásával lehetséges. Az állítható merevség-elem felszerelése akkor előnyös ha azt spH

R ©

Ó

CM szeretnénk, hogy az elem cserélhető legyen a hangolható csatlakozás szükséges merevségi tartományának elérése érdekében.

Mágnes párokat és elektromosan vezető lemezt rögzítünk az egymáshoz viszonyítva mozgó álló részhez és az asztalhoz, ezáltal örvényáramú csillapító erőket generálva érintkezés nélkül. Az elektromosan vezető lemezek és a mágnesek távolságának vagy az elektromosan vezető lemezek és a mágnes átfedő területének vezérlése, vagy a mágnesek elektromágnesekkel történő helyettesítése lehetővé teszi a csillapítás intenzitásának szabályozását.

A mozgó asztalra gyorsulásmérőt helyezünk, amely érzékeli a befogott munkadarab domináns vibrációs viselkedését. Egy másik gyorsulásmérőt helyezünk az álló részre annak érdekében, hogy érzékeljük a szerszámgépről származó rezgést.

A merevség és csillapítás kiszámítása

Az eszköz lehetővé teszi saját merevségének és csillapításának előre és a megmunkálási folyamat során a kiszámított optimális értékre való beszabályozását, biztosítva a mindenkori optimális hangolást, mivel a rendszer sajátfrekvenciái és más feltételek a munkaterületen változnak. Tesszük ezt annak érdekében, hogy tompítsuk a munkadarab egy domináns rezgésmódját oly módon, hogy létrehozzuk az említett soros dinamikus csatolást vagy azt a csatolást, ami a folyamat során a munkadarabra ható közvetett kinetikus energiát eloszlatja.

Különféle üzemmódok vannak a beállítható szorítóeszköz szükséges csillapítási és merevség! paramétereinek beállításához. Fokozatosan közelítő vagy közvetlen megoldást lehet létrehozni az említett optimális soros dinamikus csatoláshoz vagy az említett kapcsoláshoz a megmunkálási folyamaton keresztül, vagy lehetséges pl. a korábbi mérésekből és / vagy szimulációkból származó keresési táblázatok használata. A jelen találmány lehetővé teszi az említett állórész és a mozgó asztal közötti hangolható csatolás félig aktív behangolását, így csak a merevség és a csillapító elemek beállításához szükséges energia, míg a disszipált energia a csatolás passzív elemein keresztül áramlik át.

CM © CM CM

Cl

W’

ÍN

Az említett optimális soros dinamikus csatolás minden vágási műveletnél (üregelés, köszörülés, esztergálás, marás, gyalulás stb.) hatékony, míg a megmunkálási folyamaton keresztüli csatolás olyan esetekben használható, amikor a megmunkálási műveletnek jelentős felharmonikusai vannak (marási művelet, aszimmetrikus fúrás, változó orsósebességü ideális fúrás stb.). Minden vágási folyamatnak sajátos spektruma van, beleértve a frekvenciacsúcsok két meghatározott sorozatát. Egyrészt az állandó csúcsok a művelet előtt csak a forgómozgások sajátfrekvenciáinak figyelembevételével becsülhetők meg. Másrészt, az öngerjesztett csúcsok akkor jelennek meg, amikor a folyamat előre nem látható módon fejeződik be, vagy elveszíti stabilitását. A domináns öngerjesztett csúcsot berezgési frekvenciának nevezzük.

• Az optimális soros dinamikus csatolás esetén az asztal és az állórész közötti relatív gyorsulási jelet kell használni a rögzített munkadarab sajátfrekvenciájának észlelésére működés előtt, külső gerjesztés alkalmazásával, pl. egy egyszerű kalapáccsal.

• Az asztalon, valamint az említett álló részen felvett gyorsulási jelek felhasználásával a rezgés fő berezgési frekvenciája rögzíthető úgy, hogy a megmunkálás során a forgómozgásokhoz közvetlenül kapcsolódó állandósult rezgési frekvenciákat teljes mértékben kizárjuk. A teszt során a hangolható befogóeszköz hajlamos elérni ezt a berezgési frekvenciát saját merevségének adaptív változtatásával. Mivel a berezgési frekvenciája közel van a rögzített munkadarab fő sajátfrekvenciájához, ezért közel optimális soros dinamikus csatolás érhető el. Az optimális csillapítást a változó csillapító elemek vezérlésével is elérhetjük. Az adaptív vezérlés iteratív módon megközelíti az optimális merevségi és csillapítási paramétereket a végrehajtott megmunkálási folyamat során.

• A másik üzemmódban a hangolható szorítóeszköz asztalára helyezett gyorsulási érzékelő rögzíti a működés közbeni megmunkálási spektrumot. A vágási folyamat forgó mozgásaival kapcsolatban meghatározza a jel említett fő periodicitását. Az állandósult harmonikusok figyelembevételével meghatározza a berezgési frekvenciáját és annak modulációit. A mozgó asztal merevsége úgy van beállítva, hogy a megmunkálási folyamaton keresztül csatolást biztosítson azzal, hogy az említett hangolható szorítóeszköz domináns rezgésmódja az említett berezgési frekvencia fő modulációjához tartozik. Ebben a működési módban üdvözlendő, ha a csillapítás drasztikusan növekszik, miután a merevséget optimálisan beállítottuk. A hangolás egy közvetlen hangolás az említett fő periodicitás és az említett berezgési frekvencia ismeretében.

Előnyök

Ennek a hangolható befogóeszköznek az a legfontosabb innovatív jellemzője, hogy képes csillapítani az eszközbe befogott rugalmas részekkel rendelkező munkadarabok rezgését anélkül, hogy bármilyen passzív csillapító eszközzel vagy érintésen alapuló csillapítóval, például támasszal lenne kapcsolatban. Ez lehetővé teszi, hogy a megmunkált felület teljesen hozzáférhető legyen a megmunkáláshoz.

A hangolható befogóeszköz saját maga hangolásával folyamatosan követheti a megmunkálás során befogott, rugalmas részekkel rendelkező munkadarab változó dinamikájának hatását.

Az eszközt továbbra is olcsó, félig aktív megoldásnak tekinthetjük bármely aktív rendszerhez képest, mivel a hangolható befogóeszköz csak merevség! és csillapítási paramétereit változtatja meg iteratív módon, miután a beállított paraméterekkel a hangolható befogóeszköz passzív eszközként működik, amely csak akkor használ energiát állandó mágneses fluxus létrehozására, ha az örvényáram-alapú lineáris csillapítást elektromágnes hozza létre.

A rajzok ismertetése

Rövid ismertetés a rajzokról

Az 1. ábra a hangolható befogóeszköz vázlatát mutatja a szerszámgépben történő megmunkálás során.

A 2. ábra a változó merevségű H-alakú rugó vázlatát mutatja, változó szélességű szárakkal.

A 3. ábra a változó merevségű konzolgerenda vázlatát mutatja.

A 4. ábra a változó csillapító elem három különböző megoldását mutatja.

Az 5. ábra a hangolható befogóeszköz egyik lehetséges kiviteli alakját mutatja.

A 6. ábra különböző hangolható befogóeszköz függőleges, vízszintes, beépített és felszerelhető elrendezéseit mutatja egy szerszámgépen.

A 7. ábra egy lehetséges megoldás mutat a hangolható befogóeszköz szabályozójának hangolási képességeire vonatkozóan.

CÖ rí rí b rí

A kiviteli alakok leírása

A hangolható 1 befogóeszköz egy lehetséges kiviteli alakjának vázlata az 1. ábrán látható. A 11 munkadarabot tartó befogóeszköz egy 2 állórészből áll, amely tartalmaz egy 2a álló alapot és egy külső 2b burkolatot, egy 3 mozgóasztalt, és egy 19 hangolható csatlakozást az álló és a mozgó alkatrészek között. A 3 mozgóasztal fő merevségét egy állandó merevségű 6 rugalmas elem adja, és az egyirányú szabad mozgást a mozgóasztal 27 relatív mozgásának irányában egy 21 vezetőelem biztosítja. Egy 4 gyorsulásmérő a 3 mozgóasztalhoz van rögzítve, míg egy másik 5 gyorsulásmérö a 2a álló alaphoz van rögzítve. A 2a álló alap interfészként működhet egy 10 szerszámgép és a hangolható 1 befogóeszköz között, vagy lehet a 10 szerszámgép része is. íly módon a 12 szerszám, a 26 rezgés irányba hajló 11 munkadarab, a 3 mozgóasztal, a 19 hangolható csatlakozás, a 2 állórész és a 10 szerszámgép zárt, soros eröáramot képeznek, amely soros dinamikus rendszert eredményez. A 19 hangolható csatlakozás tartalmaz egy 7 állítható merevségű elemet, pl. egy rugót és egy érintkezés nélküli örvényáram-alapú, 20 állítható csillapító elemet, amely 9 mágneseket és elektromosan vezető 15 lemezeket tartalmaz. Tehát a 2a álló alap és a 3 mozgóasztal közötti kapcsolat merevsége az állandó merevségű 6 rugalmas elem és a 7 állítható merevségű elem eredménye. A 3 mozgóasztalhoz rögzített 4 gyorsulásmérő és a 2 állórészhez csatlakoztatott másik 5 gyorsulásmérő képes felvenni a rendszer rezgéseit annak érdekében, hogy kiszámítsuk a szükséges merevségi és csillapítási paramétereket a 18 szabályozóegységben, amely viszont mozgató szervek segítségével beállíthatja a 7 állítható merevségű elemet és a 20 állítható csillapító elemet.

A 2. ábrán a 7 állítható merevségű elem egyik lehetséges kiviteli alakját javasoljuk, amelyben az változó merevségű rugalmas elem egy H alakú rugó. A 3 mozgóasztal és a 2 állórész ezen a 7 állítható merevségű elemen és a párhuzamos állandó merevségű 6 rugalmas elemeken keresztül kapcsolódnak. A 7 állítható merevségű elemnek két különböző szélességű 7.1, 7.2 szára van, két merőleges irányban, a 2. ábrán látható módon, úgy, hogy annak merevsége irányfüggö legyen. A 3 mozgóasztal mozgását egy 21 vezetőelem egyirányba kényszeríti, így a 7 állítható merevségű elem tájolásának megváltoztatása a kapcsolat merevségének változását eredményezi a mozgás irányában. Egy villanymotor vagy más hajtómű képes közvetlenül vagy egy áttétel segítségével megváltoztatni a 7 állítható merevségű elem szöghelyzetét.

W CM CM fi

A 3. ábrán bemutatott további lehetséges kiviteli alaknál az állítható merevségű elem egy 51 konzolgerenda, ahol az 52 megtámasztás helyét a 8 villanymotor megváltoztathatja az 52 megtámasztás helyén a 28b tengely irányó pozíciójának megváltoztatásával egy 24 meghajtórendszer segítségével, amely lehet golyós orsó vagy bármilyen más áttétel. A 3 mozgóasztalnak a 2 állórészhez viszonyított 27 relatív mozgásának irányát továbbra is a 21 vezetöelemek biztosítják. A vezetőelemek megvalósíthatók pl. görgőpályaként. A 2. és 3. ábra szerinti mindkét kiviteli alakban változó merevség érhető el egy tengely 28 szöghelyzetét beállító hajtóművel.

Három lehetséges kiviteli alakot javasolunk a 20 állítható csillapító elem csillapítási intenzitásának szabályozására. A 4. i) ábrán egy 54 állandó mágnesből álló 9 mágnes és az 53 acél burkolat, valamint egy elektromosan vezető 15 lemez van elrendezve úgy, hogy a 9 mágnes és a 15 lemez közötti rést az ábrán nyíllal jelzett 29b irányú relatív helyzettel lehet beállítani. A 9 mágnes és a 15 lemez az 1 befogóeszköz alkatrészeihez vannak rögzítve egymáshoz viszonyítva elmozdítható módon, tehát az elektromosan vezető 15 lemez az 54 állandó mágnes által indukált mágneses mezőben mozog, ami örvényáramot és az energia eloszlását eredményezi benne. A rés az ábrán jelzett 29b irányú változása befolyásolja az örvényáramok intenzitását a 15 lemezen, és változó intenzitású csillapítást eredményez a 9 mágnes és a 15 lemez relatív helyzetétől függően a jelzett 29b irányban.

Egy, a 4. ii) ábrán látható másik kiviteli alakban, a 20 állítható csillapító elem egy 9 mágneses párból áll, amelyek egy 54 állandó mágnesből és egy 53 acél burkolatból és egy elektromosan vezető 15 lemezből állnak. A 9 mágneseket és a 15 lemezt egymáshoz viszonyítva elmozdíthatóan rögzítjük az 1 befogóeszköz részein, így az elektromosan vezető 15 lemez az 54 állandó mágnesek által indukált mágneses mezőben mozog, ami örvényáramot és az energia eloszlását eredményezi benne. A 15 lemez helyzetét az ábrázolt 29b irányban beállíthatjuk a 9 mágnesekhez viszonyítva, így a 9 mágnesek és a 15 lemez közötti átfedési terület megváltozik, és így a kívánt változtatható csillapítási arányt kapjuk.

¢41

Ín ©

A 4. iii) ábrán bemutatott harmadik kiviteli alaknál a 9 mágnes egy 53 acél burkolattal ellátott 30 elektromágnest tartalmaz, amelyet tekercsben átfolyó árammal vezérlünk és amely az elektromosan vezető 15 lemezzel van elrendezve. A 20 állítható csillapító elem csillapítási aránya megváltoztatható a 30 elektromágnes tekercsein átáramló elektromos áram beállításával. Az elektromos áram változása megváltoztatja a mágneses mező intenzitását, amely megváltoztatja az örvényáramok intenzitását, tehát a 20 állítható csillapító elem csillapítási arányát.

A hangolható 1 befogóeszköz egy lehetséges kiviteli alakját az 5. ábrán javasoljuk. Az említett 1 befogóeszköz tartalmaz egy 2a álló alapot és egy külső 2b burkolatot, amelyek együttesen képezik a 2 állórészt, és tartalmaz továbbá egy 3 mozgóasztalt valamint egy, 21 vezetöelemként is funkcionáló, állandó merevségű 6 rugalmas elemeket tartalmazó hangolható csatlakozás. Az 1 befogóeszköz tartalmaz továbbá egy forgatható, H-alakú, irányfüggö és 7 állítható merevségű elemet és egy 20 állítható csillapító elemet, amely egy pár 9 mágnest és egy elektromosan vezető 15 lemezt tartalmaz. A 7 állítható merevségű elemet a 8 villanymotor elforgathatja a 24 meghajtórendszeren keresztül, és a tényleges 28 szöghelyzet a 16 enkóder-tárcsa alapján kiolvasható. A csillapító elem csillapítási arányát a 22 villanymotor beállíthatja úgy, hogy a 9 mágnesek helyzetét a 15 lemezhez viszonyítva a 25 golyósorsó megváltoztathatja az ábrázolt 29b irányban. A 15 lemez a 3 mozgóasztalhoz van csatlakoztatva, míg a mágnesek a 2 állórészhez vannak csatlakoztatva, így a 3 mozgóasztal relatív mozgása a 15 lemez relatív mozgását okozza a 9 mágnesekhez viszonyítva. Ez a relatív mozgás örvényáramot eredményez, amelynek intenzitása arányos a 15 lemez és a 9 mágnesek relatív sebességével és átfedési területével. A 4 gyorsulásmérőt a 3 mozgóasztalhoz, míg egy további 5 gyorsulásméröt a 2 állórészhez erősítik, hogy a rezgési gyorsulásokat meg lehessen mérni az optimális merevségi és csillapítási számítások bemenetéként.

A hangolható befogóeszköz egyik lehetséges kiviteli alakja állandó merevségű 6 rugalmas elemmel rendelkezik, acélból készült téglalap alakú lemezzel, amelynek legalább a felső széle közepén 0,12 mm-es keresztirányú elmozdulást kell mérni egy ugyanitt ható keresztirányú egységnyi erő hatására, amikor a téglalap alkú lemezt a hosszanti oldala mentén rögzítjük. A cserélhető H alakú, 7 állítható merevségű elem minimális és maximális működési merevsége között legalább nyolcszoros különbségnek kell lenni annak érdekében, hogy a megfelelő működési tartományban maradjunk, és a minimális merevség

CT CT

CT

CT működési irányban elérje a legalább 2000 N / mm-t. Ez lehetővé teszi, hogy a hangolható 1 befogóeszköz terheletlen 100-500 Hz frekvenciatartományban működjön. A 4. ii) ábrának megfelelő, 20 állítható csillapító elemben a vezető 15 lemez mentén, annak mindkét oldalán több 9 állandó mágnes van elrendezve, merőleges mágneses fluxust generálva a vezető 15 lemezben, míg a szomszédos és a vezető 15 lemez másik oldalon lévő 9 mágnesek ellentétes pólusokkal vannak elrendezve, ellentétes irányú mágneses fluxust eredményezve a vezető 15 lemezben. A vezető 15 lemeznek a 9 mágnesekhez viszonyított 27 relatív mozgása a hangolható 1 befogóeszköz fő rezgésmódjának irányában van. Az állandó merevségű 6 rugalmas elem, a vezető 15 lemez és a 9 mágnesek kétsoros elrendezése párhuzamosan, szimmetrikus elrendezésben van elhelyezve a H alakú rugó forgástengelyével.

A hangolható 1 befogóeszköz különféle irányokba orientálható a szerszámgép főorsójához képest. A 6. ábra négy különböző lehetséges, de nem kizárólagos elrendezést mutat az orientációk tekintetében. A 6. i) ábrán a hangolható 1 befogóeszköz a 10 szerszámgép beépített része, ahol a 3 mozgóasztal viszonylagos mozgása a vízszintes sík egyik irányába mutat. A 11 munkadarabot a hangolható 1 befogóeszközhöz rögzítik a szerszámgépekben szokásos módon. A 6. ii) ábrán a hangolható 1 befogóeszköz nem része a 10 szerszámgépnek, hanem a szerszámgép asztalhoz van rögzítve, míg a 3 mozgóasztal relatív mozgása a vízszintes sík egyik irányában lehetséges. A 6. iii) és a 6. iv) ábrán a hangolható 1 befogóeszköz a 10 szerszámgép beépített része vagy hozzá van erősítve, de a 3 mozgatható asztalnak a 2 állórészhez képesti relatív mozgása a függőleges sík egyik irányába lehetséges.

A hangolható befogóeszköz lehetővé teszi az optimális merevség és csillapítási paraméterek meghatározását az említett optimális soros dinamikus csatolás vagy a megmunkálási folyamaton keresztüli csatolás vagy bármely más előnyös módszer szerint. A 7. ábra a 18 szabályozóegységben megvalósított vezérlő-, illetve szabályozóalgoritmusok lehetséges foganatosítás! módját mutatja. Más előnyös módszer alkalmazása is lehetséges a soros dinamikus rendszer dinamikájának optimalizálása és ezáltal a 11 munkadarab rezgési amplitúdójának csökkentése érdekében. A 18 szabályozóegység az asztali 4 gyorsulásmérő és a másik alap 5 gyorsulásmérö segítségével veszi a 31 asztali gyorsulási jelet és a 32 alap gyorsulási jelet. A jelek előzetes feldolgozása a 33 elöB

W

Ö hs

W

CM

CM ft

CM

CM jelfeldolgozó egységben történik. A szabályozóegység kiválasztott működési módjától függően, azaz, hogy történik-e megmunkálási folyamat, a 18 szabályozóegység megmunkálás nélküli 39 vezérlésre és megmunkálás közbeni 50 szabályozásra képes. A megmunkálás nélküli esetekben a 18 szabályozóegység meghatározza a munkadarab domináns 26 rezgés irányát külső gerjesztés, pl. egy egyszerű kalapács segítségével. A 18 szabályozóegység szűrőket alkalmaz a 40 megmunkálás nélküli módokhoz és a 34 spektrum analízishez. Utána képes felismerni a munkadarab domináns 26 rezgés irányát a 35 domináns üzemmód-érzékelő egységgel. A 36 tartományon végzett megvalósíthatósági elemzése dönt arról, hogy lehetséges-e a hangolás. Ha nem, akkor a megmunkálás nélküli 39 vezérlés nem lehetséges, ha igen, akkor a paramétereket meghatározzák az optimális soros dinamikus csatolás eléréséhez a működés nélküli 37 hangolóegység által, míg a paraméterek beállítása a 38 paraméter-beállító egységben történik. A megmunkálás közbeni 50 vezérlés esetén 41 működési szűrőt használnak a 34 spektrum analizátor előtt. Az ismert 42 orsó-sebesség jelekkel a 43 stacionárius megoldás eltávolításával 44 meghatározzuk a domináns berezgési frekvenciáját és 45 kiszámoljuk modulációjukat. A döntést a 46 hangolás megvalósíthatósága alapján hozzuk meg, és az optimális soros dinamikus csatolást vagy a megmunkálási folyamaton keresztüli csatolást a 47 egységben érjük el. A merevséget és a csillapítást a 38 paraméter-beállító egységben állítjuk be a 47 egység szerint. A hangolás minőségét a 48 egységben határozzuk meg, amely új iterációs ciklust kezdeményezhet, vagy elfogadhatja a hangolást a 49 egységben.

Ipari alkalmazhatóság

A javasolt hangolható befogóeszköz a szerszámgépekre alkalmazható (6. ábra), mivel vagy magának szerszámgépnek a része, oly módon, hogy a fö munkadarab asztal (6. i) ábra) vagy a munkadarab oszlop (6. iv) ábra) funkcióját látja el, vagy különálló eszközként van rögzítve a munkadarab föasztalán (6. ii) ábra), vagy a munkadarab oszlopán (6. iii) ábra). Az összes konfigurációban a hangolható befogóeszköz kiküszöböli a rögzített munkadarab lényeges rezgési módjának hatásait. Változtatható hangolásának köszönhetően a javasolt hangolható befogóeszköz folyamatosan nyomon követheti a rugalmas részekkel rendelkező munkadarab domináns üzemmódjának változó jellegét. A javasolt találmány jelentősen megnövelheti az anyag eltávolítási sebességét, különösen a befogott munkadarab rugalmas részeinek a környezetében.

Claims (11)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Hangolható befogóeszköz (1) egy befogott munkadarab (11) rezgéseinek elnyomására, amely tartalmaz egy állórészt (2), amely a szerszámgép (10) asztalához van rögzítve, vagy magának a szerszámgép (10) asztalának a része, és egy mozgóasztalt (3), amely az állórészhez (2) kapcsolódik vezetőelemeken (21) keresztül, azzal jellemezve, hogy az állórész (2) és a befogott munkadarabot (11) rögzítő mozgóasztal (3) tartalmaz egy hangolható csatlakozást (19) állítható merevségű elemmel (7) és állítható csillapító elemmel (20), valamint gyorsulásmérök (5, 4) kapcsolódnak az állórészhez (2) és a mozgóasztalhoz (3).
2. 2. A 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a vezetöelem (21) egy görgőpálya.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a hangolható csatlakozás (19) állandó merevségű rugalmas elemekkel (6) van kombinálva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy az állandó merevségű rugalmas elem (6) acélból készült lemez.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy az állandó merevségű rugalmas elemek (6) és a vezetöelemek (21) az állórész (2) és a mozgóasztal (3) között vannak elrendezve.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a hangolható csatlakozás (19) állítható merevségű elemét (7) egy különböző szélességű szárakkal (7.1 és 7.2) rendelkező H alakú rugó és egy meghajtórendszer képezi (24).
7. 7. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a hangolható csatlakozás (19) állítható merevségű elemét (7) egy állítható megtámasztási

   Ml! IN rí W

   CítL ij 1«.'J!

   SZTNH-100346780 irt R, Ö?

   CM

   R pontnál (52) gömbcsavarral rendelkező konzolgerenda (51) és egy meghajtórendszer (24) képezi.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy az állítható csillapító elemet (20) a hangolható befogóeszköz (1) állórészéhez (2) rögzített mágnesek (9) valamint a mozgóasztalhoz (3) rögzített elektromosan vezető lemezek (15) képezik, amelyek között rés van kialakítva a megadott irányban (29b).
9. 9. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy az állítható csillapító elem (20) a hangolható befogóeszköz (1) állórészéhez (2) rögzített mágnessel (9) és mozgóasztalhoz (3) rögzített elektromosan vezető lemezzel (15) van kialakítva, amelyek között átfedési terület van kialakítva a megadott irányban (29b).
10. 10. A 8-9. igénypontok bármelyike szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a mágnes (9) acél burkolatból (53) és egy tekercsén átfolyó, változó villamos árammal rendelkező elektromágnesből (30) áll.
11. 11. Az 1. igénypont szerinti hangolható befogóeszköz (1), azzal jellemezve, hogy a gyorsulásmérőkhöz (4, 5), az állítható merevségű elemhez (7) és a hangolható csatlakozáson (19) lévő állítható csillapító elemhez (20) egy szabályozóegység (18) van csatlakoztatva.