[发明专利]超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置及方法、应用

权利要求书

1.超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置，其特征在于，包括超声振动切削装置(2)、超声电源(3)、示波器(4)和锁相放大器(5)；

所述超声振动切削装置(2)安装在超精密车床上，用于切削加工工件(1)；

所述超声电源(3)与超声振动切削装置(2)通过线缆连接，用于驱动超声振动切削装置(2)振动，所述超声电源(3)的电压和电流能够调整；

所述示波器(4)与超声电源(3)通过线缆连接，用于测量超声振动切削装置(2)在空载和负载状态时的超声振幅和超声频率；

所述锁相放大器(5)与超声电源(3)通过线缆连接，用于测量超声振动切削装置(2)在负载状态时的其它振动信号；

所述锁相放大器(5)的锁相单元数量为2个，输入信号带宽为DC-200MHz，输入采样率为500MSa/s，谐波解调最高为200MHz，动态储备为80dB；

装置使用时先在空载条件下，利用示波器(4)测量超声振动切削装置(2)的超声振幅和超声频率，利用超声振动切削装置(2)对工件(1)进行切削加工，再次用示波器(4)测量超声振动切削装置(2)在负载状态时的超声振幅和超声频率，利用锁相放大器(5)测量超声振动切削装置(2)在负载状态时的其它振动信号，通过对示波器(4)的测量结果和锁相放大器(5)的测量结果进行分析，获得超声电源(3)的补偿量，通过调整超声电源(3)的电压和电流，实现对超声振动切削装置(2)的超声振幅和超声频率进行补偿。

2.一种基于权利要求1所述的超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、设备安装与调试；

2)、开启超声电源(3)，驱动超声振动切削装置(2)振动，依次开启示波器(4)和锁相放大器(5)；

3)、在空载条件下，利用示波器(4)测量超声振动切削装置(2)的超声振幅和超声频率；

4)、利用超声振动切削装置(2)对工件(1)进行切削加工，再次用示波器(4)测量超声振动切削装置(2)在负载状态时的超声振幅和超声频率，利用锁相放大器(5)测量超声振动切削装置(2)在负载状态时的其它振动信号；

5)、通过对示波器(4)的测量结果和锁相放大器(5)的测量结果进行分析，获得超声电源(3)的补偿量，通过调整超声电源(3)的电压和电流，实现对超声振动切削装置(2)的超声振幅和超声频率进行补偿。

3.根据权利要求2所述的超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置的方法，其特征在于，所述设备安装与调试包括以下步骤：

11)、确保超精密车床的各个轴系的工作特性正常，待机预热至车床达到热稳定，其中，超精密车床置于预设恒温、恒湿及空气清洁度的超精密加工实验室内；

12)、将工件(1)安装在超精密车床主轴的真空吸盘上，完成工件(1)的动平衡调整；

13)、通过普通切削加工，实现工件(1)切削表面的快速找平；

14)、将超声振动切削装置(2)通过高度微调装置安装在超精密车床上，并进行对刀；

15)、将超声电源(3)与超声振动切削装置(2)连接，将示波器(4)和锁相放大器(5)分别与超声电源(3)连接。

4.一种基于权利要求1所述的超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置的应用，其特征在于，所述超声振动辅助切削反馈信号检测与补偿装置用于超声振动切削信号检测、用于对材料切削特性进行研究。