[发明专利]撷取动态振动频率的方法

说明书

本发明公开了一种撷取动态振动频率的方法，包括下列步骤：选用至少五双振动量测元件；决定该第一双至第五双振动量测元件带宽范围；将该第一双至第五双振动量测元件依序在一主轴的几何结构对称的第一侧及第二侧，以对称式布点方式進行振动位移量的量测；校正该第一侧及第二侧的其中一者的该第一至第五振动量测元件所量测的振动位移量，以差动消除产生环境干扰的噪声；计算出位于该第一侧及第二侧的至少一双节点的位置；利用前述步骤的该些振动位移量以推算出一双主谐波的动态振动频率；以及确认该主轴的振动模态。本发明的方法可以快速量测切削过程中的动态振动频率，并可以清楚了解切削动态振动频率、模态、以及节点位置。

技术领域

本发明有关于一种撷取动态振动频率的方法，特别是关于一种撷取切削时动态振动频率的方法。

背景技术

微铣削工艺加工市场需求急增，产业竞争重点已朝向智能化发展，其中最重要的环节是实时切削振动监测考虑，可作为主轴运作状况了解及设备工艺良率控制。然而，目前市售具高精度切削振动感测装置单价较高，导入可行性不佳。

在线颤振抑制（on-line chatter avoidance）主要功能为保护切削工具机。透过安装在切削工具机加工区（如主轴的板金上）的微型振动感测元件，设于后端的分析软体可侦测单一加工时的振动频率，缺乏切削振动模态信息。若已知该主轴的切削动态振动频率及振动模态，则可调整切削的状态，并在线改变转速及进给，进而把工件物料的浪费降到最低，也可避免伤害刀具。

美国专利公开号US 20140067289A1揭示一种整合振动量测及分析系统，其包括一种振动量测讯号处理方法，透过IIR的滤波手段可以分析实时的整合或差动振动讯号，可以降低系统硬件的复杂程度及数据储存需求。

然而，上述专利文献并无揭示将多个振动量测元件在一主轴的两侧进行对称式布点的设计方式，可直接去除环境干扰的噪声，并快速得到切削时动态振动频率及模态信息。

有鉴于此，因此，便有需要提供一种撷取动态振动频率及振动模态的方法，来解决前述的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种撷取切削时动态振动频率的方法，可直接将环境干扰的噪声去除，并快速得到切削时动态振动频率及振动模态。

为达成上述目的，本发明提供一种撷取动态振动频率的方法，包括下列步骤：选用至少五双振动量测元件，其包括第一双振动量测元件至第五双振动量测元件，其中该第一双振动量测元件包括两个第一振动量测元件，该第二双振动量测元件包括两个第二振动量测元件，依此类推；决定该第一双振动量测元件至第五双振动量测元件带宽范围；将该第一双振动量测元件至第五双振动量测元件依序在一主轴的几何结构对称的第一侧及第二侧，以对称式布点方式进行振动位移量的量测；利用该第一双振动量测元件之间、该第三双振动量测元件之间或该第五双振动量测元件之间所量测的振动位移量差值，进行校正该第一侧及第二侧的其中一者的该第一振动量测元件至第五振动量测元件所量测的振动位移量，以差动消除产生环境干扰的噪声；利用该第二双振动量测元件及第四双振动量测元件的已校正及未校正的振动位移量对该第一双振动量测元件、该第三双振动量测元件、及该第五双振动量测元件的已校正及未校正的振动位移量进行内插法计算，用以计算出位于该第一侧及第二侧的至少一双节点的位置；利用前述步骤的这些振动位移量以推算出一双主谐波的动态振动频率；以及确认该主轴的振动模态。

本发明的设计借由一种多个振动量测元件对称布点方式可以快速量测切削过程中的动态振动频率，由于对称布点其感测讯号理论值会相同，但受到环境影响程度不相同，因此借由讯号差值计算方式可以清楚了解切削动态振动频率、模态、以及节点位置。本发明的技术可提出可使该量测系统不会受到环境干扰而影响精度，进而能准确撷取出切削时的动态振动频率及振动模态。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明