激光掃描振動儀在鑽削加工中的應用(二)

   時間:2014-03-12 02:44:03
激光掃描振動儀在鑽削加工中的應用(二)簡介
    針對平面振動測量,可以採用掃描振動儀。採用這種掃描方法時,則以快捷的順序在物體表面的很多測量點上進行掃描(圖1),通過激光束在物體表面上的掃描和很高的空……
激光掃描振動儀在鑽削加工中的應用(二)正文

  針對平面振動測量,可以採用掃描振動儀。採用這種掃描方法時,則以快捷的順序在物體表面的很多測量點上進行掃描(圖1),通過激光束在物體表面上的掃描和很高的空間解析度,可以生成一系列單點測量結果。從這些振動數據中,要麼是在時間範圍內對同步運動過程,或者是在頻帶的頻率範圍內對作業振動形式進行測定和可視化。在振動過程可準確重複的條件下,可以對連續進行的測量進行整合。這可以通過一種在振蕩器上以特定的頻帶範圍生成的觸發信號來實現。

在IWF上所進行的振動測量,可採用Polytec公司的激光掃描振動儀,對單刃鑽頭的自有頻率ωo和屈服度N(ω)等模態參數進行測定。作為實驗分析的測量物體,使用了直徑為11.76mm和φ7.22mm的全硬金屬頭(圓周為C形)的單刃鑽頭。鑽桿和張緊套(誤差:φ20 g6)由調質鋼構成,單刃鑽頭全長為335mm。為了在實驗分析中能夠測得彎曲振動和扭曲振動,首先要求對確定測量點所需的相應柵格線進行定義。對此,對測量點的選擇採用回形的分佈方式,激光束依次對之進行掃描。在沒有推進的情況下,直接呈垂直列陣分佈的測量點位於一個平面上;而在對單刃鑽頭進行振動推進時,則會致使鑽頭髮生偏移。在扭轉振動的情況下,鑽頭會發生扭轉,激光束探測到的各重疊點的行程變化的結果各不相同。在評價中,這種現象通過各重疊測量點的顏色變化來表示(圖1)。

具體測量情況

為了在實驗分析中避免外部的振動,採用了一種大質量的鋼質測量台。首先須對單刃鑽頭的主軸和重心進行計算,以便鑽頭縱向振動方向能夠直接對準鑽頭重心和兩側主軸的橫向方向。針對在鑽頭縱向上的振動,振動器和單刃鑽頭相互對著被張緊在老虎台或帶有襯皮和夾鉗的夾具上。自由的鑽頭端部帶有一個硬化了的振動尖頂,尖頂上設有一個Piezo測力感測器和一個鋁質適配器。在與張緊力的作用下,這些裝置可與振動器相連接。控制器通過一個放大器,把一個正弦信號和一個特定的頻率帶傳送給在另一頭對單刃鑽頭髮起振動的振動器。測力感測器通過一個受載放大器,把力的信號反饋給控制器,而控制器則通過由激光掃描振動儀傳來的與頻率相關的行程變化信號,計算出模態參數。

圖2所示φ11.76mm單刃深孔鑽頭在第一主軸方向(34)上遭遇振動時的柔曲性頻率範圍,其曲線符合傳統的三位振動器的特徵。由於三位分佈涉及單刃鑽具的鑽頭、鑽桿和張緊套,因此這種實驗方法是恰當的。880Hz自有模式易於識別,這是一個彎曲振動;而另一個自有模式為2000Hz的扭轉振動。第三個典型的自有模式仍為彎曲振動,頻率為3300Hz。為了便於比較,圖3所示鑽刀在進給方向上受到振動時單刃鑽頭的柔曲性頻率範圍。所測得的第一個自有模式為580Hz,第二個自有模式為850Hz。這些都屬於彎曲振動。所觀察到的在第一個主軸方向上的一種非典型的振動振幅為2000Hz的第一個扭轉振動。極具典型的是2600Hz、3300Hz和3860Hz的自有模式,這些都是彎曲自振動。

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