壓電刀柄系統能夠將單刃深孔鉆頭切削功率提高60％以上，且不會有切削刃磨損、不會降低深孔加工質量
　　使用了壓電減振刀柄（adaptronischen Werkzeughalter）之后，能夠明顯地降低單刃深孔加工刀具振動，從而也可以保證質量不變情況下大大提高深孔鉆削時進給速度。壓電減振刀柄由于其切削加工過程很高適應匹配能力為提高生產能力提供了一個很好解決方案。
　　深孔加工一種加工長徑比（l/d）最大可達250加工方法。加工長徑比較大孔時，當切削速度達到一定數值時，由于刀具特殊細長結構常常會產生動態不穩定現象。由此而帶來振紋不僅影響了深孔加工質量，也縮短了深孔加工刀具壽命。本文將介紹具有緩解、衰減扭振功能壓電減振刀柄研發試驗情況，以及由此而得到生產過程穩定性。
　　金屬切削加工，例如深孔鉆削加工，提高進給量以減少機動加工工時一個非常重要目標。但，大多數情況下卻會遇到刀具機床振動問題，從而使得進一步提高生產能力遇到了很大阻力。從刀具方面來講，通過使用心架或者跟刀架措施來減小刀具彎曲影響；但迄今為止一直沒有很好辦法來緩解扭矩要求振動。
　　為了緩解扭振對提高生產能力限制問題，ISF切削加工研究所研發了一種壓電式刀柄裝置。由于壓電式刀柄系統有著很高按照加工過程自動匹配性能，因此這一方案提高深孔加工生產能力方面提供了很大潛力。這一系統研發過程，需要能夠簡單方便集成到現有機床系統之，結構緊湊、自給自足功能單元。
　　由于自振原因，深孔鉆削裝置振動頻率很大，而深孔鉆削裝置空間大小又不能太大，無法使用一般減振裝置、緩沖裝置。隨著減振作用處距最大振幅位置之間距離增加，鉆孔深度逐漸增加時候減振作用也逐步下降。而解決這一問題方案就采用一種具有扭轉特性深孔鉆頭裝夾工具；從而實現整個深孔鉆削刀具長度上振動頻率恒定不變，以至于鉆到最大深度時還能夠從振動過程回收一定能量。
　　研發系統一個將機床主軸刀具連接起來離合裝置。這種“離合器”式結構使得機床主軸刀具之間相對移動成為可能。而對機床主軸刀具之間相對移動緩沖緩解有利于實現深孔鉆削過程穩定性。這一系統由兩個可以相對旋轉、相互套接一起“聯軸器”型零件組成。機床、刀具各半聯軸器圓柱形縫隙，充滿了具有磁阻、用于扭矩傳遞液體（MRF）。一般情況下，利用具有承載能力硅油做磁阻液；其可磁化金屬微粒呈散亂排列狀。受到磁場作用后，這些金屬顆粒整齊按照磁場磁力線方向排列起來形成了一條“金屬鏈”。
　　利用電流強度對減振緩沖性能進行調節
　　由于金屬鏈形成，使得磁阻液金屬鏈之間流動比較困難，磁阻液粘度也發生了變化。這種性能可以液態幾乎呈固態之間進行調節。
　　實際應用時，充滿MRF磁阻液空間安裝有產生磁場所需線圈。通過對電流強度調節，可以調節所需壓電減振強度性能。而調節方式取決于不同深孔鉆削過程。出現扭矩引起扭振時，可以起動制動兩種狀態之間調節離合連接“軟硬”，從而將內部摩擦轉化為熱量。為了采集當前工況數據，即采集當前扭振振動數據，深孔鉆頭壓電式刀柄安裝了加速度傳感器。安裝傳感器呈180°配置，以便能夠可靠察覺到出現扭振振動。加速度傳感器將深孔加工過程檢測到數據經無線信號傳送裝置（Telemetrie）發送給檢測控制計算機，由它對檢測到信號進行處理。檢測信號處理計算機，會對加速度傳感器發送來信號進行過程分析。根據分析結果，系統能夠自動對勵磁電流進行調節，從而實現機械系統調整使得深孔鉆削過程更加穩定。調整后效果再次被加速度傳感器所監測，從而完成了一個閉式控制循環。
　　為使實現深孔鉆削過程穩定性定量化控制，這一解決方案還研發了第二種裝夾深孔鉆頭刀具夾持器；它同樣也具有采集鉆削過程狀態數據功能。這第二級刀柄，同樣也安裝了加速度傳感器無線數據傳送系統。利用這一壓電刀柄也按照第一種刀柄相同切削參數進行了試驗；即一系列扭振水平檢測試驗有著相同試驗條件。
　　兩種刀柄一系列對比試驗數據都由檢測計算機進行數據評判。評判依據傳感器檢測到電壓數據，將這些數據進行換算可以實現一系列檢測數據對比。鉆削過程狀態用10kHz頻率進行檢測，每個傳感器、每秒鐘1組10000個數據為1個單位傳遞給數據分析軟件。基于這些數據，Fast-Fourier-Transformation軟件對整個信號自振頻率部分進行分析。根據頻率分析結果，可以確定某一信號否一個扭振信號（干擾信號），或者單個頻率峰值信號否已經得到了衰減。
　　深孔鉆頭自振頻率測定
　　根據對所使用鉆削刀具扭轉振動自振頻率關系分析，可以確定采集扭轉振動強度非常有意義頻率范圍。通過對扭轉曲線下不同鉆孔過程面積計算，能夠對不同試驗系列數據進行比較。因為不同進給速度下有不同機動工時，所以要對這些數據進行標準化處理。
　　完成數據評判之后，可以開始對壓電式刀柄使用情況按照鉆削過程進行調節。理想情況能夠對刀具夾持器傳遞扭矩進行調節，使得機械系統有幾種變型，以便通過幾種不同等級機械系統變型將自振頻率推移，從而使得深孔鉆削過程更加穩定。
　　三種方案試驗驗證
　　除了上面介紹扭轉振動衰減方案以外，還有一種減少扭振方案就簡單“電流減半”法，即只要發現了扭轉振動，就把電流強度減少一半。但這一減半措施始終保持深孔鉆削系統有足夠輸出扭矩。當扭矩振動消失以后，才重新回復到原來設定值。除了電流調節工況以外，這種壓電式刀柄還輔助最大電流強度下工作，以便能夠采集到沒有扭轉振動時扭轉振動衰減潛力。下面將分別介紹一下三種不同減振方案減振效果。三種不同減振方案檢測試驗條件都相同，使用同一類型深孔加工刀具。鉆削時切削工藝參數選用生產廠家推薦數值，被加工材料34CrNiMo6，材料編號為1.6582。
　　通過相同切削參數下加工時序對比，可以清楚看到使用了壓電刀柄減振方案明顯衰減了深孔鉆削時第一次扭振；即把鉆削開始時出現扭轉振動幾乎全部衰減。同時，接近鉆削過程結束時出現第二次扭轉振動范圍也明顯衰減了。
　　扭振衰減改進最大采用非調節式壓電刀柄（恒定最大電流強度，最大傳遞扭矩）切削速度為70?m/mim，每轉進給量為0.02?mm時，扭振衰減率達62％。對于可調節壓電刀柄，切削速度為70?m/mim，每轉進給量為0.03?mm時扭振衰減率可達55％。相比較，使用壓電刀柄之后切削速度50?m/min70?m/min時優點最明顯。各種進給量情況下對扭轉振動強度測試表明：小進給量條件下對穩定深孔鉆削過程有著很好作用。橫向比較得出結果：使用了可調節壓電刀柄后切削速度50m/min、進給量0.05mm時有著比剛性刀具進給量0.03mm時更好深孔加工穩定性。由此可以得出結論：使用壓電刀柄之后，這一深孔加工條件下生產效率可以提高67％，而且不會出現類似刀具磨損增加、深孔加工質量降低等不良影響。
　　壓電式刀柄降低扭矩突變引起振動
　　使用了壓電式刀柄之后可以明顯降低深孔加工時切削扭矩突變而引起振動，能夠保證生產過程穩定性同時明顯提高進給量。但，不所有深孔加工工況下都采用可調節壓電刀柄能夠得到最好效果，有些工況下采用不可調節壓電刀柄反而更好。這一點也通過壓電刀柄調節、控制程序語言得到了注明，多層次調節控制程序有著比簡單調節控制程序更大提高效率潛力。從而也提供了付出不多情況下得到更好結果：深孔加工有著更大優化潛力可以挖掘。
　　
　　
　　信息來源：MM10-13 總536期