一种超声振动钻削控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声振动钻削控制方法及装置。该方法包括：在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前超声振动钻削装置的有效电阻值；在有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；当有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态。本发明专利技术方法能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程出现崩边或者产生划痕缺陷，提升钻削产品质量。

A control method and device of ultrasonic vibration drilling

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动钻削控制方法及装置
本专利技术实施例涉及超声振动加工
，尤其涉及一种超声振动钻削控制方法及装置。
技术介绍
超声电源又称为超声波发生器，其作用为将市电(220V/50Hz)转换成可以与超声振动钻削装置的谐振频率相匹配的高频交流电信号，并输出一定的功率。超声振动钻削装置一般由超声换能器、变幅杆、加工刀具、刀柄等组成。超声换能器可以将输入的高频交流电信号转换为机械振动，可用于超声加工、超声清洗、超声检测等领域。一般市面上的超声电源因为成本问题通常采用锁相环跟踪换能器谐振频率，并且一般只能匹配特定频率的换能器，而不能匹配普遍换能器。针对碳化硅颗粒增强铝基复合材料SiCp/Al，钻孔入口以及出口容易出现崩边。如果只采用功率负反馈调节，超声振动钻削在钻孔出入口阶段负载变化，输出电流变化，振动幅值变化，造成加工过程的不平稳性，易产生崩边等问题；如果只采用电流负反馈调节，超声振动钻削在钻孔钻中稳定阶段，若遇到碳化硅颗粒，由于振动幅值不变化，碳化硅颗粒更容易划擦孔内表面，产生划痕缺陷。所以如何更好的进行超声振动钻削加工成为现在亟需解决的一个难题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种超声振动钻削控制方法及装置，以解决现有超声振动钻削加工过程中，由于加工材料易出现崩边或者划痕缺陷，导致加工的产品质量差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术的实施例提供了一种超声振动钻削控制方法，包括：在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。第二方面，本专利技术的实施例还提供了一种超声振动钻削控制装置，包括：第一获取模块，用于在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；第一控制模块，用于在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；第二控制模块，用于在所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种超声振动钻削装置，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的超声振动钻削控制方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的超声振动钻削控制方法的步骤。本专利技术实施例的上述方案中，通过在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前超声振动钻削装置的有效电阻值；在有效电阻值增大或者减小的过程中，有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；当有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态，如此，通过对超声振动钻削加工状态的自适应调节控制，在超声钻削装置工作在钻入钻出阶段时，采用电流负反馈调节控制，在超声钻削装置工作在稳定钻削阶段时，采用功率负反馈调节控制，这样能够避免加工材料在超声振动钻削加工过程中出现崩边或者产生划痕缺陷，从而提升钻削加工的产品质量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图之一；图2为本专利技术实施例的超声电源与超声振动钻削装置的组成结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图之二；图4为本专利技术实施例提供的超声振动钻削控制装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术实施例提供的超声振动钻削控制方法的流程示意图。下面就该图具体说明该方法的具体实施过程。步骤101，在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；需要说明的是，超声振动钻削装置一般由超声换能器、变幅杆、钻头、刀柄等组成。其中，钻头作为超声振动钻削装置的输出端，产生超声振动，用于在工件上加工孔。本步骤中，可基于超声振动钻削装置的相频特性，根据其电压电流相位差，确定超声振动钻削装置的相位，通过改变与超声振动钻削装置连接的超声电源的输出频率使超声振动钻削装置的相位为零，即保持在谐振状态。也就是说，超声振动钻削装置的相位为零时，超声振动钻削装置处于谐振状态。步骤102，在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；本步骤中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值。所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值。所述第一预设电阻值小于所述第二预设电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声振动钻削控制方法，其特征在于，包括：/n在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；/n在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；/n当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；/n其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；/n所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；/n所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声振动钻削控制方法，其特征在于，包括：
在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值；
在所述有效电阻值增大或者减小的过程中，所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第二修正系数时，控制超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态；
当所述有效电阻值与第一预设电阻值之间的差值的绝对值大于或者等于第一修正系数，且所述有效电阻值与第二预设电阻值之间的差值的绝对值小于第二修正系数，控制超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态；
其中，所述第一预设电阻值为所述超声振动钻削装置工作在谐振且空载状态时的电阻值；
所述第二预设电阻值为所述超声振动钻削装置的工作在稳定钻削阶段时的电阻值；
所述第一预设电阻值小于所述第二预设电阻值，且所述第一预设电阻值与所述第一修正系数之和小于所述第二预设电阻值与所述第二修正系数之和。


2.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，在超声振动钻削装置处于谐振状态的情况下，获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值之前，所述方法还包括：
获取预设扫频范围，使所述超声电源以所述预设扫频范围为界限进行扫频跟踪，所述预设扫频范围处于15kHz～40kHz的频率范围内；
获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点；
基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态。


3.根据权利要求2所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述获取所述超声电源经扫频跟踪后得到的扫频频率点，包括：
获取所述超声电源以所述预设扫频范围为界限，对超声振动钻削装置的电信号按照预设频率变化步长进行离散采样后的多个电流峰值；
比较所述多个电流峰值，将多个电流峰值中取值最大的电流峰值对应频率点作为扫频频率点。


4.根据权利要求2所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述基于所述扫频频率点，控制所述超声振动钻削装置处于谐振状态，包括：
基于所述扫频频率点，调节所述超声电源的输出频率，得到所述超声振动钻削装置的相位；
当所述超声振动钻削装置的相位为零时，停止对所述超声电源的输出频率的调节，并确定所述超声振动钻削装置处于谐振状态。


5.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述获取当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值，包括：
采集当前所述超声振动钻削装置的电压幅值和电流幅值；
根据所述电压幅值以及所述电流幅值，计算得到当前所述超声振动钻削装置的有效电阻值。


6.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值。


7.根据权利要求6所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，包括：
通过预先设定方式，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值；或者，
根据所述超声振动钻削装置的工艺参数，确定所述超声电源的工作状态处于电流负反馈调节状态时对应的目标电流值，以及所述超声电源的工作状态处于功率负反馈调节状态时对应的目标功率值，所述工艺参数包括：转速、步深、刀具的直径和进给量中的至少一者。


8.根据权利要求1所述的超声振动钻削控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述有效电阻值与所述第一预设电阻值之间的差值的绝对值小于所述第一修正系数时，控制所述超声振动钻削装置在谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱民，付宇，王康，吴龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11