SE519487C2 - Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvning - Google Patents
Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvningInfo
- Publication number
- SE519487C2 SE519487C2 SE9803607A SE9803607A SE519487C2 SE 519487 C2 SE519487 C2 SE 519487C2 SE 9803607 A SE9803607 A SE 9803607A SE 9803607 A SE9803607 A SE 9803607A SE 519487 C2 SE519487 C2 SE 519487C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- tool holder
- active element
- embedded
- actuator
- vibrations
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/005—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
- B23B29/02—Boring bars
- B23B29/022—Boring bars with vibration reducing means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/304312—Milling with means to dampen vibration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/304424—Means for internal milling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T82/00—Turning
- Y10T82/25—Lathe
- Y10T82/2585—Tool rest
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Turning (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Description
20 25 30 35 40 519 487 2 styckets perspektiv, och i radiell riktning, dvs radiellt sett ur arbetsstyckets perspektiv. Den radiella riktningen är således vinkelrät 7 mot skärhastighets- riktningen. Det finns inga kända lösningar för reduktion av verktygsvibratio- ner vid borrande svarvning. Däremot har försök gjorts att lösa motsvarande problem vid utvändig svarvning. Excitationskraftema vid utvändig svarvning motsvarar ungefär excitationskrafterna vid borrande svarvning, men det finns väsentliga skillnader i verktygshållamas respons eftersom deras utformning skiljer sig åt.
I US-4 409 659 visas ett exempel på en aktiv styrning av verktygsvibratio- nerna vid utvändig svarvning. En ultraljudsaktuator är anordnad på verktyget och skapar motvibrationer i verktyget. Aktuatoms drivström styrs i beroende av fysiska parametrar som mäts och med hjälp av aktuatorns arbete hålls inom definierade gränser. Denna konstruktion är klumpig eftersom aktuatom utgör en förhållandevis stor komponent som måste monteras utanpå en lämplig yta hos verktyget. Dessutom är riktningsverkan av en ultraljudsaktuator inte helt distinkt.
I JP-63 180 401 visas en helt annan lösning, vid utvändig svarvning, där aktu- atorn är inbyggd i verktygshållaren som håller ett svarvskär. Ett lateralt genomgående hål med rektangulärt tvärsnitt är upptaget i verktygshållaren. En piezoelektrisk aktuator är i serie med en lastdetektor inspänd mellan de väggar som avgränsar hålet i verktygshållarens längdriktning. Lastdetektom avkänner vibrationerna och används även styrenhet for att via aktuatom alstra motvibrationer som reducerar den dynamiska rörelsen. Denna konstruktion medför ett kraftigt ingrepp i verktygshållaren och visar samtidigt att kon- struktören inte haft kunskap om excitationsprocessenskäma. Ingreppet mot- verkar nämligen syftet med konstruktionen genom att det reducerar verktygs- hållarens styvhet i de viktigaste riktningarna, framför allt vertikalt, vilket i sig medför större vibrationsproblem alternativt medför att verktygshållarens dimensioner måste ökas väsentligt för att styvheten skall bibehållas. Vid utvändig svarvning skapar det roterande verktyget en nedåtriktad kraft på skäreggen. När eggen håller emot bryts material loss från arbetsstycket. Där- vid uppkommer huvuddelen av vibrationerna. I J P-63 180 401 tänker man sig istället från att arbetsstyckets yta är ojämn (vågmönstrad) och därigenom huvudsakligen exciterar verktygshållaren i dess längdriktning. Via aktuatom alstrar man en svängning i motfas mot vågmönstret och uppnår därigenom ett konstant skärdjup.
Det finns således ett behov av en lösning som styr de mest väsentliga vibra- tionema, som är anpassad för borrande svarvning och som ger minimal nega- 10 15 20 25 30 35 40 519 487 3 tiv påverkan, såsom slaymmande utskott eller dynamiskt försvagande ingrepp, och ändå har god verkan.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en väl fungeran- de metod och en väl fungerande anordning for styrning av vibrationer vid borrande svarvning. Ändamålet uppnås med en anordning respektive en metod enligt uppfinningen såsom den definieras i patentkrav 1 respektive 7.
Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en för vibrations styrning inrättad verktygshållare. Ändamålet uppnås med en verktygshållare enligt patent krav 10.
Idén att enligt uppfinningen bädda in åtminstone ett aktivt element i verktygs- hållaren innebär ett minimalt ingrepp i verktygshållaren och utnyttjar sam- tidigt det aktiva elementets snabbhet och dimensionsförändringsförrnåga på ett optimalt sätt. lnbäddningen har även fördelen att anordningen är använd- bar i praktiken eftersom den är skyddad mot skärvätskor och spån. Förutom att de kända anordningama inte är utformade för borrande svarvning är de utformade på ett sätt som möjligen gör dem användbara for laboratoriebruk men inte i industriverksamhet.
Anordningen enligt uppfinningen är vidare inrättad att bibringa verktygshålla- ren ett vridande moment genom placeringen av det (de) aktiva elementet(-en).
Det motsvarande aktuatorelementet i JP-63 180 401 är medvetet anordnat så att dimensions förändringen sker utmed verktygshållarens längdaxel, vilket inte ger något vridande moment. Det beror på en ofiillständig föreställning om vad som primärt orsakar vibrationsproblemen. Man har således inte insett att de viktigaste excitationskraftema har helt andra riktningar än parallellt med verktygshållarens längdaxel. Även med den insikten är emellertid konstruk- tionen enligt JP-63 180 401 inte enkelt anpassningsbar för någon annan mon- tering än den visade. 10 15 20 25 30 35 40 519 487 4 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen och ytterligare fördelar med den kommer att beskrivas närmare nedan genom utföringsexempel under hänvisning till de åtföljande ritningar- na, där: fi g l schematiskt i en perspektivvy visar en uppsättning med arbetsstycke och verktygshållare med ett monterat verktyg; fig 2 schematiskt i en perspektivvy visar en utföringsfonn av verktygshålla- ren med monterat verktyg enligt uppfinningen; fig 3 schematískt i en perspektivvy visar en annan utföringsform av verktygshållaren med monterat verktyg enligt uppfinningen; och fi g 4 visar ett blockschema över en utföringsform av en återkopplad styr- ning enligt uppfinningen.
BESKRIVNING Av EN UTFÖRINGSFORM Vid borrande svarvning anordnas ett arbetsstycke l i svarven och drivs att rotera med en viss skärhastighet. Här anges rotationsriktningen med en pil A.
Ett svarvverktyg 3, som benänines skär, är i stort sett stumt monterat på en verktygshållare 5, som benärnnes svarvbom. För att avlägsna material från arbetsstycket l förs svarvbommen 5 i en matningsriktning, som anges med en pil B. Med 7 betecknas svarvbommens 5 huvud, som är mot den främre änden avsmalnande utformat.
En föredragen utförings form av anordningen enligt uppfinningen visas i fig 3. Den innefattar en styrenhet 33, två aktuatorer 25, 27 och två sensorer, eller sensorelement, 29, 31. Aktuatorerna 25, 27 innefattar aktiva element, vilka här utgörs av piezokeramelement. Ett piezokeramelement kan i sin tur vara utfört som en enhet eller med fördel vara uppbyggt som en så kallad stack och/eller av flera delelement. Således kan elementet vara en solid kropp eller flera individuella men sammansatta och samverkande kroppar. De aktiva ele- menten 25, 27 karaktäriseras av att de ändrar dimension när en elektrisk spän- ning anbringas över dem. Dimensionsförändringen står i ett förhållande till spänningen. De aktiva elementen 25, 27 är inbäddade, och närmare bestämt ingjutria, i verktygshållarens 5 kropp. Ingjutningen utförs genom att det för varje aktivt element 25, 27 utformas en urtagning i verktygshållarens 5 kropp, varefter det aktiva elementet 25, 27 placeras däri och gjuts över. Det aktiva 10 15 20 25 30 35 40 519 487 5 elementet 25, 27 limmas företrädesvis mot urtagningens bottenyta. Piezo- keramelementen 25, 27 är inbäddade tämligen grunt, eller ytnära, i verktygs- hållaren 5, dvs nära dess mantelyta.
Sensorema 29, 31 utgörs av piezoelektriska kristaller som alstrar en elektrisk spänning när de utsätts för kraftpåverkan. Även sensorema 29, 31 är före- trädesvis ingjutna på samma sätt som de aktiva elementen 25, 27. Styrenheten 33 är via en ledning 35, som innehåller ett flertal ledare, och en på svarv- bommen 5 monterad kontakt 37 ansluten till sensorerna 29, 31 och aktuato- rerna 25, 27. Av tydlighetsskäl visas i svarvbommen 5 enbart de ledare 39, 41 som är anslutna till den ena aktuatom 25, men ledare finns givetvis även till den andra aktuatorn 27 och till sensorema 29, 31. Ledarna 39, 41 är också ingjuma i verktygshållaren 5.
Den huvudsakliga dynamiska kraftpåverkan på svarvbommen har torsions- karaktär. Piezokeramelementen 25, 27 är plattformigt och långsträckt utfor- made. Genom att anordna dem snett såsom visas i fig 3, dvs med sin längdled skmvformigt utsträckt kring svarvbommens 5 centrumaxel, är de väsentligen parallella med torsionskrafternas resultanter i svarvbommens 5 kropp. Sen- sorema 29, 31 är anordnade på motsvarande sätt i svarvbommens huvud 7.
I en alternativ utföringsform som visas i fig 2 används fyra aktiva element 9, ll, 13, 15 och fyra sensorer 17, 19, 21, 23, vilka är parvis motstående och parallellt anordnade, i form av två sensorpar 17 och 19 respektive 21 och 23 och två par aktiva element 9 och ll respektive 13 och 15. De aktiva elemen- ten 9, ll i det första paret är anordnade i motstående sidopartier av svarv- bommen 5. De aktiva elementen 13, 15 i det andra paret är anordnade i ett övre respektive ett nedre parti av svarvbommen 5. Sensorerna 17, 19, 21, 23 är anordnade på motsvarande sätt framför de aktiva elementen 9, ll, 13, 15 i svarvbommens 5 huvud 7.
Vibrationsstymingen utförs enligt följande. På grund av arbetsstyckets 1 rota- tion ger spånbrytningsprocessen upphov till en sett ur arbetsstyckets perspek- tiv tangentiellt riktad kraft som verkar på skäret 3. På grund av att skäreggen ligger på avstånd från svarvbommens 5 centrumaxel alstras ett vridande moment, vilket yttrar sig som en torsionskraft i svarvbommen 5. Samtidigt utsätts skäret 3 och svarvbommen 5 för, sett ur arbetsstyckets perspektiv radi- ellt respektive axiellt riktade krafter, varav den sistnämnda uppkommer på grund av mätningen i pilens B riktning. De radiellt och axiellt riktade kraf- terna ger upphov till vridande moment i form av böjning. På grund av spån- brytningsprocessens karaktär är nämnda krafter varierande, varför vi uppfattar 10 15 20 25 30 35 40 519 487 6 svarvbommens 5 rörelser, som är ett resultat av nämnda krafter, som meka- niska vibrationer. Vibrationema finns i alla riktningar, men torsionsvibratio- nerna är dominerande.
För utföringsforrnen i ñg 3. gäller följande. Svarvbommens 5, och framför allt huvudets 7 vibrationer avkänns medelst sensorema 29, 31, vilka utsätts för omväxlande drag- och tryckkrafter. De piezoelektriska sensorema alstrar som svar på drag- och tryckkrafterna sensorsignaler i form av växelspärrningar.
Styrenheten 33 detekterar sensorsignalerna och alstrar i relation till dem styr- signaler i form av styrspärmingar, som styrenheten matar till akuatorema 25, 27 och närmare bestämt till piezokeramelementens 25, 27 ändar. Piezo- keramelementen 25, 27 utvidgar sig mer eller mindre i längdled i beroende av styrsignalemas frekvenser och amplituder. Piezokeramelementens 25, 27 längdförändringar bibringar genom piezokeramelementens 25, 27 placering svarvbommen 5 vridande moment som alstrar torsionskrafter i svarvbommens 5 kropp. Kraftöverföringen till materialet i svarvbommens 5 kropp sker helt eller huvudsakligen via piezokeramelementens 25, 27 kraftformedlingsytor.
Kraftförrnedlingsytorna utgörs av piezokeramelementens 25, 27 gavelytor vid deras ändar och anligger direkt mot ytor i Svarvbommens 5 kropp. Kraftöver- föringen fungerar väl tack vare att piezokeramelementen 25, 27, i denna ut- föringsform, är inbäddade så att deras samtliga begränsningsytor anligger direkt mot materialet i svarvbommens 5 kropp. Styrenheten 33 har till uppgift att alstra sådana styrspärmingar att de av piezokeramelementen 25, 27 intro- ducerade torsionsvibrationema ligger i motfas mot de vid svarvoperationen alstrade torsionsvibrationema så att svarvbommens 5 resulterande torsions- vibrationer minskas.
Den i fig 2 visade utförings formen fungerar på motsvarande sätt som den i fig 3 visade utförings formen. Skillnaden mellan utföringsformerna är pla- ceringen av sensorema och aktuatorerna. I utföringsforrnen i fig 2 motverkas i första hand vibrationer i svarvbommens 5 sidled respektive upp och ner. Styr- ningen utförs av styrenheten 33, som är ansluten till alla sensorema 17, l9, 21, 23 och aktuatorema 9, ll, 13, 15. I denna utföringsforrn bibringas svarv- bommen 5 vridande moment som motverkar de böj ande krafter som åstad- kommes av de radiellt och axiellt riktade excitationskrafterna. Såväl i denna som den andra utföringsforrnen är piezokeramelementen 25, 27 belägna på avstånd från svarvbommens 5 centrumaxel I-I. Med uttrycket "på avstånd från centrumaxeln" avses generellt att piezokeramelementens 25, 27 geometriska centrumaxlar inte sammanfaller med Svarvbommens 5 geometriska centrum- axel. Om centrumaxlama skulle sammanfalla så skulle inget vridande moment åstadkommas utan enbart en ren längdförändring av svarvbommen 5. 10 15 20 25 30 35 40 519 487 Styrenheten 33 är valbar bland många olika typer, exempelvis analog, åter- kopplad styrenhet, konventionell PID-regulator, adaptiv regulator eller någon annan, i en aktuell tillämpning lämplig styrenhet. Styrenheten strävar före- trädesvis efter att styra vibrationerna mot ett optimalt tillstånd. Styrningen kan exempelvis innebära att minimera vibrationerna i någon eller alla riktningar, varvid det optimala tillståndet kan vara helt utsläckta vibrationer. Det finns många kända styralgoritrner att välja bland. Strävan är att finna den mest effektiva för tillämpningen.
En föredragen utforingsforrn av det styrsystem som styrenheten 33, senso- rema 29, 3l och piezokeramelementen 25, 27 tillsammans utgör är åter- kopplad och baserad på en så kallad "Filtered-X LMS-algoritrn". Denna algo- ritm är i sig förvisso känd för fackmannen inom teknikområdet. I fig 4 visas ett ekvivalent blockschema över det återkopplade styrsystemet i en digital beskrivning.
Block 401, som även är betecknat C, representerar det dynamiska systemet som styrs, vilket innehåller aktuatorema 25, 27 och sensorema 29, 310 De övriga blocken representerar en realisering av nämnda algoritm. Block 405 representerar ett PIR-filter med justerbara koefficienter, block 407 represen- terar ett adaptivt koefficientjusteringsorgan, och block 409 representerar en modell (C*) av det dynamiska systemet 401.
Sett ur ett funktionsmässigt, matematiskt perspektiv utgör det dynamiska systemet ett framfilter, vars utsignal, dvs det dynamiska systemets respons, är yc(n). Koefficientjusteringsorganet 407 strävar efter att optimera FIR-filtrets koefficienter så att en felsignal e(n) minimeras. Felsignalen e(n)=d(n)-yc(n), där d(n) är en önskvärd utsignal. Bestämningen av felsignalen görs med hjälp av en summerare 411. För att säkerställa att koefficientjusteringsorganet kon- vergerar varje gång oavsett utgångstillstånd matas det med en referens signal r(n) från modellen 409 av framfiltret.
En ekvivalent beskrivning av styrsystemet kan göras för utföringsforinen i fig 2.
I matematiska termer kan man uttrycka verkan av uppfinningen som att den ändrar verktygshållarens överföring och närmare bestämt ändrar egenskaper- na hos en eller flera fiamkanaler, där varje framkanal är förknippad med en excitationsriktning. Detta betraktelsesätt är likvärdigt med att verkan av upp- finningen är att styrvibrationer alstras vilka styrvibrationer påverkar verktygs- 10 15 20 25 30 35 40 519 487 hållarens vibrationer. Det skall således påpekas att framkanalen ofta inte kan betraktas som tidsinvariant, dvs traditionell linjär systemteori är ofta inte till- lämplig. Systemet är vanligtvis olinjärt.
ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Ovanstående beskrivning utgör bara ett ej begränsande exempel på hur anord- ningen enligt uppfinningen kan vara utformad. Många modifieringar är möj- liga inom ramen för uppfinningen såsom den definieras i de åtföljande patent- kraven. Nedan följ er några exempel på sådana modifieringar.
De ovan beskrivna placeiingarna av sensorerna och aktuatorema är exempel på placeringar och många varianter är tänkbara, såsom en kombination av de visade eller andra antal aktuatorer, såsom två par aktuatorer i varje riktning eller flera aktuatorer bredvid de visade. I sitt enklaste utförande innefattar an- ordningen enligt uppfinningen endast en aktuator som innefattar ett aktivt element. Detta ger dock ett mer olinjårt styrsystem, vilket orsakar onödiga styrtekniska svårigheter. Det år därför en fördel att balansera systemet genom att, såsom i de visade utföringsformerna, anordna de aktiva elementen parvis motstående, dvs rriitt emot varandra på varsin sida om verktygshållarens cent- rumaxel, såsom elementen 9 och 11 i fig 2 eller elementen 25 och 27 i fig 3.
En ännu högre linjäritet uppnås om varje aktuator dessutom utformas av två aktiva element som förenas, exempelvis genom limning, med varandra storyta mot storyta till ett dubbelelement. Dubbelelementet blir visserligen dubbelt så tjockt som ett enkelt element, men ger å andra sidan mer dynamisk effekt, vilket ibland är att föredra.
Sensorerna kan för övrigt vara av någon av flera olika typer. Utöver ovan- nämnda är exempelvis accelerometrar och trådtöjningsgivare tänkbara. De senare är dock mindre lämpliga än de piezoelektriska sensorerna sett ur miljö- synpunkt.
För en omedelbar och noggrann detektering av vibrationema är dock de ovan beslqivna, inbäddade piezoelektiiska elementen att föredra. Även de aktiva elementen kan vara av olika typer inom ramen för uppfin- ningen. I framtiden är sannolikt ännu tunnare element än dagens möjliga, exempelvis i form av piezofilm (PZT). Den för närvarande föredragna typen är dock piezokeramelement. 10 15 20 519 487 9 De aktiva elementen är formmässigt inte bundna till att vara rätblocksforrniga och plattforrniga som de visade elementen, utan formen kan variera beroende på tillämpning. Plattformigheten är dock en fördel, eftersom den bidrar till att minimera elementets volym. Vidare är långsträckthet en god formegenskap som också bidrar till att elementet får en liten volym. Det är därvid att föredra att dimensions förändringarna sker i elementets längdled.
Hur de aktiva elementen anordnas i verktygshållaren kan variera och har för- visso också inverkan på formen. Utöver den ovan beskrivna, föredragna monteringen där elementen visserligen limmas mot urtagningens botten men två motstående kraftfönnedlingsytor väsentligen alstrar de vridande momen- ten är andra altemativ möjliga. Ett sådant innebär att dimensionsförändringen helt överförs via limförbandet, vilket i princip är möjligt med dagens mest hållfasta lim. Även andra varianter ryms inom ramen för uppfinningen. Övergjutningen av det aktiva elementet görs med lämpligt material. Som exempel är plastmaterial värda att påpeka. Att föredra är dock om i vart fall ett lock av metall anordnas överst och i jämnhöjd med den övriga verktygs- hållarytan.
Verktygshållarens utformning varierar och den kan exempelvis vara T- formig, varvid verktyget är anordnat i den ena änden av överliggaren i T-et.
Claims (18)
1. 0 15 20 25 30 35 40 519 487 1 0 PATENTKRAV l. Anordning för styming av vibrationer i en maskin för borrande svarv- ning, vilken maskin innefattar ett skärande verktyg (3) som uppbärs av en verktygshållare (5), varvid anordningen innefattar en styrenhet (33), en till styrenheten anslutbar vibrationssensor (29, 31), och en till styrenheten anslut- bar aktuator (25, 27), och varvid aktuatorn innefattar ett aktivt element (25, 27) som omvandlar en av styrenheten till aktuatom matad växelspänning till dimensionsförändringar, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda aktiva element är inrättat att bäddas in i verktygshållarens kropp och att nämnda aktiva ele- ment år inrättat att bäddas in så att nämnda dimensionsförändringar bibringar verktygshållarens kropp vridande moment.
2. Anordning enligt patentlqav l, k ä n n e te c k n a d av att nämnda aktiva element (25 , 27) är inrättat att bäddas in med sin centrumaxel på av- stånd från verktygshållarens (5) centrumaxel.
3. Anordning enligt patent krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda aktiva element (25, 27) är inrättat att bäddas in nära verktygshållarens (5) yta-
4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda aktiva element (25, 27) är plattforrnigt.
5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k ~ n a d av att nämnda aktuator (25, 27) innefattar ett dubbelelement, som utgörs av två med varandra via varsin storyta förbundna aktiva element.
6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda aktiva element (26, 27, 45, 47) utgörs av ett piezo- keramelement.
7. Metod för styrning av vibrationer vid borrande svarvning, innefattan- de att avkänna en verktygshållares vibrationer under pågående bearbetning och att alstra styrvibrationer i verktygshållaren, i beroende av de avkända vibrationerna och med hjälp av åtminstone ett aktivt element som är elektriskt styrbart till dimensionsförändringar, k ä n n e t e c k n a d av att bädda in nämnda aktiva element i verktygshållarens kropp och att, för alstringen av styrvibrationerna, bibringa verktygshållarens kropp vridande moment, genom att alstra åtminstone en styrspänning och anbringa styrspänningen över nämnda aktiva element. 10 15 20 25 30 35 40 519 4-87 11
8. Metod enligt patentldav 7, k ä n n e t e c k n a d av att utföra avkän- ningen av vibrationer piezoelektriskt.
9. Metod enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d av att använ- da en F iltered-X LMS-algoritrn som styralgoritm för alstringen av styr- spänningen.
10. Verktygshållare for borrande svarvning, varvid verktygshållaren (5) innefattar en aktuator (25, 27), vilken aktuator innefattar ett aktivt element (25, 27) som är elektriskt styrbart till dimensions förändringar k ä n n e - te c k n a d av att det aktiva elementet (25, 27) är inbäddat i verktygshålla- rens kropp och att det därvid är anordnat att genom nämnda dimensions- förändringar bibringa verktygshållarens kropp vridande moment.
11. Verktygshållare enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda aktiva element (25, 27) är inbäddat med sin centrumaxel på avstånd från verktygshållarens (5) centrumaxel.
12. Verktygshållare enligt patentkrav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda aktiva element (25, 27) är inbäddat nära verktygshållarens (5) yta.
13. Verktygshållare enligt patentkrav 10, ll eller 12, k ä n n e t e c k - n a d av att minst ett par aktiva element är anordnat så att de i paret ingående aktiva elementen är motstående anordnade på var sin sida om verktygshålla- rens (3, 23, 41) centrumaxel.
14. Verktygshållare enligt något av patentkraven 10-13, k ä n n e t e c k - n a d av att åtminstone ett aktivt element (25, 27) är anordnat skruvformigt kring verktygshållarens (5) centrumaxel.
15. Verktygshållare enligt något av patentkraven 10-14, k ä n n e t e c k - n a d av att den innefattar ett inbäddat, piezoelektriskt sensorelement (29, 31).
16. Verktygshållare enligt något av patentkraven 10-15, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda inbäddade element (25, 27, 29, 31) är ingjutna i verk- tygshållarens (5) kropp. 519 487 12
17. Verktygshållare enligt något av patentkraven 10-16, k å n n e t e c k ~ n a d av att åtminstone en aktuator (25, 27) innefattar två aktiva element som är förenade med varandra via varsin storyta för bildande av ett dubbelelement.
18. Verktygshållare enligt något av patentkraven 10-17, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda aktiva element (25, 27) utgörs av ett piezokeramelement.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9803607A SE519487C2 (sv) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvning |
PCT/SE1999/001885 WO2000025964A1 (en) | 1998-10-22 | 1999-10-19 | Method and device for vibration control iii |
AU14281/00A AU1428100A (en) | 1998-10-22 | 1999-10-19 | Method and device for vibration control iii |
JP2000579390A JP4249906B2 (ja) | 1998-10-22 | 1999-10-19 | 振動制御の方法および装置iii |
EP99971361A EP1140405A1 (en) | 1998-10-22 | 1999-10-19 | Method and device for vibration control iii |
US09/838,172 US6694213B2 (en) | 1998-10-22 | 2001-04-20 | Method and a device for vibration control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9803607A SE519487C2 (sv) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvning |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9803607D0 SE9803607D0 (sv) | 1998-10-22 |
SE9803607L SE9803607L (sv) | 2000-04-23 |
SE519487C2 true SE519487C2 (sv) | 2003-03-04 |
Family
ID=20413038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9803607A SE519487C2 (sv) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvning |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6694213B2 (sv) |
EP (1) | EP1140405A1 (sv) |
JP (1) | JP4249906B2 (sv) |
AU (1) | AU1428100A (sv) |
SE (1) | SE519487C2 (sv) |
WO (1) | WO2000025964A1 (sv) |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE514525E (sv) * | 1998-10-22 | 2006-02-22 | Staffansboda Cie Ab | Anordning och metod för styrning av vibrationer samt verktygshållare |
SE517790C2 (sv) | 1999-02-10 | 2002-07-16 | Sandvik Ab | Verktyg för spånavskiljande bearbetning |
SE517878C2 (sv) | 2000-12-08 | 2002-07-30 | Sandvik Ab | Förfarande och anordning för vibrationsdämpning av metalliska verktyg för spånavskiljande bearbetning samt verktyg innefattande en dylik anordning |
JP3806603B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2006-08-09 | Towa株式会社 | 楕円振動装置及び楕円振動装置の制御方法 |
NO327968B1 (no) * | 2003-10-31 | 2009-11-02 | Teeness Asa | Anordning for demping av vibrasjoner og utboyning av verktoy og/eller arbeidsstykker |
EP1535682A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-01 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Vibration-suppressing cutting tool |
JP4689997B2 (ja) * | 2003-11-26 | 2011-06-01 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 防振切削工具 |
US7234379B2 (en) * | 2005-06-28 | 2007-06-26 | Ingvar Claesson | Device and a method for preventing or reducing vibrations in a cutting tool |
DE102006001556A1 (de) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Halterung für Werkzeuge zur trennenden und/oder spanenden Bearbeitung |
FR2922131B1 (fr) * | 2007-10-16 | 2010-04-09 | Ct Tech De L Ind Du Decolletag | Dispositif de mesure,porte-plaquette et porte-outil associes |
EP2050535A1 (fr) * | 2007-10-16 | 2009-04-22 | Centre Technique de l'Industrie du Decolletage | Support d'outil instrumenté et porte-outil associé |
FR2922130B1 (fr) * | 2007-10-16 | 2010-04-09 | Ct Tech De L Ind Du Decolletag | Support d'outil instrumente et porte-outil associe |
FR2922129B1 (fr) * | 2007-10-16 | 2010-04-09 | Ct Tech De L Ind Du Decolletag | Porte-plaquette instrumente et porte-outil associe |
US7705522B2 (en) * | 2008-06-06 | 2010-04-27 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Adjustable sound panel with electroactive actuators |
SE533786C2 (sv) * | 2009-05-25 | 2011-01-11 | Sandvik Intellectual Property | Anordning och förfarande för fräsning av material |
FR2953432B1 (fr) * | 2009-12-08 | 2012-03-30 | Arts | Procede pour optimiser les conditions de travail d'un outil coupant |
NO335949B1 (no) * | 2010-05-10 | 2015-03-30 | Teeness Asa | Stangformet verktøyholder for innfesting av skjær i knutepunkt |
EP2457678B1 (fr) * | 2010-11-29 | 2016-03-30 | Techspace Aero S.A. | Outil de coupe monobloc bimatériaux |
US8788083B2 (en) | 2011-07-22 | 2014-07-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Compensation for process variables in a numerically-controlled machining operation |
KR101436984B1 (ko) | 2012-10-04 | 2014-09-04 | 한국기계연구원 | 공작기계 진동 저감 장치 및 방법 |
DE102015002483A1 (de) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Rattunde & Co. Gmbh | Verfahren zur Verringerung des regenerativen Ratterns von Zerspanungsmaschinen |
DE102015004208B4 (de) * | 2015-03-31 | 2016-12-22 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Steuerung eines Ultraschallmotors und entsprechende Steueranordnung |
EP3348351B1 (en) * | 2015-09-10 | 2023-02-08 | Citizen Watch Co., Ltd. | Control device for machine tool, and machine tool |
EP3292929B1 (en) | 2016-09-09 | 2022-11-16 | Sandvik Intellectual Property AB | Estimation of orientation of a cutting tool |
DE102017105257A1 (de) * | 2017-03-13 | 2018-09-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Spannmittelanordnung für eine Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine mit der Spannmittelanordnung |
US10500648B1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-10 | Iscar, Ltd. | Tool holder having integrally formed anti-vibration component and cutting tool provided with tool holder |
US20190388977A1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-12-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Hard turning systems and methods |
JP7097510B2 (ja) * | 2018-10-10 | 2022-07-07 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | ツール及びツール力を測定するための方法 |
EP3708295B1 (de) * | 2019-03-15 | 2021-07-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkzeugmaschine mit optimierter orientierung von schwingungsdämpfern |
CN110281078B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-02-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种镗刀片尖端多参数传感器 |
DE102020107497A1 (de) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Klaus-Dieter Klement Verwaltungs Gmbh | Verfahren zur Kompensation von Schwingungen in einer Werkzeugmaschine |
CN113227633A (zh) * | 2020-08-24 | 2021-08-06 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台抖动的监测和处理方法、云台及存储介质 |
EP3967449A1 (de) * | 2020-09-09 | 2022-03-16 | Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH | Werkzeughalter und werkzeugsystem mit einem solchen werkzeughalter |
IT202000031043A1 (it) * | 2020-12-16 | 2022-06-16 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Utensile piezoelettrico attivo, dispositivo piezoelettrico attivo e metodo di funzionamento dell’utensile piezoelettrico attivo. |
CN113182544A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-30 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于车削大螺距螺纹的减振刀杆 |
TWI799044B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-04-11 | 財團法人工業技術研究院 | 具力感測器的刀把 |
CN114321264B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-10-31 | 温州大学 | 一种基于主动局域共振型弹性波超材料的减振刀杆 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4031368A (en) * | 1972-04-17 | 1977-06-21 | Verkstadsteknik Ab | Adaptive control of cutting machining operations |
US4409659A (en) | 1980-12-15 | 1983-10-11 | Sonobond Ultrasonics, Inc. | Programmable power supply for ultrasonic applications |
US4724524A (en) * | 1985-06-12 | 1988-02-09 | General Elec. Co. | Vibration-sensing tool break and touch detector optimized for machining conditions |
DE3526712A1 (de) * | 1985-07-26 | 1987-01-29 | Wohlhaupter E & Co | Plan- und ausdrehvorrichtung |
JPS63180401A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-25 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | アクテイブ防振機能を有する切削工具 |
US4849668A (en) * | 1987-05-19 | 1989-07-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Embedded piezoelectric structure and control |
US5170103A (en) * | 1991-05-20 | 1992-12-08 | University Of Kentucky Research Foundation | Active vibration control device |
US5485053A (en) * | 1993-10-15 | 1996-01-16 | Univ America Catholic | Method and device for active constrained layer damping for vibration and sound control |
US5558477A (en) * | 1994-12-02 | 1996-09-24 | Lucent Technologies Inc. | Vibration damping system using active negative capacitance shunt circuit with piezoelectric reaction mass actuator |
US5913955A (en) | 1998-02-12 | 1999-06-22 | Sandia Corporation | Vibration damping method and apparatus |
-
1998
- 1998-10-22 SE SE9803607A patent/SE519487C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-10-19 AU AU14281/00A patent/AU1428100A/en not_active Abandoned
- 1999-10-19 JP JP2000579390A patent/JP4249906B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-19 EP EP99971361A patent/EP1140405A1/en not_active Withdrawn
- 1999-10-19 WO PCT/SE1999/001885 patent/WO2000025964A1/en not_active Application Discontinuation
-
2001
- 2001-04-20 US US09/838,172 patent/US6694213B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020036091A1 (en) | 2002-03-28 |
JP2002528281A (ja) | 2002-09-03 |
EP1140405A1 (en) | 2001-10-10 |
WO2000025964A1 (en) | 2000-05-11 |
SE9803607D0 (sv) | 1998-10-22 |
JP4249906B2 (ja) | 2009-04-08 |
AU1428100A (en) | 2000-05-22 |
SE9803607L (sv) | 2000-04-23 |
US6694213B2 (en) | 2004-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE519487C2 (sv) | Metod och anordning för vibrationsstyrning vid borrande svarvning samt verktygshållare för borrande svarvning | |
SE514525C2 (sv) | Anordning och metod för styrning av vibrationer samt verktygshållare | |
SE515157C2 (sv) | Metod och anordning för styrning av svarvoperation | |
KR100844095B1 (ko) | 커팅 툴의 진동을 감쇠시키기 위한 방법 및 장치 | |
US7234379B2 (en) | Device and a method for preventing or reducing vibrations in a cutting tool | |
SE515204C2 (sv) | Förfarande och anordning för styrning av en bergborrmaskin | |
US6454303B2 (en) | Method and apparatus for vibration control | |
Harms et al. | Tool adaptor for active vibration control in turning operations | |
US6661157B1 (en) | Active anti-vibration system for cutting tools utilizing piezo-electric elements | |
Xu et al. | Piezoelectric actuator based active error compensation of precision machining | |
US7356904B2 (en) | High speed linear motion mechanism | |
SE523267C2 (sv) | Anordning för styrning av vibrationer i en maskin för skärande bearbetning | |
Owen | Feedback from the cutting edge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |