本實(shí)用新型涉及數(shù)控加工領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)控機(jī)床的全方位智能減振刀具。此外，本實(shí)用新型還涉及一種包括上述全方位智能減振刀具的數(shù)控機(jī)床。

背景技術(shù)：

在機(jī)加工領(lǐng)域數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用，其具有較高的加工精度，但是在超精密數(shù)控切削加工過程中，刀具剛度不足及刀桿懸伸較長(zhǎng)等情況下，極易產(chǎn)生振動(dòng)，影響了加工精度和加工表面粗糙度，縮短了刀具使用壽命。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一般可采用高強(qiáng)度的新型材料來增加刀具質(zhì)量和靜剛度來防止顫振，但成本較高，且材料減振的減振效果較差，對(duì)于高精度加工達(dá)不到要求；或通過增大系統(tǒng)阻尼系數(shù)使得振動(dòng)的能量加速損耗，達(dá)到振幅迅速衰減的目的；或由一個(gè)自由質(zhì)量反復(fù)沖擊振動(dòng)體而消耗其振動(dòng)的能量，進(jìn)而達(dá)到減振目的；或利用附加質(zhì)量的動(dòng)力作用，使彈性元件加在主系統(tǒng)的力與干擾力盡量平衡來減弱振動(dòng)。上述減振方式均會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，且需要在刀具上加工出空腔，將減振裝置內(nèi)置于刀具上，犧牲刀具的靜剛度；以上振動(dòng)控制技術(shù)反應(yīng)速度比較慢且作用頻域較窄，系統(tǒng)參數(shù)一旦設(shè)定就很難更改，無法適應(yīng)振動(dòng)形式不斷變化的加工。

因此，如何提供一種具有較高強(qiáng)度、精度和反應(yīng)速度的全方位智能減振刀具是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)控機(jī)床的全方位智能減振刀具，具有較高強(qiáng)度、精度和反應(yīng)速度。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種包括上述全方位智能減振刀具的數(shù)控機(jī)床，具有較高強(qiáng)度、精度和反應(yīng)速度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種數(shù)控機(jī)床的全方位智能減振刀具，包括刀柄和刀頭，所述刀柄的一端用于連接刀架，所述刀柄的另一端用于連接刀頭，所述刀柄側(cè)面安裝有用于檢測(cè)所述刀柄振動(dòng)變形的壓電薄膜傳感器，所述刀柄側(cè)面還安裝有根據(jù)所述壓電薄膜傳感器的檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述刀柄反向振動(dòng)變形的壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器相對(duì)設(shè)置，還包括通信連接所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器的控制器。

優(yōu)選地，所述刀柄具體為圓柱刀柄，所述圓柱刀柄的底面分別連接所述刀架和所述刀頭，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器安裝于所述圓柱刀柄的側(cè)面。

優(yōu)選地，包括均勻安裝于所述圓柱刀柄側(cè)面的多個(gè)所述壓電薄膜傳感器，還包括分別與每個(gè)所述壓電薄膜傳感器相對(duì)設(shè)置的多個(gè)所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器。

優(yōu)選地，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器交替安裝于所述圓柱刀柄側(cè)面。

優(yōu)選地，包括三個(gè)所述壓電薄膜傳感器和三個(gè)所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)所述壓電薄膜傳感器安裝于所述圓柱刀柄正下方。

優(yōu)選地，所述刀柄具體為長(zhǎng)方體刀柄，所述長(zhǎng)方體刀柄相對(duì)的兩底面分別連接所述刀架和所述刀頭，所述壓電薄膜傳感器和所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器安裝于所述長(zhǎng)方體刀柄的側(cè)面。

優(yōu)選地，包括兩個(gè)所述壓電薄膜傳感器和兩個(gè)所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)所述壓電薄膜傳感器安裝于所述長(zhǎng)方體刀柄位于正下方的側(cè)面，另一個(gè)所述壓電薄膜傳感器安裝于所述長(zhǎng)方體刀柄位于側(cè)方的側(cè)面。

優(yōu)選地，所述壓電薄膜傳感器具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜傳感器，所述壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器。

本實(shí)用新型還提供一種數(shù)控機(jī)床，包括刀架以及安裝于所述刀架的全方位智能減振刀具，其特征在于，所述全方位智能減振刀具具體為上述任意一項(xiàng)所述的全方位智能減振刀具。

優(yōu)選地，所述數(shù)控機(jī)床具體為三維切削數(shù)控機(jī)床。

本實(shí)用新型提供一種全方位智能減振刀具，包括刀柄和刀頭，刀柄的一端用于連接刀架，刀柄的另一端用于連接刀頭，刀柄側(cè)面安裝有用于檢測(cè)刀柄振動(dòng)變形的壓電薄膜傳感器，刀柄側(cè)面還安裝有根據(jù)壓電薄膜傳感器的檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)刀柄反向振動(dòng)變形的壓電薄膜啟動(dòng)器，壓電薄膜傳感器和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器相對(duì)設(shè)置，還包括通信連接壓電薄膜傳感器和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器的控制器。

工作過程中，振動(dòng)會(huì)使刀柄彎曲，進(jìn)而使壓電薄膜傳感器變形，由于壓電薄膜材料的正壓電效應(yīng)，壓電薄膜傳感器內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使電荷聚集，產(chǎn)生電信號(hào)，并發(fā)送至控制器?？刂破鲗㈦娦盘?hào)反饋放大后，在壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器上施加驅(qū)動(dòng)電壓，由于壓電薄膜材料的逆壓電效應(yīng)，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器將產(chǎn)生使刀柄反向彎曲的力矩，從而使刀柄回復(fù)到平衡狀態(tài)。

通過壓電薄膜傳感器即時(shí)感知刀柄不斷變化的振動(dòng)變形，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器同步產(chǎn)生與刀柄變形方向相反的力矩，以此達(dá)到抑制全方位智能減振刀具振動(dòng)的目的。產(chǎn)生較小的噪音，且不會(huì)破壞全方位智能減振刀具結(jié)構(gòu)，保證全方位智能減振刀具的強(qiáng)度，并提高加工精度、加工表面粗糙度、響應(yīng)頻帶寬、振動(dòng)控制的反應(yīng)速度和適應(yīng)性。

本實(shí)用新型還提供一種包括上述全方位智能減振刀具的數(shù)控機(jī)床，由于上述全方位智能減振刀具具有上述技術(shù)效果，上述數(shù)控機(jī)床也應(yīng)具有同樣的技術(shù)效果，在此不再詳細(xì)介紹。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所提供的全方位智能減振刀具的一種具體實(shí)施方式的主視示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所提供的全方位智能減振刀具的一種具體實(shí)施方式的側(cè)視示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供一種數(shù)控機(jī)床的全方位智能減振刀具，具有較高強(qiáng)度、精度和反應(yīng)速度。本實(shí)用新型的另一核心是提供一種包括上述全方位智能減振刀具的數(shù)控機(jī)床，具有較高強(qiáng)度、精度和反應(yīng)速度。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本實(shí)用新型所提供的全方位智能減振刀具的一種具體實(shí)施方式的主視示意圖；圖2為本實(shí)用新型所提供的全方位智能減振刀具的一種具體實(shí)施方式的側(cè)視示意圖。

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的全方位智能減振刀具，包括刀柄3和刀頭4，刀柄3的一端用于連接刀架，刀柄3的另一端用于連接刀頭4。刀柄3的側(cè)面安裝有壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1，兩者相對(duì)設(shè)置，同時(shí)還通信連接控制器。壓電薄膜傳感器2用于檢測(cè)刀柄3振動(dòng)變形，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1根據(jù)壓電薄膜傳感器2的檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)刀柄3反向振動(dòng)變形?？刂破鳛橛糜诮邮招盘?hào)并發(fā)出控制信號(hào)的實(shí)體結(jié)構(gòu)，多種裝置均能實(shí)現(xiàn)上述功能。

工作過程中，振動(dòng)會(huì)使刀柄3彎曲，進(jìn)而使壓電薄膜傳感器2變形，由于壓電薄膜材料的正壓電效應(yīng)，壓電薄膜傳感器2內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使電荷聚集，產(chǎn)生電信號(hào)，并發(fā)送至控制器。控制器將電信號(hào)反饋放大后，在壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1上施加驅(qū)動(dòng)電壓，由于壓電薄膜材料的逆壓電效應(yīng)，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1將產(chǎn)生使刀柄3反向彎曲的力矩，從而使刀柄3回復(fù)到平衡狀態(tài)，從而對(duì)即時(shí)變形進(jìn)行即時(shí)調(diào)整。

通過壓電薄膜傳感器即時(shí)感知刀柄不斷變化的振動(dòng)變形，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器同步產(chǎn)生與刀柄變形方向相反的力矩，以此達(dá)到抑制全方位智能減振刀具振動(dòng)的目的。產(chǎn)生較小的噪音，且不會(huì)破壞全方位智能減振刀具結(jié)構(gòu)，保證全方位智能減振刀具的強(qiáng)度，并提高加工精度、加工表面粗糙度、響應(yīng)頻帶寬、振動(dòng)控制的反應(yīng)速度和適應(yīng)性。

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的全方位智能減振刀具，刀柄3可以有多種形狀，具體為圓柱刀柄，圓柱刀柄的兩底面分別連接刀架和刀頭4，壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1安裝于圓柱刀柄的側(cè)面?？稍O(shè)置多個(gè)壓電薄膜傳感器2，多個(gè)壓電薄膜傳感器2均勻安裝于圓柱刀柄側(cè)面，還包括多個(gè)壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1，分別與每個(gè)壓電薄膜傳感器2相對(duì)設(shè)，即包括多組壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1，每組壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1均相對(duì)設(shè)置，能夠從多個(gè)方向上檢測(cè)振動(dòng)變形并進(jìn)行回復(fù)。且壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1交替安裝于圓柱刀柄側(cè)面，提高穩(wěn)定性。

具體地，包括三個(gè)壓電薄膜傳感器2，相鄰的兩個(gè)壓電薄膜傳感器2之間呈120度角，其中一個(gè)壓電薄膜傳感器2安裝于圓柱刀柄正下方。還包括三個(gè)壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1，相鄰的兩個(gè)壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1之間呈120度角，其中一個(gè)壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1安裝于圓柱刀柄正上方?？筛鶕?jù)情況調(diào)整壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1的數(shù)量和設(shè)置方式，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

刀柄3還可以為長(zhǎng)方體刀柄，長(zhǎng)方體刀柄相對(duì)的兩底面分別連接刀架和刀頭4，壓電薄膜傳感器2和壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1安裝于長(zhǎng)方體刀柄的側(cè)面。即連接刀架和刀頭4的兩面為長(zhǎng)方體刀柄的兩個(gè)底面，其余四個(gè)面為側(cè)面。包括兩個(gè)壓電薄膜傳感器2和兩個(gè)壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1，一個(gè)壓電薄膜傳感器2安裝于長(zhǎng)方體刀柄位于正下方的側(cè)面，另一個(gè)壓電薄膜傳感器2安裝于長(zhǎng)方體刀柄位于側(cè)方的側(cè)面。壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1與壓電薄膜傳感器2相對(duì)設(shè)置。

根據(jù)上述各具體實(shí)施方式提供的全方位智能減振刀具的基礎(chǔ)上，壓電薄膜傳感器2具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜傳感器，壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器1具體為聚偏氟乙烯壓電薄膜驅(qū)動(dòng)器。聚偏氟乙烯材質(zhì)具有柔韌性高、密度低、阻抗低和壓電電壓常數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，也可采用其他材質(zhì)，如陶瓷壓電薄膜等，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

除了上述全方位智能減振刀具，本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式還提供一種包括上述全方位智能減振刀具的數(shù)控機(jī)床，該數(shù)控機(jī)床其他各部分的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。

具體地，上述數(shù)控機(jī)床可以是三維切削數(shù)控機(jī)床。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的數(shù)控機(jī)床及其全方位智能減振刀具進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。