在使用了壓電減振的刀柄（adaptronischen Werkzeughalter）之后，能夠明顯地降低單刃深孔加工刀具的振動(dòng)，從而也可以在保證質(zhì)量不變的情況下大大的提高深孔鉆削時(shí)的進(jìn)給速度。壓電減振刀柄由于其在切削加工過(guò)程中很高的適應(yīng)匹配能力為提高生產(chǎn)能力提供了一個(gè)很好的解決方案。

　　深孔加工是一種加工長(zhǎng)徑比（l/d）最大可達(dá)250的加工方法。在加工長(zhǎng)徑比較大的孔時(shí)，當(dāng)切削速度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，由于刀具特殊的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)常常會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。由此而帶來(lái)的振紋不僅影響了深孔加工的質(zhì)量，也縮短了深孔加工刀具的壽命。本文將介紹具有緩解、衰減扭振功能的壓電減振刀柄的研發(fā)和試驗(yàn)情況，以及由此而得到的生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性。

　　在金屬切削加工中，例如在深孔鉆削加工中，提高進(jìn)給量以減少機(jī)動(dòng)加工工時(shí)是一個(gè)非常重要的目標(biāo)。但是，大多數(shù)情況下卻會(huì)遇到刀具和機(jī)床振動(dòng)的問(wèn)題，從而使得進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力遇到了很大的阻力。從刀具方面來(lái)講，通過(guò)使用中心架或者跟刀架的措施來(lái)減小刀具彎曲的影響；但是迄今為止一直沒(méi)有很好的辦法來(lái)緩解扭矩要求的振動(dòng)。

　　壓電刀柄系統(tǒng)能夠?qū)�單刃深�?font color="#0000ff">鉆頭的切削功率提高60％以上，且不會(huì)有切削刃的磨損、不會(huì)降低深孔加工的質(zhì)量

　　壓電式的刀柄系統(tǒng)能夠與切削加工的過(guò)程自動(dòng)匹配 為了緩解扭振對(duì)提高生產(chǎn)能力的限制問(wèn)題，ISF切削加工研究所研發(fā)了一種壓電式刀柄裝置（圖1）。由于壓電式刀柄系統(tǒng)有著很高的按照加工過(guò)程自動(dòng)匹配的性能，因此這一方案在提高深孔加工生產(chǎn)能力方面提供了很大的潛力。在這一系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，需要能夠簡(jiǎn)單方便的集成到現(xiàn)有的機(jī)床系統(tǒng)之中的，結(jié)構(gòu)緊湊、自給自足的功能單元。 

　　圖1 深孔加工用壓電式刀具連接裝置

　　由于自振的原因，深孔鉆削裝置的振動(dòng)頻率很大，而深孔鉆削裝置的空間大小又不能太大，無(wú)法使用一般的減振裝置、緩沖裝置。隨著減振作用處距最大振幅位置之間的距離增加，在鉆孔深度逐漸增加的時(shí)候減振作用也逐步下降。而解決這一問(wèn)題的方案就是采用一種具有扭轉(zhuǎn)特性的深孔鉆頭裝夾工具；從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)深孔鉆削刀具長(zhǎng)度上的振動(dòng)頻率恒定不變，以至于在鉆到最大深度時(shí)還能夠從振動(dòng)過(guò)程中回收一定的能量。

　　研發(fā)的系統(tǒng)是一個(gè)將機(jī)床主軸和刀具連接起來(lái)的離合裝置。這種“離合器”式的結(jié)構(gòu)使得機(jī)床主軸和刀具之間的相對(duì)移動(dòng)成為可能。而對(duì)機(jī)床主軸和刀具之間相對(duì)移動(dòng)的緩沖和緩解有利于實(shí)現(xiàn)深孔鉆削過(guò)程的穩(wěn)定性。這一系統(tǒng)由兩個(gè)可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)的、相互套接在一起的“聯(lián)軸器”型零件組成。在機(jī)床、刀具各半的聯(lián)軸器圓柱形縫隙中，充滿了具有磁阻的、用于扭矩傳遞的液體（MRF）（圖2）。一般情況下，是利用具有承載能力的硅油做磁阻液的；其中可磁化的金屬微粒呈散亂排列狀。在受到磁場(chǎng)作用后，這些金屬顆粒整齊的按照磁場(chǎng)磁力線的方向排列起來(lái)形成了一條“金屬鏈”。 

　　圖2 機(jī)床（綠色）和刀具刀柄（紅色）中的壓電感應(yīng)減震連接主軸利用電流強(qiáng)度對(duì)減振緩沖性能進(jìn)行調(diào)節(jié)

　　由于金屬鏈的形成，使得磁阻液在金屬鏈之間的流動(dòng)比較困難，磁阻液的粘度也發(fā)生了變化。這種性能可以在液態(tài)和幾乎呈固態(tài)之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，充滿MRF磁阻液的空間中安裝有產(chǎn)生磁場(chǎng)所需的線圈。通過(guò)對(duì)電流強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)所需的壓電減振強(qiáng)度性能。而調(diào)節(jié)方式取決于不同的深孔鉆削過(guò)程。在出現(xiàn)扭矩引起的扭振時(shí)，可以在起動(dòng)和制動(dòng)兩種狀態(tài)之間調(diào)節(jié)離合連接的“軟和硬”，從而將內(nèi)部的摩擦轉(zhuǎn)化為熱量。為了采集當(dāng)前工況的數(shù)據(jù)，即采集當(dāng)前扭振振動(dòng)的數(shù)據(jù)，在深孔鉆頭的壓電式刀柄中安裝了加速度傳感器。安裝的傳感器呈180°配置，以便能夠可靠的察覺(jué)到出現(xiàn)的扭振振動(dòng)。加速度傳感器將深孔加工過(guò)程中檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線信號(hào)傳送裝置（Telemetrie）發(fā)送給檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)，由它對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理。在檢測(cè)信號(hào)處理計(jì)算機(jī)中，會(huì)對(duì)加速度傳感器發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行過(guò)程分析。根據(jù)分析的結(jié)果，系統(tǒng)能夠自動(dòng)的對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的調(diào)整使得深孔鉆削過(guò)程更加穩(wěn)定。調(diào)整后的效果再次被加速度傳感器所監(jiān)測(cè)，從而完成了一個(gè)閉式控制循環(huán)。