1 前言
環境雜訊、振動對人體的危害已引起人們足夠的重視。但是對於直接操作工具機進行機械加工的工人本身所受雜訊、振動的威脅卻未引起充分注意,好像是操作者無法避免這種加工引起的雜訊、振動對其本身和周圍居民侵害似的, 其實不然。當操作者及相關人員處在生產性雜訊、振動環境進行工作時, 由於受工具機運轉、機械加工及周圍其它工具機運轉、加工時產生的雜訊、振動的影響, 很容易疲勞, 降低工作效率。
例如, 操作者及相關人員由於受雜訊、振動的影響使勞動生產率降低3% ～5% 。甚至於對機體各個器官造成不良的影響, 當生
產環境的雜訊和振動超過標準時, 就會引起各種疾病。所以, 現以機械加工產生的高頻振動適應控制為例, 來敘述減少機械加工振動公害的措施。制止高頻振動的適應控制方法是根據高頻振動的不穩定自激振動來決定的, 根據存在的不穩定條件區可考慮兩種方法。
即是, 在發生高頻振動的時候, 可考慮採用下述兩種控制方法:1）把提供的最佳加工條件轉變成振動穩定條件區的以最大可能加工效率為條件的一般控制方式。2）在最佳加工條件不變時, 可根據振動系統中追加的伺服機構來增加等效剛度, 而使相對振動衰減的積極控制方式。
無論在哪種情況下都有必要進行振動輸入方式的計畫, 前者的控制方式是只改變加工條件的簡易控制系統, 所以可能有加工效率低的缺點。
2 加工條件控制方式
簡單辯認振動的方法只能是利用測振儀監測振幅, 而當其振幅達到一定振級以上時就能辯認出高頻振動的方式, 切削力或切削抗力的變化幅度由於發生高頻振動而變化大, 所以引起人們高度重視功率及切削力的控制方式等。在發生高頻振動的情況下, 切削雜訊的波譜從單調減少型變化到在特定頻率範圍內具有峰值的波譜( 頻譜) 。高速付立葉頻譜變換儀得到發展, 對推進機械振動的聯機監控線( 自動監控線) 實用化起到有效的促進作用。
3 振動系統控制方法
這種方式的控制系統複雜, 而且具有能使生產效率降低導致加工穩定的特點。以控制刀具——工件間的相對變位來提高工具機視在剛度為目標的這種方式中有被動變形及主動變形, 而後者的主動變形形成反饋迴路, 進行聯機控制, 因此, 可以說最好考慮採用簡易適應控制方式。前者被動變形的代表例子—— 採用可調式阻尼器只能與特定的振動頻率相適應。
而且, 希望預先調整引數, 以某一固定方式進行適應控制。後者主動變形方式如下所述。具有反饋機能,為了實現聯機實時控制方式, 能夠適應於在廣闊範圍內達到多種振動的控制。
到目前為止, 研究及實用的主動變形方式有如圖所示的兩種方式—— 在工具機—— 刀具—— 工件的加工迴路內串聯控制系統及在迴路外邊併聯控制系統。串聯方式的情況。
如下, 因為把位置控制伺服機構串聯在加工迴路內, 而且為了減少此時伺服機構的慣性, 多半採用如圖所示的直接驅動方式, 又根據採用的控制方式而具有能夠大大改善刀具—— 工件間的靜剛性的優點。併聯方式因為是在加工迴路外併聯控制迴路, 所以由於慣性力而產生一種主動變形阻尼作用( 主動振動被吸收) 。
這種控制方法的最終目的是, 即使刀具——工件間的相對振動振幅為零的情況下, 要選擇什麼樣的必要反饋訊號對控制系統來說是非常重要的。因為可考慮切削力、相對變位、加速度三種引數作為反饋訊號, 所以結果可考慮到有6 種控制位置相對變位的主動變形控制方式。在檢測相對變位輸入訊號時, 假若考慮改變加工中的工件形狀的話, 在實用上是比較困難的。
但是, 從測定技術方面來考慮採用加速度訊號可以說是最簡單的。因為不可能只對一種訊號求相對振動。所以雖然妨礙了實用性, 可是到目前為止的研究例子中使用最多的是使用切削力作為反饋訊號方式的。
在檢測相對變位輸入訊號時, 假若考慮改變加工中的工件形狀的話, 在實用上是比較困難的。但是, 從測量技術方面來考慮採用加速度訊號可以說是最簡單的。因為不可能只對一種訊號求相對振動, 所以雖然妨礙了實用性, 可是到目前為止的研究例子中使用最多的是使用切削力作為及饋訊號方式的。
作為主動變形方式在考慮到的六種有代表性的控制方式只敘述了兩種, 而且這兩種方式也有一種好的一種不太好的。例如, 作為反饋訊號, 在選擇容易測定的訊號情況下, 使控制裝置變得複雜, 假如若使控制裝置簡單, 則輸入訊號測定方式就是一種非實用的方式。串聯方式根據採用的控制裝置而具有能夠大大改善刀具—— 工件間的靜剛性的優點。
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