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　　压电刀柄系统能够将单刃深孔钻头切削功率提高60％以上，且不会有切削刃磨损、不会降低深孔加工质量
　　使用了压电减振刀柄（adaptronischen Werkzeughalter）之后，能够明显地降低单刃深孔加工刀具振动，从而也可以保证质量不变情况下大大提高深孔钻削时进给速度。压电减振刀柄由于其切削加工过程很高适应匹配能力为提高生产能力提供了一个很好解决方案。
　　深孔加工一种加工长径比（l/d）最大可达250加工方法。加工长径比较大孔时，当切削速度达到一定数值时，由于刀具特殊细长结构常常会产生动态不稳定现象。由此而带来振纹不仅影响了深孔加工质量，也缩短了深孔加工刀具寿命。本文将介绍具有缓解、衰减扭振功能压电减振刀柄研发试验情况，以及由此而得到生产过程稳定性。
　　金属切削加工，例如深孔钻削加工，提高进给量以减少机动加工工时一个非常重要目标。但，大多数情况下却会遇到刀具机床振动问题，从而使得进一步提高生产能力遇到了很大阻力。从刀具方面来讲，通过使用心架或者跟刀架措施来减小刀具弯曲影响；但迄今为止一直没有很好办法来缓解扭矩要求振动。
　　为了缓解扭振对提高生产能力限制问题，ISF切削加工研究所研发了一种压电式刀柄装置。由于压电式刀柄系统有着很高按照加工过程自动匹配性能，因此这一方案提高深孔加工生产能力方面提供了很大潜力。这一系统研发过程，需要能够简单方便集成到现有机床系统之，结构紧凑、自给自足功能单元。
　　由于自振原因，深孔钻削装置振动频率很大，而深孔钻削装置空间大小又不能太大，无法使用一般减振装置、缓冲装置。随着减振作用处距最大振幅位置之间距离增加，钻孔深度逐渐增加时候减振作用也逐步下降。而解决这一问题方案就采用一种具有扭转特性深孔钻头装夹工具；从而实现整个深孔钻削刀具长度上振动频率恒定不变，以至于钻到最大深度时还能够从振动过程回收一定能量。
　　研发系统一个将机床主轴刀具连接起来离合装置。这种“离合器”式结构使得机床主轴刀具之间相对移动成为可能。而对机床主轴刀具之间相对移动缓冲缓解有利于实现深孔钻削过程稳定性。这一系统由两个可以相对旋转、相互套接一起“联轴器”型零件组成。机床、刀具各半联轴器圆柱形缝隙，充满了具有磁阻、用于扭矩传递液体（MRF）。一般情况下，利用具有承载能力硅油做磁阻液；其可磁化金属微粒呈散乱排列状。受到磁场作用后，这些金属颗粒整齐按照磁场磁力线方向排列起来形成了一条“金属链”。
　　利用电流强度对减振缓冲性能进行调节
　　由于金属链形成，使得磁阻液金属链之间流动比较困难，磁阻液粘度也发生了变化。这种性能可以液态几乎呈固态之间进行调节。
　　实际应用时，充满MRF磁阻液空间安装有产生磁场所需线圈。通过对电流强度调节，可以调节所需压电减振强度性能。而调节方式取决于不同深孔钻削过程。出现扭矩引起扭振时，可以起动制动两种状态之间调节离合连接“软硬”，从而将内部摩擦转化为热量。为了采集当前工况数据，即采集当前扭振振动数据，深孔钻头压电式刀柄安装了加速度传感器。安装传感器呈180°配置，以便能够可靠察觉到出现扭振振动。加速度传感器将深孔加工过程检测到数据经无线信号传送装置（Telemetrie）发送给检测控制计算机，由它对检测到信号进行处理。检测信号处理计算机，会对加速度传感器发送来信号进行过程分析。根据分析结果，系统能够自动对励磁电流进行调节，从而实现机械系统调整使得深孔钻削过程更加稳定。调整后效果再次被加速度传感器所监测，从而完成了一个闭式控制循环。
　　为使实现深孔钻削过程稳定性定量化控制，这一解决方案还研发了第二种装夹深孔钻头刀具夹持器；它同样也具有采集钻削过程状态数据功能。这第二级刀柄，同样也安装了加速度传感器无线数据传送系统。利用这一压电刀柄也按照第一种刀柄相同切削参数进行了试验；即一系列扭振水平检测试验有着相同试验条件。
　　两种刀柄一系列对比试验数据都由检测计算机进行数据评判。评判依据传感器检测到电压数据，将这些数据进行换算可以实现一系列检测数据对比。钻削过程状态用10kHz频率进行检测，每个传感器、每秒钟1组10000个数据为1个单位传递给数据分析软件。基于这些数据，Fast-Fourier-Transformation软件对整个信号自振频率部分进行分析。根据频率分析结果，可以确定某一信号否一个扭振信号（干扰信号），或者单个频率峰值信号否已经得到了衰减。
　　深孔钻头自振频率测定
　　根据对所使用钻削刀具扭转振动自振频率关系分析，可以确定采集扭转振动强度非常有意义频率范围。通过对扭转曲线下不同钻孔过程面积计算，能够对不同试验系列数据进行比较。因为不同进给速度下有不同机动工时，所以要对这些数据进行标准化处理。
　　完成数据评判之后，可以开始对压电式刀柄使用情况按照钻削过程进行调节。理想情况能够对刀具夹持器传递扭矩进行调节，使得机械系统有几种变型，以便通过几种不同等级机械系统变型将自振频率推移，从而使得深孔钻削过程更加稳定。
　　三种方案试验验证
　　除了上面介绍扭转振动衰减方案以外，还有一种减少扭振方案就简单“电流减半”法，即只要发现了扭转振动，就把电流强度减少一半。但这一减半措施始终保持深孔钻削系统有足够输出扭矩。当扭矩振动消失以后，才重新回复到原来设定值。除了电流调节工况以外，这种压电式刀柄还辅助最大电流强度下工作，以便能够采集到没有扭转振动时扭转振动衰减潜力。下面将分别介绍一下三种不同减振方案减振效果。三种不同减振方案检测试验条件都相同，使用同一类型深孔加工刀具。钻削时切削工艺参数选用生产厂家推荐数值，被加工材料34CrNiMo6，材料编号为1.6582。
　　通过相同切削参数下加工时序对比，可以清楚看到使用了压电刀柄减振方案明显衰减了深孔钻削时第一次扭振；即把钻削开始时出现扭转振动几乎全部衰减。同时，接近钻削过程结束时出现第二次扭转振动范围也明显衰减了。
　　扭振衰减改进最大采用非调节式压电刀柄（恒定最大电流强度，最大传递扭矩）切削速度为70?m/mim，每转进给量为0.02?mm时，扭振衰减率达62％。对于可调节压电刀柄，切削速度为70?m/mim，每转进给量为0.03?mm时扭振衰减率可达55％。相比较，使用压电刀柄之后切削速度50?m/min70?m/min时优点最明显。各种进给量情况下对扭转振动强度测试表明：小进给量条件下对稳定深孔钻削过程有着很好作用。横向比较得出结果：使用了可调节压电刀柄后切削速度50m/min、进给量0.05mm时有着比刚性刀具进给量0.03mm时更好深孔加工稳定性。由此可以得出结论：使用压电刀柄之后，这一深孔加工条件下生产效率可以提高67％，而且不会出现类似刀具磨损增加、深孔加工质量降低等不良影响。
　　压电式刀柄降低扭矩突变引起振动
　　使用了压电式刀柄之后可以明显降低深孔加工时切削扭矩突变而引起振动，能够保证生产过程稳定性同时明显提高进给量。但，不所有深孔加工工况下都采用可调节压电刀柄能够得到最好效果，有些工况下采用不可调节压电刀柄反而更好。这一点也通过压电刀柄调节、控制程序语言得到了注明，多层次调节控制程序有着比简单调节控制程序更大提高效率潜力。从而也提供了付出不多情况下得到更好结果：深孔加工有着更大优化潜力可以挖掘。
　　
　　
　　信息来源：MM10-13 总536期