專利名稱：一種使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械加工方法，涉及一種使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其主要特點(diǎn)是在使用新型激振器的基礎(chǔ)上完全實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)消除應(yīng)力的自動(dòng)化。
振動(dòng)消除應(yīng)力(Vibration Stress Relief)方法在中國(guó)稱為振動(dòng)時(shí)效，是取代傳統(tǒng)的自然時(shí)效(NSR)和熱時(shí)效(TSR)的一種機(jī)械加工工藝技術(shù)，其原理是利用可控制共振方法使金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力得到釋放，降低或勻化金屬結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力，提高抗動(dòng)載變形能力，穩(wěn)定尺寸精度和防止裂紋。目前已有的振動(dòng)消除應(yīng)力方法使用的是直流(或交流)電機(jī)拖動(dòng)的激振器，其缺點(diǎn)是激振力無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)、激振力隨頻率的升高而大幅增加、附加振動(dòng)大、頻率范圍窄和不能實(shí)現(xiàn)單鍵操作(必須加輔助控制)等；同時(shí)無(wú)檢測(cè)高次諧波功能，不能優(yōu)化選擇共振峰，因此不能實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化和達(dá)到最佳加工效果。
本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種激振力大小可自動(dòng)調(diào)節(jié)且不會(huì)隨頻率升高而改變、頻率調(diào)節(jié)范圍寬、可檢測(cè)高次諧波和優(yōu)化選擇共振峰等的使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法。
本發(fā)明的內(nèi)容是一種使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，包括使用磁致(電致)伸縮材料〖例如鋱鏑鐵(Tb2Dy)Fe2等〗制造的新型激振器、控制方法和運(yùn)行過(guò)程，其主要特征是使用的激振器為在外加磁場(chǎng)(或電場(chǎng))下會(huì)改變尺寸的材料(磁致伸縮或電致伸縮材料)制造，可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生可無(wú)級(jí)控制的振動(dòng)(同震動(dòng))量的大小，同時(shí)可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的頻率改變振動(dòng)頻率，其振動(dòng)頻率除普通的低頻段外還可達(dá)到超音頻段；控制方法為使用微型計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的電壓(或電流)源，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓(或電流)值控制磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度來(lái)改變振動(dòng)量的大小，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率來(lái)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))頻率達(dá)到控制振動(dòng)頻率的目的；運(yùn)行過(guò)程為按鍵啟動(dòng)后自動(dòng)在一定的頻率范圍內(nèi)由低向高(或由高向低)掃頻，自動(dòng)完成共振峰的選擇，根據(jù)自動(dòng)在共振峰前沿慢掃描進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)JB5926/T規(guī)定的加工點(diǎn)和完成加工過(guò)程；激振力根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述運(yùn)行過(guò)程的啟動(dòng)儀按一鍵完成，其停止在自動(dòng)完成所有運(yùn)行過(guò)程后自動(dòng)進(jìn)行，在運(yùn)行過(guò)程中也可按同一鍵或另一鍵使運(yùn)行過(guò)程中止(即停止)。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述適合消除應(yīng)力加工的共振峰選擇由微型計(jì)算機(jī)檢測(cè)分析完成，是在掃頻范圍內(nèi)優(yōu)先選擇能激勵(lì)出一定值的高次諧波的共振峰值，如無(wú)此類共振峰，則選擇二個(gè)有一定振動(dòng)量的最低頻率共振峰進(jìn)行加工和補(bǔ)充加工。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述方法是采用在已選擇的共振峰前沿慢掃描(掃頻)的方式尋找加工位置，在準(zhǔn)確定位后自動(dòng)進(jìn)入加工狀態(tài)。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述激振器的激振力可自動(dòng)調(diào)節(jié)，加工過(guò)程中可自動(dòng)控制振動(dòng)量的大小。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述激振器的頻率控制段可達(dá)到超音頻，實(shí)現(xiàn)大能量超音頻加工。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是使用了新型激振器，其激振力的大小可通過(guò)調(diào)節(jié)電壓(或電流)調(diào)節(jié)，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且激振力的大小不會(huì)隨頻率升高而改變，頻率調(diào)節(jié)范圍寬，除普通低頻振動(dòng)外還可采用超音頻振動(dòng)方式，提高處理效果和減少噪音；采用高次諧波檢測(cè)完成共振峰的優(yōu)化選擇和使用單鍵啟動(dòng)、停止的簡(jiǎn)便操作，從而克服現(xiàn)有振動(dòng)消除應(yīng)力方法存在的缺陷。


圖1為采用磁致伸縮材料新型激振器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用磁致伸縮材料新型激振器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用電致伸縮材料新型激振器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為金屬結(jié)構(gòu)件振動(dòng)消除應(yīng)力加工工藝示意圖；圖5為本發(fā)明操作和顯示面板圖。
下面結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
一種使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，包括使用磁致(電致)伸縮材料〖如鋱鏑鐵(Tb2Dy)Fe2等〗制造的新型激振器、控制方法和運(yùn)行過(guò)程；所述激振器為在外加磁場(chǎng)(或電場(chǎng))下會(huì)改變尺寸的材料(磁致伸縮或電致伸縮材料)制造，可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生可無(wú)級(jí)控制的振動(dòng)(同震動(dòng))量的大小，同時(shí)可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的頻率改變振動(dòng)頻率。其振動(dòng)頻率除普通的低頻段外還可達(dá)到超音頻段。
所述控制方法為使用微型計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的電壓(或電流)源，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓(或電流)值控制磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度來(lái)改變振動(dòng)量的大小，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率來(lái)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))頻率達(dá)到控制振動(dòng)頻率的目的。
所述運(yùn)行過(guò)程為按鍵啟動(dòng)后自動(dòng)在一定的頻率范圍內(nèi)由低向高(或由高向低)掃頻，自動(dòng)完成共振峰的選擇，根據(jù)自動(dòng)在共振峰前沿慢掃描進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)JB5926/T規(guī)定的加工點(diǎn)和完成加工過(guò)程。激振力根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)。
所述的激振器的結(jié)構(gòu)如圖1～3所示。圖1和圖2中1為磁致伸縮材料，其在由導(dǎo)磁材料制造的可動(dòng)重量頭2和底座4組成閉合磁路由導(dǎo)電線圈3通電形成磁場(chǎng)中產(chǎn)生尺寸變化，帶動(dòng)重量頭2產(chǎn)生振動(dòng)。改變加載于3的電壓(或電流)大小可改變1的伸縮尺寸，從而改變振動(dòng)力的大??；改變加載于3的電壓(或電流)頻率即可改變振動(dòng)頻率。如圖3所示的結(jié)構(gòu)中，5為電致伸縮材料，其在由導(dǎo)電材料制造的可動(dòng)重量頭6和底座7通電形成的電場(chǎng)中產(chǎn)生尺寸變化，帶動(dòng)重量頭6產(chǎn)生振動(dòng)。改變加載于6、7之間的電壓大小可改變5的伸縮尺寸，從而改變振動(dòng)力的大?。桓淖兗虞d于6、7的電壓頻率即可改變振動(dòng)頻率。
采用本發(fā)明的加工工藝如圖4所示，8為被加工金屬結(jié)構(gòu)件9與地基13之間的由彈性材料制造的支撐，其作用是形成緩沖，減少對(duì)地基的振動(dòng)和使金屬結(jié)構(gòu)件形成懸掛狀態(tài)；按鍵啟動(dòng)后微型計(jì)算機(jī)為核心組成控制器12控制激振器3產(chǎn)生的振動(dòng)，由拾振器(或稱傳感器)11將振動(dòng)量傳回控制器12檢測(cè)，具體步驟為振動(dòng)頻率由低至高(也可由高至低)逐漸變化(掃頻)，控制器12接受拾振器11的信號(hào)同時(shí)檢測(cè)低頻振動(dòng)量和高次諧波量，在檢測(cè)獲得的多個(gè)共振峰中優(yōu)化選擇，如優(yōu)先選擇高次諧波量大的共振峰進(jìn)行一次振動(dòng)消除應(yīng)力加工，若無(wú)有高次諧波量的共振峰，則同時(shí)選擇二個(gè)最低頻率且有一定振動(dòng)量的共振峰進(jìn)行一次振動(dòng)消除應(yīng)力加工和一次補(bǔ)充振動(dòng)消除應(yīng)力加工；在每次進(jìn)入加工點(diǎn)時(shí)，采用在選定的共振峰前沿用慢掃描的方式，便于準(zhǔn)確尋找加工點(diǎn)；在振動(dòng)消除應(yīng)力的加工過(guò)程中，可通過(guò)改變激振力的量控制振動(dòng)量，可防止過(guò)強(qiáng)的振動(dòng)損壞金屬結(jié)構(gòu)件；完成加工過(guò)程后，自動(dòng)在加工所選的共振峰前后一定范圍內(nèi)進(jìn)行局部掃頻；局部掃頻完成后自動(dòng)停止；在啟動(dòng)至自動(dòng)停止間控制器自動(dòng)記錄所有數(shù)據(jù)，停止后打印記錄和計(jì)算數(shù)據(jù)、曲線和結(jié)果。
所述以微型計(jì)算機(jī)為核心組成的控制器具備軟件分析功能，在加工過(guò)程中無(wú)須改變圖4中的支撐8、激振器10和拾振器11的位置即可作自動(dòng)適應(yīng)調(diào)節(jié)控制和獲得最好的加工效果。
采用本發(fā)明的操作和顯示面板如圖5所示，14為高速打印機(jī)，用于輸出數(shù)據(jù)和曲線；15為顯示屏，可顯示工作狀態(tài)、電量參數(shù)和物理參數(shù)；16為電源開(kāi)關(guān)，用于接通和關(guān)斷控制器和激振器電源；17為啟動(dòng)和停止按鍵，也可分為二個(gè)按鍵。
本發(fā)明的內(nèi)容均可實(shí)施并具有所述良好效果，略。
權(quán)利要求
1.一種使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，包括使用磁致(電致)伸縮材料制造的新型激振器、控制方法和運(yùn)行過(guò)程，其特征是使用的激振器為在外加磁場(chǎng)(或電場(chǎng))下會(huì)改變尺寸的材料(磁致伸縮或電致伸縮材料)制造，可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生可無(wú)級(jí)控制的振動(dòng)(同震動(dòng))量的大小，同時(shí)可通過(guò)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的頻率改變振動(dòng)頻率，其振動(dòng)頻率除普通的低頻段外還可達(dá)到超音頻段；控制方法為使用微型計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的電壓(或電流)源，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓(或電流)值控制磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的強(qiáng)度來(lái)改變振動(dòng)量的大小，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率來(lái)改變磁場(chǎng)(或電場(chǎng))頻率達(dá)到控制振動(dòng)頻率的目的；運(yùn)行過(guò)程為按鍵啟動(dòng)后自動(dòng)在一定的頻率范圍內(nèi)由低向高(或由高向低)掃頻，自動(dòng)完成共振峰的選擇，根據(jù)自動(dòng)在共振峰前沿慢掃描進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)JB5926/T規(guī)定的加工點(diǎn)和完成加工過(guò)程；激振力根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)。
2.按權(quán)利要求1所述使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其特征是運(yùn)行過(guò)程的啟動(dòng)僅按一鍵完成，其停止在自動(dòng)完成所有運(yùn)行過(guò)程后自動(dòng)進(jìn)行，在運(yùn)行過(guò)程中也可按同一鍵或另一鍵使運(yùn)行過(guò)程中止(即停止)。
3.按權(quán)利要求1所述使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其特征是適合消除應(yīng)力加工的共振峰選擇由微型計(jì)算機(jī)檢測(cè)分析完成，是在掃頻范圍內(nèi)優(yōu)先選擇能激勵(lì)出一定值的高次諧波的共振峰值，如無(wú)此類共振峰，則選擇二個(gè)有一定振動(dòng)量的最低頻率共振峰進(jìn)行加工和補(bǔ)充加工。
4.按權(quán)利要求1所述使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其特征是該方法是采用在已選擇的共振峰前沿慢掃描(掃頻)的方式尋找加工位置，在準(zhǔn)確定位后自動(dòng)進(jìn)入加工狀態(tài)。
5.按權(quán)利要求1所述使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其特征是激振器的激振力可自動(dòng)調(diào)節(jié)，加工過(guò)程中可自動(dòng)控制振動(dòng)量的大小。
6.按權(quán)利要求1所述使用新型激振器的金屬結(jié)構(gòu)件自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法，其特征是激振器的頻率控制段可達(dá)到超音頻，實(shí)現(xiàn)大能量超音頻加工。
全文摘要
本發(fā)明為一種由微型計(jì)算機(jī)控制的使用新型激振器用于金屬結(jié)構(gòu)件的自動(dòng)振動(dòng)消除應(yīng)力方法,該方法包括對(duì)新型磁致(電致)伸縮材料制造的激振器的自動(dòng)控制,使用一鍵啟動(dòng)或停止,自動(dòng)完成共振頻率的檢測(cè)、消除應(yīng)力加工過(guò)程和輸出檢測(cè)數(shù)據(jù)(打印和顯示)。其主要優(yōu)點(diǎn)是激振力的大小不會(huì)隨頻率改變、操作非常簡(jiǎn)便、加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化、激振器可自動(dòng)調(diào)節(jié)激振力、激振頻率范圍大和使用超音頻振動(dòng)加工。
文檔編號(hào)H01L41/00GK1262152SQ9911746
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者林易人, 葉青福 申請(qǐng)人:葉青福