[发明专利]基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置及方法

权利要求书

1.一种基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置，其特征在于，包括锯架(2)、振动机构(3)、锯梁(4)、主动带轮(1)、从动带轮(5)、锯条(7)、液压缸(22)；锯架(2)两侧分别安装有主动带轮(1)、从动带轮(5)，主动带轮(1)与从动带轮(5)上套装有传送带，传送带外侧安装有锯条(7)，主动带轮(1)和从动带轮(5)之间安装有振动机构(3)和锯梁(4)，锯梁(4)固定于锯架(2)上，振动机构(3)上端固定于锯梁(4)下端面的中部，振动机构(3)下端与位于下方的锯条(7)背部滚动接触；振动机构(3)两侧分设有左导向臂(6)和右导向臂(8)，左、右导向臂(6、8)的上端分别固定于锯梁(4)下端面的两端，左、右导向臂(6、8)下端均与位于下方的锯条(7)相连；锯架(2)安装于液压缸(22)上，液压缸(22)带动所有与锯架(2)相连的部件做进给运动；

所述振动机构(3)包括外壳(11)、底座(9)、超磁致伸缩材料(11)、永磁体(19)、激励线圈(12)、预紧弹簧(13)、变幅杆(14)和轴承架(16)，底座(9)安装于外壳(11)上端开口处，底座(9)上端面固定于锯梁(4)下端面，外壳(11)内安装有超磁致伸缩材料(11)、永磁体(19)、激励线圈(12)和预紧弹簧(13)，底座(9)下端面与超磁致伸缩材料(11)上端相连，超磁致伸缩材料(11)下端与变幅杆(14)上端相连，变幅杆(14)下端穿过外壳(11)底面通过销钉(17)与轴承架(16)相连；超磁致伸缩材料(11)周围向外依次套装有激励线圈(12)、永磁体(19)；位于外壳(11)内且超磁致伸缩材料(11)下方的变幅杆(14)固定有外凸缘，预紧弹簧(13)上端顶接于外凸缘的台阶面，预紧弹簧(13)下端顶接于外壳内底面；轴承架(16)底部通过支撑轴(18)安装有一轴承(15)，轴承(15)外圈与锯条(7)背部滚动接触。

2.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置，其特征在于，还包括DSP芯片，所述从动带轮(5)上安装有转速传感器(21)，主动带轮(1)上安装有扭矩传感器(20)，转速传感器(21)、扭矩传感器(20)均与DSP芯片相连，DSP芯片通过线圈控制电路与振动机构(3)相连。

3.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置，其特征在于，所述主动带轮(1)带动传送带运动从而带动从动带轮(5)转动，传送带的运动带动传送带上的锯条(7)作往复运动。

4.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置，其特征在于，所述永磁体(19)与超磁致伸缩材料(10)构成了封闭磁场回路，以防止漏磁。

5.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置，其特征在于，所述DSP芯片采用TMS320F2812型DSP芯片。

6.基于权利要求1～5任一所述装置的金属切削可控式振动控制方法，其特征在于，转速传感器(21)、扭矩传感器(20)分别获取得到从动带轮(5)的转速信息、主动带轮(1)的扭矩信息，转速传感器(21)、扭矩传感器(20)分别将转速信息、扭矩信息传输至DSP芯片，DSP芯片根据转速信息、扭矩信息输出PWM波的频率、PWM波的占空比至PLC控制器，PLC控制器根据PWM波的频率和占空比分别调节振动机构(3)的超磁致伸缩材料(10)的振动频率和振幅，实现锯条(7)的振动锯切。

7.根据权利要求6所述的金属切削可控式振动控制方法，其特征在于，DSP芯片根据接受到的转速传感器(21)的转速信息输出PWM波的频率，PWM波的频率即超磁致伸缩材料(10)的振动频率根据带轮转速n采用以下公式计算如下：

式中，f表示PWM波的频率，n表示带轮的转速，D表示带轮的直径，p为锯条上相邻两齿的间距。

8.根据权利要求6所述的金属切削可控式振动控制方法，其特征在于，PLC控制器通过调节液压缸(22)中节流阀阀口的大小控制液压油的流量Q，超磁致伸缩材料(10)的振动幅度根据流量Q采用以下公式计算如下：

式中，b为超磁致伸缩材料的振动幅度，D表示带轮的直径，p为锯条上相邻两齿的间距，d为液压缸缸径，Q为液压缸中的流量。