SE523267C2 - Vibration control device for cutting machine, especially lathe, has control unit connectable to actuator for applying force to cutting tool holder - Google Patents

Abstract

The control device comprises a vibration sensor and an actuator, both of which are connectable to a control unit. The actuator includes an active component for converting an ac voltage supplied to it from the control unit into dimensional changes, which applies a force to the cutting tool holder. The actuator is mounted using at least two fasteners in such a way that at least the majority of it is located outside the tool holder.

Description

25 30 35 40 523 267 I den svenska patent-ansökan nr 9803607-2 visas en anordning för vibrations- styrning vid borrande svarvning. Genom dokumentet är ett väl fungerande reglersystem för styrning av vibrationer förut känt. Vid denna kända anord- ning är aktuatom inbäddad i verktygshållaren. Detta är en konstruktion som fungerar väl i många sammanhang, men i andra, såsom t ex vid svarvning i stora arbetsstycken, t.ex. valsar eller i specialmaskiner används stora verk- tygshållare och verktyg. För att man ska kunna påverka en sådan verktygs- hållares vibrationer behövs också stora, kraftfulla aktuatorer. Härvid är det ett problem att dessa aktuatorer är för stora för att kunna bäddas in. För en verk- tygshållare enligt gängse industiistandard blir ingreppet alltför stort. Swedish patent application No. 9803607-2 discloses a device for vibration control in drilling turning. Through the document, a well-functioning control system for controlling vibrations is previously known. In this known device, the actuator is embedded in the tool holder. This is a construction that works well in many contexts, but in others, such as when turning in large workpieces, e.g. rollers or special machines use large tool holders and tools. In order to be able to influence the vibrations of such a tool holder, large, powerful actuators are also needed. In this case, it is a problem that these actuators are too large to be able to be embedded. For a tool holder according to current industry standards, the intervention becomes too large.

Sammanfattning av uppfinningen Mot bakgrund av ovanstående är det därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en anordning, där även stora aktuatorer kan fästas utan stora ingrepp i verktygshållaren och där kraftöverföringen är effektiv.Summary of the invention In view of the above, it is therefore an object of the present invention to provide a device where even large actuators can be attached without major intervention in the tool holder and where the power transmission is efficient.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen medelst en anordning av det inled- ningsvis nämnda slaget, vid vilken aktuatom är så fäst medelst åtminstone två fästanordningar att aktuatom åtminstone till största delen befinner sig utanför verktygshållaren.This object is achieved according to the invention by means of a device of the kind mentioned in the introduction, to which the actuator is so fastened by means of at least two fastening devices that the actuator is at least for the most part located outside the tool holder.

Uppfinningen hänför sig alltså till en anordning för styming av vibrationer i maskiner för skärande bearbetning t.ex. svarvar. F öreträdesvis dämpas vibra- tionema, men det finns också tillämpningar där man tillför vibrationer, såsom exempelvis tillíörande av vibrationer i sidled till en verktygshållare i en svarv för att påverka arbetsstyckets ytjämnhet genom simulering av olika nosradier hos skäreggen.The invention thus relates to a device for controlling vibrations in machines for cutting machining, e.g. lathes. Preferably, the vibrations are damped, but there are also applications where vibrations are applied, such as, for example, applying lateral vibrations to a tool holder in a lathe to affect the surface smoothness of the workpiece by simulating different nose radii of the cutting edge.

Anordningen enligt uppfinningen är avsedd för en maskin som innefattar ett maskinfiindament på vilket en verktygshållare är fäst. Med uttrycket funda- ment avses här den del i maskinen där verktygshållaren är infast. Vanligtvis är verktygshållaren fäst i fundamentet med sin ena ände och utskjuter från fundamentet ungefär rätvinkligt. På verktygshållaren är ett skärande verktyg, såsom ett skär för svarvning, monterat.The device according to the invention is intended for a machine which comprises a machine tool on which a tool holder is attached. The term foundation here refers to the part of the machine where the tool holder is attached. Usually the tool holder is attached to the foundation with one end and protrudes from the foundation approximately at right angles. A cutting tool, such as a cutting insert, is mounted on the tool holder.

Vidare innefattar anordningen en styrenhet, åtminstone en vibrationssensor, som känner av de vibrationer som ska påverkas, och åtminstone en aktuator, som påverkar verktygshållaren. Vaije aktuator innefattar åtminstone ett aktivt element som omvandlar växelspärming till dimensionsförändringar. Vibra- 10 15 20 25 30 35 40 523 267 3 tionssensom/-sensorerna och aktuatom/aktuatorerna är anslutna till styr- enlieterr. Tillsammans utgör styrenheten, vibrationssensom/-sensorema och aktuatorn/aktuatorema ett styrsystem, vilket exempelvis kan vara av samma slag som det reglersystem som beskrivits i den svenska patentansökan nr 9803607-2.Furthermore, the device comprises a control unit, at least one vibration sensor, which senses the vibrations to be actuated, and at least one actuator, which actuates the tool holder. Each actuator comprises at least one active element which converts gear clamping into dimensional changes. Vibration 10 15 20 25 30 35 40 523 267 3 The sensor (s) and actuator (s) are connected to the control unit. Together, the control unit, the vibration sensor (s) and the actuator (s) actuate a control system, which may, for example, be of the same type as the control system described in Swedish patent application no. 9803607-2.

Väsentligt för uppfinningen är att aktuatoms dimensionsförändringar påverkar verktygshållaren med ett moment. Det har nämligen visat sig, såsom redan beskrivits i den svenska patentansökan nr 9803607-2, att vibrationer i en verktygshållare främst orsakas av tvärkrafter verkande på verktygshållaren och inte, såsom man tidigare antagit, av tryckkrafter.It is essential for the invention that the dimensional changes of the actuator affect the tool holder by one moment. Namely, it has been shown, as already described in the Swedish patent application no. 9803607-2, that vibrations in a tool holder are mainly caused by transverse forces acting on the tool holder and not, as previously assumed, by compressive forces.

Enligt uppfinningen betraktas vibrationema som en superposition av respon- sen från flera egenmoder hos verktygshållaren. Genom att aktuatom åtmin- stone till största delen är fäst utanpå verktygshållaren utgör verktygshållarens dimensioner inga begränsningar för aktuatorns utformning, Så länge den är praktiskt användbar i den miljö den ska användas i kan den vara erforderligt stor och ha en godtycklig form. Detta är särskilt fördelaktigt vid design av aktuatorer som avger stora krafter.According to the invention, the vibrations are considered as a superposition of the response from your own mother of the tool holder. Because the actuator is at least for the most part attached to the outside of the tool holder, the dimensions of the tool holder do not limit the design of the actuator. As long as it is practically useful in the environment in which it is to be used, it can be large enough and have any shape. This is particularly advantageous when designing actuators that emit large forces.

Vidare är det med föreliggande uppfinning möjligt att fritt orientera aktuatom.Furthermore, with the present invention it is possible to freely orient the actuator.

Eftersom aktuatom inte är inbäddad behöver den inte följa verktygshållarens sträckning, utan kan vara anordnad i en godtycklig vinkel relativt verktygs- hållaren, Härigenom kan fördelaktigt riktningen på den kraft som aktuatom överför till verktygshållaren, vilken i sin tur erfar ett böjmoment, fritt väljas utifrån vad som är mest fördelaktigt för ifrågavarande tillämpning, Aktuatoms kraftriktning kan väljas så att den får den riktning som är optimal i varje enskilt fall, till exempel så att den går rakt igenom skäreggens spets, och på så sätt direkt motverkar vibrationema som introduceras av skär-processen eller/och motverkar torsionen hos hållaren. Designen medger med andra ord en flexiblare placering av aktuatom samt dess verkan.Since the actuator is not embedded, it does not have to follow the length of the tool holder, but can be arranged at any angle relative to the tool holder. which is most advantageous for the application in question, the force direction of the actuator can be chosen so that it has the direction that is optimal in each individual case, for example so that it goes straight through the tip of the cutting edge, and thus directly counteracts the vibrations introduced by the cutting process. or / and counteracts the torsion of the holder. In other words, the design allows a more precise placement of the actuator and its effect.

Enligt uppfinningen är aktuatorn fäst med hjälp av fästanordningar som före- trädesvis är anordnade på verktygshållaren eller på fundamentet. Fästanord- ningarna är så anordnade att de kräver ett så litet ingrepp i verktygshållaren som möjligt, De kan exempelvis innefatta fastsvetsade, fastlimmade eller fast- skruvade stöd för aktuatom eller urtagningar i vilka en del av aktuatom passar, Fästanordningama behöver inte vara placerade på fundamentet eller direkt på verktygshållaren, utan kan exempelvis även vara anordnade på stöttor som stöder mot andra maskinkomponenter eller ett underlag. Härvid är 10 15 20 25 30 35 40 525 267 4 det dock nödvändigt för uppfinningen att aktuatom har möjlighet att belasta verktygshållaren med ett moment.According to the invention, the actuator is fastened by means of fastening devices which are preferably arranged on the tool holder or on the foundation. The fastening devices are arranged so that they require as little engagement in the tool holder as possible. They may, for example, comprise welded, glued or screwed-on supports for the actuator or recesses in which a part of the actuator fits. directly on the tool holder, but can for example also be arranged on supports which support other machine components or a surface. In this case, however, it is necessary for the invention that the actuator has the possibility of loading the tool holder with one torque.

Enligt uppfinningen är det en fördel att använda fastanordningar för aktua- toms infästning eftersom man därmed inte behöver begränsa sig till en sär- skild aktuatortyp. Nackdelen med till exempel att limma fast en aktuator på verktygshållaren är att ifrågavarande aktuator då måste tåla belastning i många olika riktningar.According to the invention, it is an advantage to use fastening devices for the actuation of the actuator, since it is thus not necessary to limit oneself to a special type of actuator. The disadvantage of, for example, gluing an actuator to the tool holder is that the actuator in question must then withstand loads in many different directions.

Aktuatom kan vara anordnad helt och hållet utanför verktygshållaren eller till en mindre del sträcka sig in i en urtagning i till exempel verktygshållaren eller fundamentet. Det är exempelvis fördelaktigt att låta en del av en aktuator sträcka sig in i en urtagning när man önskar åstadkomma en stabil infästning av en lutande aktuator eller när man inte önskar att angreppspunkten för den från aktuatorn överförda kraften ska ligga vid ytan. Eftersom maskiner för skärande bearbetning ofta är placerade i smutsig verkstadsmiljö med kringflygande spån och stänkande skär- och smöijvätskor, är aktuatom före- trädesvis försedd med ett skyddande hölje.The actuator can be arranged completely outside the tool holder or to a lesser extent extend into a recess in, for example, the tool holder or the foundation. It is advantageous, for example, to allow a part of an actuator to extend into a recess when it is desired to achieve a stable attachment of an inclined actuator or when it is not desired that the point of attack of the force transmitted from the actuator should lie at the surface. Since machines for cutting machining are often placed in a dirty workshop environment with surrounding chips and splashing cutting and lubricating fluids, the actuator is preferably provided with a protective casing.

Enligt uppfinningen är det föredraget att använda en så kallad stackaktuator.According to the invention, it is preferred to use a so-called stack actuator.

En sådan innefattar ett flertal, skivfonniga aktiva element. Vaij e element har egenskapen att ändra sin tjocklek vid en viss typ av påverkan.One of these comprises a number of disk-shaped active elements. Vaij e elements have the property of changing their thickness at a certain type of impact.

Elementen är sammanfogade så att de bildar en stapel och sammankopplade så att hela stapeln ändrar längd när den utsätts för ifrågavarande påverkan. En sådan stackaktuator är ett exempel på en aktuator medelst vilken man kan åstadkomma önskade stora krafter. Detta är även ett exempel på en aktuator som inte kan fästas på verktygshållaren till exempel medelst limning eftersom den kan skadas om den utsätts för andra krafter är tryckkrafter.The elements are joined together to form a stack and interconnected so that the entire stack changes length when subjected to the action in question. Such a stack actuator is an example of an actuator by means of which desired large forces can be obtained. This is also an example of an actuator that cannot be attached to the tool holder, for example by gluing, as it can be damaged if it is subjected to other forces, compressive forces.

Ett lämpligt aktivt element för en aktuator eller en stackaktuator utgörs av ett piezokeramelement. Ett piezokeramelement ändrar sin dimension när en elektrisk spänning anbringas över det. Elektrisk spärming lämpar sig för styr- ning av en styrenhet, varför man har bra kontroll över aktuatorns dimensions förändring, vilket positivt påverkar möjligheten att ha kontroll över verktygs- hållarens påverkan av moment.A suitable active element for an actuator or a stack actuator consists of a piezocera element. A piezocera element changes its dimension when an electrical voltage is applied across it. Electrical clamping is suitable for controlling a control unit, which is why you have good control over the change in the actuator's dimensions, which has a positive effect on the possibility of having control over the tool holder's influence of torque.

Enligt uppfinningen är det föredraget att fästa aktuatom med förspänning. Om förspänningen dessutom väljs på lämpligt sätt uppnår man att aktuatom väsentligen endast belastas av tryckkrafter. Detta påverkar en aktuators livs- 10 15 20 25 30 35 40 523 267 5 längd positivt. Vidare behöver man endast hantera krafter i en riktning, vilket naturligtvis förenklar styrningen.According to the invention, it is preferred to fasten the actuator with bias. In addition, if the bias voltage is selected appropriately, it is achieved that the actuator is essentially only loaded by compressive forces. This has a positive effect on the life of an actuator 10 15 20 25 30 35 40 523 267 5. Furthermore, you only need to handle forces in one direction, which of course simplifies the steering.

En förspänd infästning är särskilt föredragen när en stackaktuator används, eftersom sådana endast kan ta upp tryckkrafter. Om de utsätts för dragkrafter eller moment, går de ofta sönder på grund av brott mellan de enskilda, staplade elementen.A prestressed attachment is especially preferred when a stack actuator is used, as such can only absorb compressive forces. If they are subjected to tensile forces or moments, they often break due to breakage between the individual, stacked elements.

Enligt uppfinningen är det vidare fördraget att aktuatom är orienterad på vissa sätt relativt verktyget och verktygshållaren. Det är möjligt att optimera aktuatorns optimala angreppspunkter med hjälp av t.ex. modalanalys av verktygshållaren. Aktuatoms olika orienteringar uttrycks här med hjälp av en vinkel a som definieras pä följande sätt.According to the invention, it is further agreed that the actuator is oriented in certain ways relative to the tool and the tool holder. It is possible to optimize the actuator's optimal points of attack by means of e.g. modal analysis of the tool holder. The different orientations of the actuator are expressed here by means of an angle α which is defined in the following manner.

Verktygshållaren har en centrumaxel som sträcker sig från den ände där verktyget är fäst och mot den motsatta änden, vilken vanligtvis är den ände där verktygshållaren är fäst i fundamentet. Aktuatorn har en långsträckt fonn och en ände vid varje kortsida. Även aktuatom har en centrumaxel och den sträcker sig mellan dessa ändar samt ligger på en första linje. Vidare definie- ras ett referensplan, såsom det lodräta planet genom verktygshållarens axel.The tool holder has a center axis extending from the end where the tool is attached and towards the opposite end, which is usually the end where the tool holder is attached to the foundation. The actuator has an elongated shape and an end at each short side. The actuator also has a center axis and it extends between these ends and lies on a first line. Furthermore, a reference plane is defined, such as the vertical plane through the axis of the tool holder.

Enligt uppfinningen kan aktuatom vara så anordnad att den första linjen skär verktygshållarens centrumaxel. För detta fall finns ett gemensamt axelplan som innehåller både verktygshållarens centrumaxel och den första linjen.According to the invention, the actuator can be arranged so that the first line intersects the center axis of the tool holder. In this case, there is a common shaft plane that contains both the center shaft of the tool holder and the first line.

Aktuatom kan vara anordnad på en godtycklig sida om verktygshållaren, dvs axelplanet kan bilda en godtycklig vinkel med referensplanet.The actuator can be arranged on any side of the tool holder, ie the shaft plane can form an arbitrary angle with the reference plane.

Aktuatom kan enligt uppfinningen dock även vara anordnad vid sidan om verktygshållarens centrumaxel, exempelvis kan två, fyra eller flera aktuatorer vara anordnade parvis och symmetriskt på ömse sidor om verktygshållarens centrumaxel. Härvid kan aktuatom vara orienterad parallellt med verktygs- hållarens centrumaxel, varvid den första linjen följaktligen är parallell med verktygshållarens centrumaxel. Aktuatom kan också ha en annan orientering, vid vilken den första linjen inte skär verktygshållarens centrumaxel och det inte finns heller finns något gemensamt plan för den första linjen och verk- tygshållarens centrumaxel. Istället kan en andra linje definieras såsom en linje som är parallell med verktygshållarens centrumaxel och som skär den första linjen. I detta utförande avses med axelplan det plan som innehåller både den första och den andra linjen. 10 15 20 25 30 35 40 523 267 6 När två linjer skär varandra bildas i det för dem gemensamma planet fyra vinklar. Med vinkeln ot avses här alltså en av vinklarna som bildas när den första linjen skär verktygshållarens centrumlinje eller den andra linjen i axel- planet. Närmare bestämt avses den av dessa fyra vinklar som öppnar sig bort från verktyget och vars ena skänkel till en del sammanfaller med aktuatoms centrumaxel.According to the invention, however, the actuator can also be arranged next to the center axis of the tool holder, for example two, four or four actuators can be arranged in pairs and symmetrically on either side of the center axis of the tool holder. In this case, the actuator can be oriented parallel to the center axis of the tool holder, the first line consequently being parallel to the center axis of the tool holder. The actuator may also have a different orientation, in which the first line does not intersect the center axis of the tool holder and there is also no common plane for the first line and the center axis of the tool holder. Instead, a second line can be defined as a line which is parallel to the center axis of the tool holder and which intersects the first line. In this embodiment, the axis plane refers to the plane that contains both the first and the second line. 10 15 20 25 30 35 40 523 267 6 When two lines intersect, four angles are formed in the plane common to them. The angle ot here refers to one of the angles formed when the first line intersects the center line of the tool holder or the second line in the axis plane. More specifically, it refers to those four angles which open away from the tool and one leg of which partly coincides with the center axis of the actuator.

Enligt uppfinningen är det föredraget att aktuatom är så anordnad att dess från verktyget vända ände är vänd mot fundamentet och bort från verktyget. I fallet när den första linjen skär verktygshållarens centrumaxel eller den andra linjen avses då alltså med vinkeln a den mindre av de två vinklar som öppnar sig från verktyget. Vinkeln ot betecknas med 0° i fallet när aktuatom är paral- lell med verktygshållarens centrumaxel.According to the invention, it is preferred that the actuator is arranged so that its end facing away from the tool faces the foundation and away from the tool. In the case where the first line intersects the center axis of the tool holder or the second line, the angle α then refers to the smaller of the two angles that open from the tool. The angle ot is denoted by 0 ° in the case when the actuator is parallel to the center axis of the tool holder.

Som nämnts ovan, kan aktuatom vara anordnad på en godtycklig sida av verktygshållaren. Om flera aktuatorer anordnas parvis, symrnetriskt och på motsatta sidor om verktygshållaren kan på ett fördelaktigt sätt vibrationer i verktygshållaren styras från motsatta riktningar med hjälp av motsvarande, lämpliga momentbelastningar.As mentioned above, the actuator can be arranged on any side of the tool holder. If your actuators are arranged in pairs, symmetrically and on opposite sides of the tool holder, vibrations in the tool holder can be advantageously controlled from opposite directions by means of corresponding, suitable torque loads.

Enligt en för närvarande mest föredragen utföringsform av uppfinningen stöder aktuatoms ena ände mot fiindamentet som är styvt, och dess andra ände mot verktygshållaren, varvid aktuatom är så orienterad att den första linjen går genom verktygets skäregg, Härigenom riktas fördelaktigt aktuatoms på- verkan direkt mot det ställe där vibrationer introduceras av skärprocessen.According to a presently most preferred embodiment of the invention, one end of the actuator abuts the rigid indentation, and its other end abuts the tool holder, the actuator being so oriented that the first line passes through the cutting edge of the tool. place where vibrations are introduced by the cutting process.

I en andra utföringsform är aktuatom så orienterad att den första linjen skär verktygshållarens centrumaxel eller den andra linjen i en vinkel a på 90°.In a second embodiment, the actuator is oriented so that the first line intersects the center axis of the tool holder or the second line at an angle α of 90 °.

Detta kan t ex åstadkommas genom att aktuatoms ena ände placeras på ett i fundamentet fäst stöd och aktuatoms andra ände fästs på verktygshållaren.This can be achieved, for example, by placing one end of the actuator on a support attached to the foundation and the other end of the actuator being attached to the tool holder.

Med en sådan orientering av aktuatom kan man åstadkomma en kraftig på- verkan av verktygshållaren i en bestämd punkt, vilket är fördelaktigt för till- lämpningar där vibrationema har mycket stora kraftnivåer. Särskilt fördel- aktigt är att fästa aktuatom nära skäret.With such an orientation of the actuator, one can achieve a strong influence on the tool holder at a certain point, which is advantageous for applications where the vibrations have very large power levels. It is particularly advantageous to attach the actuator close to the insert.

I en tredje utföringsform är aktuatom anordnad utanpå och längsmed verk- tygshållaren med sin centrumaxel parallell med verktygshållarens, varvid det är särskilt föredraget om aktuatom sträcker sig en bit in i fundamentet. Detta är en placering där aktuatom kan påverka de flesta av verktygshållarens egenmoder som verkar i skärhastighetsriktningen. Eftersom fundamentet i 10 15 20 25 30 35 40 523 267 7 detta avseende är styvt kan man, om aktuatoms ena ände på detta sätt är pla- cerad i en fix punkt, påverka flera av verktygshållarens egenmoder.In a third embodiment, the actuator is arranged on the outside and along the tool holder with its center axis parallel to the tool holder, it being particularly preferred if the actuator extends a bit into the foundation. This is a location where the actuator can affect most of the tool holder's own nuts operating in the cutting speed direction. Since the foundation in this respect is rigid, if one end of the actuator is placed in a fixed point in this way, it is possible to influence several of the tool holder's own nuts.

Kort beskrivning av ritningama Föredragna utföringsforrner av uppfinningen kommer i det följ ande att för- klaras närmare med hänvisning till bifogade, schematiska ritningar, på vilka fig 1 visar i en vy från sidan en första, för närvarande föredragen utförings- form av anordningen enligt uppfinningen; fig 2 visar i en vy från sidan en andra utföringsform av anordningen enligt uppfinningen; och fig 3 visar i en vy från sidan en tredje utföringsfonn av anordningen enligt uppfinningen.Brief Description of the Drawings Preferred embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings, in which Fig. 1 shows in a side view a first, presently preferred embodiment of the device according to the invention; 2 g 2 shows in a side view a second embodiment of the device according to the invention; and fi g 3 shows in a side view a third embodiment of the device according to the invention.

Beskrivning av föredragna utföringsfornier Utföringsfonner av uppfinningen visas i det följande som exempel i samband med utvändig svarvning.Description of Preferred Embodiments Embodiments of the invention are shown in the following as examples in connection with external turning.

I fig l visas en svarv med en anordning enligt uppfinningen. Svarven inne- fattar ett maskinfundament l från vilket en verktygshållare 2 utskjuter rät- vinkligt och ett verktyg, nämligen ett skär 3, är monterat på verktygshållaren 2. Vidare är ett arbetsstycke 4, som roterar i rotationsriktningen A, anordnat i svarven. När skäret 3 verkar på det roterande arbetsstycket 4 utsätts det för en till storleken och över tiden ojämn lcraftpåverkan vilken överförs till verk- tygshållaren som vibrationer. Det har visat sig att den komponent av kraften som är störst är den som verkar tangentiellt arbetsstyckets ytterkant i röta- tionsriktningen A.In l is shown a lathe with a device according to the invention. The lathe comprises a machine foundation 1 from which a tool holder 2 projects at right angles and a tool, namely a cutting edge 3, is mounted on the tool holder 2. Furthermore, a workpiece 4, which rotates in the direction of rotation A, is arranged in the lathe. When the insert 3 acts on the rotating workpiece 4, it is subjected to a force uneven in force and over time which is transmitted to the tool holder as vibrations. It has been found that the component of the force which is greatest is that which acts tangentially to the outer edge of the workpiece in the direction of rotation A.

Anordningen innefattar en aktuator 5 som är så anordnad vid verktygshâllaren att den påverkar verktygshållaren med ett moment när den ändrar sin dimen- sion. Aktuatom 5 är en stackaktuator och innefattar ett flertal skivforrniga aktiva element i form av piezokeramelement. Dessa har förmågan att bli tjockare när de belastas med en elektrisk spärming, varför aktuatom då blir längre. Denna typ av stackaktuator kan avge stora tryckkrafter, exempelvis ca 30 kN, men klarar endast mindre draglcrafter och tål i stort sett inte alls att ut- sättas för tvärkrafter. Därför är aktuatom 5 företrädesvis försedd med halv- sfäriska ändar och infäst med förspänning så att endast tryckkrafter kan avges 10 15 20 25 30 35 40 525 267 8 respektive tas upp av aktuatom. Slutligen har aktuatom en skyddande inkaps- ling.The device comprises an actuator 5 which is so arranged at the tool holder that it acts on the tool holder by a moment when it changes its dimension. The actuator 5 is a stack actuator and comprises a number of disc-shaped active elements in the form of piezocera elements. These have the ability to become thicker when they are loaded with an electrical clamp, which is why the actuator then becomes longer. This type of stack actuator can emit large compressive forces, for example about 30 kN, but can only withstand small tensile forces and can hardly withstand being subjected to transverse forces at all. Therefore, the actuator 5 is preferably provided with hemispherical ends and fastened with bias so that only compressive forces can be delivered or taken up by the actuator. Finally, the actuator has a protective enclosure.

Vidare är en vibrations sensor 6 anordnad nära skäret 3, vilken känner av de vibrationer som ska påverkas. Vibrationssensom 3 är av samma slag som den i den svenska patentansökan nr 9803607-2 beskrivna. Den är också inbäddad i verktygshållaren 2 på samma sätt som beskrivits i nämnda svenska patent- ansökan.Furthermore, a vibration sensor 6 is arranged near the insert 3, which senses the vibrations to be affected. The vibration sensor 3 is of the same type as that described in Swedish patent application no. 9803607-2. It is also embedded in the tool holder 2 in the same way as described in the said Swedish patent application.

Vibrationssensom 6 och aktuatom 5 är anslutna till en styrenhet 7. Denna styr aktuatom 5 så att vibrationer i verktygshållaren 2 påverkas på ett önskat sätt med hjälp av samma funktioner och algoritmer som likaså är beskrivna i den svenska patentansökan nr 9803607-2.The vibration sensor 6 and the actuator 5 are connected to a control unit 7. This controls the actuator 5 so that vibrations in the tool holder 2 are influenced in a desired manner by means of the same functions and algorithms which are also described in Swedish patent application no. 9803607-2.

I fig l visas det för närvarande föredragna sättet att orientera aktuatom 5 i förhållande till verktygshållaren 2. Aktuatom 5 har en längsgående centrum- axel 10 som ligger på en första linje ll och verktygshållaren 2 har en längs- gående centrumaxel 16. Aktuatorn 5 är fastsatt medelst två fästanordningar 13, 15, vilka i denna utföringsfonn utgörs av urtagningar. Närmare bestämt är aktuatoms 5 främre ände 12 är anordnad i en urtagning 13 i verktygshållaren 2 och dess bakre ände 14 är anordnad i en urtagning l5 i fiindamentet 1.Fig. 1 shows the presently preferred way of orienting the actuator 5 relative to the tool holder 2. The actuator 5 has a longitudinal center axis 10 which lies on a first line 11 and the tool holder 2 has a longitudinal center axis 16. The actuator 5 is fixed by means of two fastening devices 13, 15, which in this embodiment consist of recesses. More specifically, the front end 12 of the actuator 5 is arranged in a recess 13 in the tool holder 2 and its rear end 14 is arranged in a recess 15 in the housing 1.

Dessa aktuatoms 5 båda fastpunkter förhåller sig så till varandra att den första linjen ll går genom skärets 3 skäregg. Det har visat sig att en sådan orien- tering av aktuatom fördelaktigt möjliggör en effektiv påverkan direkt riktad mot just skäret, dvs det ställe där vibrationerna ska påverkas. Det är möjligt att optimera var aktuatom 5 ska angripa på verktygshållaren 2, dvs placer- ingen av urtagningen 13, med hjälp av modalanalys av verktygshållaren 2.The two fixed points of these actuators 5 relate to each other so that the first line 11 passes through the cutting edge of the insert 3. It has been found that such an orientation of the actuator advantageously enables an effective influence directly directed towards the cutting insert, ie the place where the vibrations are to be affected. It is possible to optimize where the actuator 5 is to engage on the tool holder 2, ie the location of the recess 13, by means of modal analysis of the tool holder 2.

Den första linjen ll bildar en vinkel ot med verktygshållarens 2 centrumaxel 16 som för denna, visade utföringsfonn är 60°. Denna typ av aktuatorplace- ring fungerar dock väl inom ett brett vinkelintervall för a.The first line 11 forms an angle ot with the center axis 16 of the tool holder 2 which for this, shown embodiment is 60 °. However, this type of actuator placement works well within a wide angular range for a.

I fig 2 och 3 visas andra, föredragna placeringar av aktuatom 5. Även här visas anordningen i samband med svarvning och den en likadan, med fór- spärming infäst aktuator och ett likadant styrsystem som redan har beskrivits i samband med fig l. I fig 2 har samma hänvisningsbeteclcningar somi fig 1 använts för motsvarande detaljer.Figures 2 and 3 show other, preferred locations of the actuator 5. Here, too, the device is shown in connection with turning and the same actuator mounted with bias and a similar control system which has already been described in connection with Fig. 1. Figure 2 the same reference numerals as in Fig. 1 have been used for corresponding details.

I fig 2 är ett stöd 17 fäst vid fundamentet 1. Aktuatoms 5 bakre ände 14 är anordnad i en urtagning 18 i detta stöd 17 och aktuatorns 5 främre ände 12 är anordnad i en urtagning 13 i verktygshållaren 2. Den första linjen ll skär verktygshållarens 2 längsgående centrumaxel 16 i en vinkel ot på 90°. I detta 10 15 20 25 30 35 40 523 267 9 utförande är placeringen av aktuatoms 5 angreppspimkt på verktygshållaren 2 extra viktig. Placeringen kan optimeras med hjälp av modalanalys. Med en korrekt placering åstadkoms en mycket kraftig momentpåverkan av verktygs- hållaren eftersom hela aktuatorns tryckkraft anbringas som en tvärkraft. Detta är särskilt fördelaktigt vid stora, styva konstruktioner som kräver stora krafter för att de ska påverkas. Det är givetvis möjligt att anordna flera aktuatorer på detta sätt i lämpliga positioner runt och längsmed verktygshållaren 2. Särskilt kraftfull påverkan uppnås om aktuatoms 5 angreppspunkt på verktygshållaren 2 är nära skäret.In fi g 2 a support 17 is attached to the foundation 1. The rear end 14 of the actuator 5 is arranged in a recess 18 in this support 17 and the front end 12 of the actuator 5 is arranged in a recess 13 in the tool holder 2. The first line 11 cuts the tool holder 2 longitudinal center axis 16 at an angle ot of 90 °. In this embodiment, the location of the actuating point of the actuator 5 on the tool holder 2 is extra important. The location can be optimized with the help of modal analysis. With a correct placement, a very strong torque effect is achieved by the tool holder, since the entire actuating force of the actuator is applied as a transverse force. This is particularly advantageous for large, rigid structures that require large forces in order to be affected. It is of course possible to arrange your actuators in this way in suitable positions around and along the tool holder 2. Particularly powerful action is achieved if the actuator 5's point of attack on the tool holder 2 is close to the insert.

I fig 3 är två stöd 19, 20 fästa ovanpå verktygshållaren 2 och aktuatoms ändar 12, 14 är anordnade i dessa stöd 19, 20. Aktuatom 5 är därmed i detta ut- förande i sin helhet anordnad utanpå verktygshållaren 2 och så orienterad att den första linjen ll är parallell med verktygshållarens centrumaxel 16, dvs vinkeln ot är 0°. Detta är en placering där en befintlig, konventionell svarv och dess verktygshållare 2 påverkas utrymmesmässigt minimalt av en komplette- ring med en anordning enligt uppfinningen.In fi g 3, two supports 19, 20 are attached on top of the tool holder 2 and the ends 12, 14 of the actuator are arranged in these supports 19, 20. The actuator 5 is thus in this embodiment arranged in its entirety on the outside of the tool holder 2 and so oriented that the first the line ll is parallel to the center axis 16 of the tool holder, i.e. the angle ot is 0 °. This is a location where a fixed, conventional lathe and its tool holder 2 are minimally affected by a supplement with a device according to the invention.

En särskilt föredragen variant av utföringsformen enligt fig 3 är att låta aktuatom 5 sträcka sig en bit in i fundamentet 1. Aktuatom 5 är därvid fort- farande så anordnad att dess längsgående centrumaxel 10 är parallell med verktygshållarens 2 längsgående centrumaxel 16 och att den till största delen befinner sig utanpå verktygshållaren 2. Aktuatoms främre ände 12 är anord- nad i ett på verktygshållaren 2 fäst stöd motsvarande stödet 19, medan aktua- toms bakre ände 14 är anordnad i en urtagning 15 i fundamentet l istället för stödet 20. Eftersom därmed aktuatoms bakre ände 14 är fix, kan man med denna placering fördelaktigt påverka de flesta av verktygshållarens 2 egen- moder som verkar i skärhastighetsriktningen.A particularly preferred variant of the embodiment according to Fig. 3 is to allow the actuator 5 to extend a bit into the foundation 1. The actuator 5 is in this case still arranged so that its longitudinal center axis 10 is parallel to the longitudinal center axis 16 of the tool holder 2 and that it the part is located on the outside of the tool holder 2. The front end 12 of the actuator is arranged in a support attached to the tool holder 2 corresponding to the support 19, while the rear end 14 of the actuator is arranged in a recess 15 in the foundation 1 instead of the support 20. rear end 14 is fi x, with this placement you can advantageously influence most of the tool holder's 2 self-modes that operate in the cutting speed direction.

En fackman inser att de ovan beskrivna utföringsforrnenia kan varieras på många olika sätt inom ramen för uppfinningen såsom den definieras i patent- kraven.One skilled in the art will appreciate that the embodiments described above may be varied in many different ways within the scope of the invention as defined in the claims.

Aktuatoms 5 längsgående centrumaxel 10 behöver inte vara i samma plan som verktygshållarens 2 centrumaxel 16, utan aktuatom 5 kan vara anordnad parallellförskjutet åt något håll. Eventuellt kan två aktuatorer 5 vara anord- nade parvis på ömse sidor om verktygshållarens centrumaxel 16. Därmed behöver inte den första linjen ll skära verktygshållarens 2 centrumaxel 16, utan vinkeln o. kan istället bildas mellan den första linjen ll och en andra linje som är parallell med verktygshållarens 2 centrumaxel 16. 10 15 523 267 10 Det är givetvis också möjligt att anordna flera aktuatorer 5 i lämpliga posi- tioner runt och längsmed verktygshållaren 2.The longitudinal center axis 10 of the actuator 5 does not have to be in the same plane as the center axis 16 of the tool holder 2, but the actuator 5 can be arranged parallel displaced in some direction. Optionally, two actuators 5 can be arranged in pairs on either side of the center axis 16 of the tool holder 16. Thus, the first line 11 does not have to intersect the center axis 16 of the tool holder 2, but the angle o. with the center axis 16 of the tool holder 2. 10 15 523 267 10 It is of course also possible to arrange fl your actuators 5 in suitable positions around and along the tool holder 2.

Som framgår ovan och av patent kraven är den visade tillämpningen på ut- vändig svarvning endast ett ej begränsande exempel, även om anordningen enligt uppfinningen i vissa avseenden är särskilt väl lämpad for just den till- lämpningen. Dock förtjänar det att påpekas att uppfinningen, såsom definieras i patent kraven är generellt tillämpbar i en maskin för skärande bearbetning.As appears above and from the patent claims, the application shown for external turning is only a non-limiting example, although the device according to the invention is in some respects particularly well suited for that particular application. However, it is worth noting that the invention, as claimed in the claims, is generally applicable to a cutting machine.

Exempel på andra typer av skärande bearbetning än utvändig svarvning är invändig, eller borrande, svarvning och fräsning.Examples of types of cutting other than external turning are internal, or drilling, turning and milling.

Det skall även noteras att de i figurema visade proportionema mellan olika delar givetvis oftast inte stämmer överens med verkligheten utan är anpassade så att uppfinningsidén framgår på ett enkelt och tydligt sätt.It should also be noted that the proportions shown in ur gurema between different parts of course usually do not correspond to reality but are adapted so that the idea of invention appears in a simple and clear way.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 523 267 1 1 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 523 267 1 1 PATENT REQUIREMENTS 1. Anordning för styrning av vibrationer i en maskin för skärande bearbet- ning, företrädesvis svarvning, vilken maskin innefattar ett skärande verktyg som uppbärs av en i ett fundament fäst verktygshållare, varvid anordningen innefattar en styrenhet, en till styrenheten anslutbar vibrationssensor, och en till styrenheten anslutbar aktuator, och varvid aktuatom innefattar ett aktivt element, som omvandlar en av styrenheten till aktuatom matad växelspänning till dimensionsforändringar vilka påverkar verktygshållaren med ett moment, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatorns (5) ena ände (14) är anordnadi en fix punkt, företrädesvis på eller i fiindamentet (l), utanför verktygshållaren (2) och dess andra ände (12) är anordnad i en punkt på eller i verktygshållaren (2).Device for controlling vibrations in a machine for cutting machining, preferably turning, which machine comprises a cutting tool supported by a tool holder attached to a foundation, the device comprising a control unit, a vibration sensor connectable to the control unit, and another actuator connectable actuator, and wherein the actuator comprises an active element, which converts an alternating voltage supplied by the control unit to the actuator into dimensional changes which affect the tool holder by a torque, characterized in that one end (14) of the actuator (5) is arranged preferably on or in the indentation (1), outside the tool holder (2) and its other end (12) is arranged at a point on or in the tool holder (2). 2. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatorn (5) innefattar en skyddande inkapsling.Device according to claim 1, characterized in that the actuator (5) comprises a protective enclosure. 3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att aktua- tom (5) utgörs av en stackaktuator.Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the actuator (5) consists of a stack actuator. 4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatom (5) innefattar piezokeramelement.Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the actuator (5) comprises piezoceramel elements. 5. Anordning enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatorn (5) är fäst med tryckförspärming.Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the actuator (5) is fastened with a pressure bias. 6. Anordning enligt något av kraven 1-5, k ä n n e te c k n a d av att verktygshållaren (2) har en längsgående centrumaxel (16), att aktuatom (5) har en väsentligen långsträckt form och en längsgående centrumaxel (10), och att aktuatom (5) är så anordnad att dess längsgående centrumaxel (10) ligger på en forsta linje (1 1), vilken bildar en vinkel (u) med verktygshållarens (2) längsgående centrumaxel (16) eller en andra linje som är parallell med verk- tygshållarens (2) längsgående centrumaxel (16), varvid vinkeln (a) är större än eller lika med 0° och mindre än eller lika med 90°.Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the tool holder (2) has a longitudinal center axis (16), that the actuator (5) has a substantially elongate shape and a longitudinal center axis (10), and that the actuator (5) is arranged so that its longitudinal center axis (10) lies on a first line (1 1), which forms an angle (u) with the longitudinal center axis (16) of the tool holder (2) or a second line parallel to the work - the longitudinal center axis (16) of the cloth holder (2), the angle (a) being greater than or equal to 0 ° and less than or equal to 90 °. 7. Anordning enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att verktyget har en skäregg och att aktuatom (5) är så anordnad att nämnda första linje (l 1) skär skäreggen. 10 15 20 25 525 267 12Device according to claim 6, characterized in that the tool has a cutting edge and that the actuator (5) is arranged such that said first line (l 1) cuts the cutting edge. 10 15 20 25 525 267 12 8. Anordning enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatorn (5) är så anordnad att nämnda första linje (11) är parallell med verktygshållarens (2) längsgående centrumaxel (1 6).Device according to claim 6, characterized in that the actuator (5) is arranged such that said first line (11) is parallel to the longitudinal center axis (16) of the tool holder (2). 9. Anordning enligt lq-avet 8, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatorn (5) sträcker sig in i fimdamentet (1).9. Device according to lq-avet 8, characterized in that the actuator (5) extends into the housing (1). 10. Anordning enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatom (5) är så anordnad att nämnda forsta linje (11) skär verktygshållarens (2) längsgåen- de centrumaxel (16) eller nämnda andra linje i en rät vinkel.Device according to claim 6, characterized in that the actuator (5) is arranged such that said first line (11) intersects the longitudinal center axis (16) of the tool holder (2) or said second line at a right angle. 11. 1 1. Anordning enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n a d av att det aktiva elementet är fast medelst två fästanordningar (13, 15, 18, 19) varav den ena är anordnad på verktygshållaren och den andra på fundamentet.Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the active element is fixed by means of two fastening devices (13, 15, 18, 19), one of which is arranged on the tool holder and the other on the foundation. 12. Anordning enligt kravet 1 1, k ä n n e t e c k n a d av att en av fäst- anordningama (13, 15, 18, 19) innefattar ett stöd (17).Device according to claim 1 1, characterized in that one of the fastening devices (13, 15, 18, 19) comprises a support (17). 13. Anordning enligt kravet 11, k ä n n e t e c k n a d av att en av fäst- anordningama (13, 15, 18, 19) innefattar en urtagning i verktygshållaren (2).Device according to claim 11, characterized in that one of the fastening devices (13, 15, 18, 19) comprises a recess in the tool holder (2). 14. Anordning enligt kravet 11, k ä n n e t e c k n a d av att en av fast- anordningama (13, 15 , 18, 19) innefattar en urtagning i fundamentet (1).Device according to claim 11, characterized in that one of the fixed devices (13, 15, 18, 19) comprises a recess in the foundation (1). 15. Anordning enligt något av kraven 11-14, k ä n n e t e c k n a d av att aktuatom (5) har två väsentligen halvsfariska ändar (12, 14) vilka samverkar med var sin av nämnda fästanordningar (13, 15, 18, 19).Device according to any one of claims 11-14, characterized in that the actuator (5) has two substantially semi-dangerous ends (12, 14) which cooperate with each of said fastening devices (13, 15, 18, 19).