一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统技术方案

本发明专利技术提供一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，包括安装在车床机架上的稳定机架，稳定机架上设有多个凸台，凸台上设有上连接基座，上连接基座与连接臂的一端连接，连接臂的另一端与下连接基座连接，下连接基座与稳定轮连接，每个上连接基座上均设有双作用单出杆伺服液压缸，双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆通过连接耳环与连接臂连接。其优点在于，通过多个独立的柔性稳定机构实现对工件不同方向的支撑，其中每个柔性稳定机构由一个伺服液压缸驱动，通过伺服换向阀与比例溢流阀调节伺服液压缸两个腔的液压油压力，实现对伺服液压缸的独立控制，伺服液压缸具有较好的阻尼特性，可有效抑制细长杆车削加工过程中的振动，提高工件的加工精度。提高工件的加工精度。提高工件的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统


[0001]本申请属于车床加工液压控制领域，具体涉及一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统。

技术介绍

[0002]传统卧式车床在加工细长杆类工件时通常采用三爪卡盘+尾架两端夹紧的固定方式，车刀在对加工工件进行切削运动时，加工工件的一侧受到来自车刀的背向力，加工工件在背向力的作用下容易发生加工形变及振动，加工形变严重制约工件的加工精度，降低工件的加工质量。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利提出一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，通过伺服液压缸驱动平行四连杆机构实现稳定轮中心轴线与工件旋转轴线相平行，通过独立调节每个柔性稳定机构的伺服液压缸的输出力和输出位移，实现对不同尺寸的加工工件的支撑和稳定作用，提高工件的加工刚度，同时每个伺服液压缸具有较好的阻尼特性，可抑制细长杆在加工过程中的振动，提高工件的加工精度。其技术方案为：一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，包括安装在车床机架上的稳定机架，所述稳定机架上设有多个凸台，所述凸台上设有上连接基座，所述上连接基座与连接臂的一端连接，所述连接臂的另一端与下连接基座连接，所述下连接基座与稳定轮连接，每个所述上连接基座上均设有双作用单出杆伺服液压缸，所述双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆通过连接耳环与连接臂连接，所述稳定轮用于稳定加工工件。
[0004]进一步优选的，所述稳定轮包括稳定轮侧支撑臂、稳定轮底座、稳定轮中心轴、稳定轮轮辐，稳定轮缓冲层，所述稳定轮侧支撑臂与稳定轮底座固定连接，稳定轮侧支撑臂远离稳定轮底座的一端设有圆形安装孔，稳定轮中心轴通过滑动轴承安装在稳定轮侧支撑臂的圆形孔内，稳定轮轮辐通过键连接安装在稳定轮中心轴上；稳定轮轮辐外缘设有稳定轮缓冲层，下连接基座与稳定轮底座通过螺栓固定连接。
[0005]进一步优选的，所述上连接基座与下连接基座之间设置四个连接臂，四个连接臂与上连接基座、下连接基座组成一个平行四杆机构，双作用单出杆伺服液压缸无杆腔一端的连接耳环设有球铰链，球铰链通过连接销轴与上连接基座连接，双作用单出杆伺服液压缸活塞杆耳环设有球铰链，球铰链通过连接销轴与连接臂下端相连。
[0006]进一步优选的，每个所述双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔通过截止阀一分别与比例调速阀、比例溢流阀、压力传感器一连接，双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔与截止阀二连接，双作用单出杆伺服液压缸内置有位移传感器，所述截止阀二与压力传感器二、伺服换向阀A口连接，所述伺服换向阀P口与油源连接、T口与油箱连接，B口处于截至状态，所述比例调速阀与油源连接，比例溢流阀与油箱连接。
[0007]进一步优选的，主动柔性稳定机构的位置控制过程如下：
伺服换向阀处于左位，油源内的高压油经比例调速阀的调速后由其B口流出，当比例调速阀B口流出的液压油压力低于比例溢流阀的预设的开阀压力时，比例调速阀B口流出的液压油分别流入压力传感器一和截止阀一，液压油经截止阀一后流入双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔，双作用单出杆伺服液压缸的活塞做伸出运动，液压油经其B口流入截止阀二，液压油经截止阀二后流入压力传感器二和伺服换向阀，液压油经伺服换向阀后由其T口直接流入油箱，当位移传感器检测主动柔性稳定机构接近加工工件时，切换伺服换向阀的阀芯至右位，油源内的高压油与双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔连通，根据压力传感器二的压力信号，通过调节伺服换向阀阀芯的位置，调整双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔内液压油压力，通过提高伺服液压缸有杆腔内液压油的压力来降低伺服液压缸的活塞伸出速度；当位移传感器检测主动柔性稳定机构运动至指定位置，伺服换向阀切换至中位，双作用单出杆伺服液压缸处于锁止状态，实现主动柔性稳定机构的位置控制功能。
[0008]进一步优选的，主动柔性稳定机构的支撑力控制过程如下：伺服换向阀处于右位，双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔与油源连通，当需要增大支撑力时，根据压力传感器一的压力信号，提高比例溢流阀的开阀压力，通过比例调速阀与比例溢流阀的协同作用，增大比例调速阀B口液压油的输出压力，根据压力传感器二的压力信号，通过控制伺服换向阀的阀芯位置，降低换向阀A口的液压油的输出压力，通过调节双作用单出杆伺服液压缸无杆腔与有杆腔内液压油的压力，实现对双作用单出杆伺服液压缸输出力的控制。
[0009]进一步优选的，主动柔性稳定机构的复位过程如下：伺服换向阀处于右位，调节比例调速阀使其阀口处于关闭状态，降低比例溢流阀的开阀压力，油源内的液压油经伺服换向阀的P口流入伺服换向阀，液压油经伺服换向阀后由其A口流出，伺服换向阀的A口流出的液压油分别流入压力传感器二和截止阀二，液压油经截止阀二后流入双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔，双作用单出杆伺服液压缸的活塞做缩回运动，双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔内的液压油经其A口流入截止阀一，液压油经截止阀一后由其A口分别流入压力传感器一和比例溢流阀，液压油经比例溢流阀后由其B口直接流回油箱，当位移传感器检测双作用单出杆伺服液压缸的活塞靠近初始位置时，提高比例溢流阀的开阀压力，通过调节比例溢流阀的开阀压力，调整双作用单出杆伺服液压缸无杆腔与有杆腔液压油之间的压力差，降低主动柔性稳定机构的复位速度，当位移传感器检测双作用单出杆伺服液压缸的活塞运动至初始位置时，将伺服换向阀切换至中位，比例溢流阀的开阀压力调整值最大，此时双作用单出杆伺服液压缸的活塞停止运动，实现主动柔性稳定机构的复位功能。
[0010]进一步优选的，主动柔性稳定机构的运动过程如下：加工工件在机床主轴箱的驱动下匀速旋转，主动柔性稳定机构在双作用单出杆伺服液压缸的驱动下开始运动，双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆将运动通过球铰链传递至连接臂，下连接基座在连接臂的作用下不断靠近加工工件，稳定轮随着下连接基座一同平动，当检测稳定轮运动至工件附近，通过调整伺服换向阀的状态，降低主动柔性稳定机构的运动速度，使稳定轮缓慢靠近加工工件，当稳定轮与工件接触后，稳定轮缓冲层随着工件一同旋转，稳定轮轮辐随稳定轮缓冲层运动，稳定轮轮辐通过键连接带动稳定轮中心轴转动，稳定轮中心轴两端设有滑动轴承，稳定轮中心轴在滑动轴承内部运动，车刀开始切削工件，
液压系统根据加工工件的受力状态独立调节每个主动柔性稳定机构的支撑力，保证工件在加工过程中的刚度；工件在加工过程中产生的振动位移，经稳定轮缓冲层传递至下连接基座，下连接基座将振动进一步传递至伺服液压缸的活塞杆，双作用单出杆伺服液压缸为柔性稳定机构提供一个阻尼力，柔性稳定机构可有效抑制工件的振动，保证柔性稳定机构的稳定性；当车刀完成对工件的加工作业，主动柔性稳定机构在双作用单出杆伺服液压缸活塞杆的作用下快速复位，双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆带动下连接基座快速远离加工工件，稳定轮与加工工件发生脱离；当位移传感器检测到双作用单出杆伺服液压缸的活塞接近初始位置，通过调节伺服换向阀的状态，降低双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆的运动速度，当主动柔性稳定机构到达初始位置，调节系统内液压阀组使得双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆处于静止状态，完成主动柔性稳定机构在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，包括安装在车床机架上的稳定机架，所述稳定机架上设有多个凸台，所述凸台上设有上连接基座，所述上连接基座与连接臂的一端连接，所述连接臂的另一端与下连接基座连接，所述下连接基座与稳定轮连接，每个所述上连接基座上均设有双作用单出杆伺服液压缸，所述双作用单出杆伺服液压缸的活塞杆通过耳环与连接臂连接，所述稳定轮用于稳定加工工件。2.根据权利要求1所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，所述稳定轮包括稳定轮侧支撑臂、稳定轮底座、稳定轮中心轴、稳定轮轮辐，稳定轮缓冲层，所述稳定轮侧支撑臂与稳定轮底座固定连接，稳定轮侧支撑臂远离稳定轮底座的一端设有圆形安装孔，稳定轮中心轴通过滑动轴承安装在稳定轮侧支撑臂的圆形孔内，稳定轮轮辐通过键连接安装在稳定轮中心轴上；稳定轮轮辐外缘设有稳定轮缓冲层，下连接基座与稳定轮底座通过螺栓固定连接。3.根据权利要求1所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，所述上连接基座与下连接基座之间设置四个连接臂，四个连接臂与上连接基座、下连接基座组成一个平行四杆机构，双作用单出杆伺服液压缸无杆腔一端的连接耳环设有球铰链，球铰链通过连接销轴与上连接基座连接，双作用单出杆伺服液压缸活塞杆上的连接耳环设有球铰链，球铰链通过连接销轴与连接臂下端相连。4.根据权利要求2所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，每个所述双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔通过截止阀一分别与比例调速阀、比例溢流阀、压力传感器一连接，双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔与截止阀二连接，双作用单出杆伺服液压缸内置有位移传感器，所述截止阀二与压力传感器二、伺服换向阀A口连接，所述伺服换向阀P口与油源连接、T口与油箱连接，B口处于截至状态，所述比例调速阀与油源连接，比例溢流阀与油箱连接。5.根据权利要求4所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，主动柔性稳定机构的位置控制过程如下：伺服换向阀处于左位，油源内的高压油经比例调速阀的调速后由其B口流出，当比例调速阀B口流出的液压油压力低于比例溢流阀的预设的开阀压力时，比例调速阀B口流出的液压油分别流入压力传感器一和截止阀一，液压油经截止阀一后流入双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔，双作用单出杆伺服液压缸的活塞做伸出运动，液压油经其B口流入截止阀二，液压油经截止阀二后流入压力传感器二和伺服换向阀，液压油经伺服换向阀后由其T口直接流入油箱，当位移传感器检测主动柔性稳定机构接近加工工件时，切换伺服换向阀的阀芯至右位，油源内的高压油与双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔连通，根据压力传感器二的压力信号，通过调节伺服换向阀阀芯的位置，调整双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔内液压油压力，通过提高伺服液压缸有杆腔内液压油的压力来降低伺服液压缸的活塞伸出速度；当位移传感器检测主动柔性稳定机构运动至指定位置，伺服换向阀切换至中位，双作用单出杆伺服液压缸处于锁止状态，实现主动柔性稳定机构的位置控制功能。6.根据权利要求4所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，主动柔性稳定机构的支撑力控制过程如下：伺服换向阀处于右位，双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔与油源连通，当需要增大支撑力时，根据压力传感器一的压力信号，提高比例溢流阀的开阀压力，通过比例调速阀与比
例溢流阀的协同作用，增大比例调速阀B口液压油的输出压力，根据压力传感器二的压力信号，通过控制伺服换向阀的阀芯位置，降低换向阀A口的液压油的输出压力，通过调节双作用单出杆伺服液压缸无杆腔与有杆腔内液压油的压力，实现对双作用单出杆伺服液压缸输出力的控制。7.根据权利要求4所述的一种细长杆车削加工用主动柔性稳定系统，其特征在于，主动柔性稳定机构的复位过程如下：伺服换向阀处于右位，调节比例调速阀使其阀口处于关闭状态，降低比例溢流阀的开阀压力，油源内的液压油经伺服换向阀的P口流入伺服换向阀，液压油经伺服换向阀后由其A口流出，伺服换向阀的A口流出的液压油分别流入压力传感器二和截止阀二，液压油经截止阀二后流入双作用单出杆伺服液压缸的有杆腔，双作用单出杆伺服液压缸的活塞做缩回运动，双作用单出杆伺服液压缸的无杆腔内的液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭，刘鑫，纪立超，李世振，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：