一种海上风电主轴精加工夹具的制作方法

本发明涉及机床加工，特别涉及一种海上风电主轴精加工夹具。

背景技术：

1、海上风电主轴的长度大、重量大且内部残余应力分布复杂，在精加工过程中容易因切削去除材料而引起残余应力重新释放。现有海上风电主轴精加工通常采用液压卡盘、夹头或者其它夹持装置对主轴进行固定夹持，在加工开始前根据工件规格设定夹持力，并在加工过程中维持固定夹持状态。

2、然而，在精加工过程中，随着切削持续进行，主轴内部残余应力可能逐步释放，导致主轴局部产生变形或者夹持区域受力状态发生变化；同时，切削振动会不断累积并向夹持区域传递，进而引起工件相对于夹持机构发生位移。当上述变化发生时，传统夹具由于缺乏对工件状态的实时感知能力，仍按照预设夹持力进行夹持，无法根据主轴实际状态进行调整。现有技术中虽然存在利用振动检测或者位移检测对加工状态进行监测的方案，但大多仅依据单一检测信号进行夹持调整，难以准确区分残余应力释放、夹持不足以及夹持过紧等不同原因导致的夹持稳定性变化，从而容易出现误调节现象，影响加工精度和表面质量。

技术实现思路

1、本发明要解决上述的技术问题，提供一种海上风电主轴精加工夹具。

2、本发明的技术方案是，一种海上风电主轴精加工夹具，包括

3、夹持机构，用于对待加工的主轴进行夹持；

4、夹持力调节机构，与所述夹持机构连接，用于调节所述夹持机构的夹持力；

5、声发射传感器，安装于靠近主轴夹持区域的位置，用于检测主轴内部残余应力释放产生的声发射信号；

6、振动传感器，安装于靠近所述夹持区域的位置，用于检测主轴相对于所述夹持机构的振动信号；

7、位移传感器，安装于所述夹持机构外侧的支撑座上，其检测方向朝向主轴的外圆表面，用于检测主轴相对于所述夹持机构的径向位移信号；

8、加工状态识别模块，用于获取当前加工状态信息；

9、控制器，分别与所述夹持力调节机构、所述声发射传感器、所述振动传感器、所述位移传感器以及所述加工状态识别模块连接，所述控制器被配置为：基于所述声发射信号、所述振动信号、所述径向位移信号以及所述加工状态信息构建当前夹持状态；根据所述夹持状态判断当前夹持状态是否发生状态迁移；并根据状态迁移结果确定对应的夹持控制模式，控制所述夹持力调节机构按照所确定的夹持控制模式对夹持力进行调整，以维持主轴精加工过程中的夹持稳定性。

10、作为一种实施方式，所述控制器基于所述声发射信号、所述振动信号、所述径向位移信号以及所述加工状态信息执行分级动态夹持控制，所述分级动态夹持控制至少包括应力监测控制、振动抑制控制以及自适应试探控制；

11、所述控制器根据当前夹持状态在所述应力监测控制、所述振动抑制控制以及所述自适应试探控制之间进行切换，并控制所述夹持力调节机构执行与当前控制模式对应的夹持力调整策略；

12、其中，所述应力释放状态对应所述应力监测控制，所述振动累积状态对应所述振动抑制控制，所述夹持失稳状态对应所述自适应试探控制。

13、作为一种实施方式，所述控制器预存有多个加工阶段对应的参考参数组，所述参考参数组包括用于判定应力释放状态的参考参数组、用于判定振动累积状态的参考参数组以及用于判定夹持失稳状态的参考参数组，所述控制器根据加工状态识别模块识别的加工阶段调用对应的参考参数组，并基于所调用的参考参数组执行夹持状态判定。

14、作为一种实施方式，所述应力释放状态对应应力监测控制模式，所述控制器在检测到声发射信号满足当前加工阶段对应的应力释放判定条件时，将当前夹持状态判定为应力释放状态；

15、所述控制器根据径向位移信号与对应位移参考参数之间的比较结果，控制所述夹持力调节机构执行保持当前夹持力或者提高夹持力的调整操作。

16、作为一种实施方式，所述振动累积状态对应振动抑制控制模式，所述控制器在检测到振动信号满足振动累积判定条件且径向位移信号呈现周期性变化特征时，将当前夹持状态判定为振动累积状态；

17、所述控制器控制所述夹持力调节机构执行包括增压阶段、保压阶段以及恢复阶段的周期性夹持力扰动，以抑制加工过程中振动持续增强的趋势。

18、作为一种实施方式，所述夹持失稳状态对应自适应试探控制模式，所述控制器在检测到声发射信号、振动信号以及径向位移信号同时满足夹持失稳判定条件时，将当前夹持状态判定为夹持失稳状态；

19、所述控制器控制所述夹持力调节机构对当前夹持力施加试探性调整，同时获取试探性调整后的声发射信号、振动信号以及径向位移信号的响应变化信息，所述控制器根据所述响应变化信息确定夹持稳定性变化对应的夹持影响因素，并据此生成对应的夹持力调整策略。

20、作为一种实施方式，所述试探性调整为单次瞬态降低当前夹持力的主动扰动操作，所述控制器在完成所述主动扰动操作后，于预设时间窗内获取所述声发射信号、所述振动信号以及所述径向位移信号的响应变化信息。

21、作为一种实施方式，当所述响应变化信息表明声发射信号、振动信号以及径向位移信号均呈下降趋势时，所述控制器判定当前夹持稳定性变化由夹持力过大引起，并生成降低夹持力的调整策略。

22、作为一种实施方式，当所述响应变化信息未表明声发射信号、振动信号以及径向位移信号呈共同下降趋势时，所述控制器判定当前夹持稳定性变化由夹持力不足引起，并生成提高夹持力的调整策略。

23、作为一种实施方式，所述控制器根据所生成的夹持力调整策略控制所述夹持力调节机构将夹持力调整至新的目标夹持力，并根据后续采集的声发射信号、振动信号以及径向位移信号持续修正所述目标夹持力。

24、本发明相比于现有技术的有益效果是，通过声发射传感器、振动传感器、位移传感器以及加工状态识别模块获取多种加工状态信息，并基于所获取的信息构建当前夹持状态，使控制器能够对主轴加工过程中的夹持状态进行综合判定，提高夹持状态识别的准确性。

25、本发明根据夹持状态是否发生状态迁移确定对应的夹持控制模式，并在应力监测控制、振动抑制控制以及自适应试探控制之间进行切换，使夹持力调整能够与主轴加工过程中的实际状态变化相匹配，从而提高夹持稳定性。其中，在应力释放状态下结合声发射信号与径向位移信号进行判断，在振动累积状态下通过周期性夹持力扰动抑制振动持续增强趋势，有利于减少不必要的夹持力调整并降低振动对加工过程的影响。

26、进一步地，在夹持失稳状态下，本发明通过对当前夹持力进行试探性调整，并获取调整后的响应变化信息，以确定夹持稳定性变化对应的夹持影响因素，再生成相应的夹持力调整策略。相较于直接依据检测结果进行调整，本发明采用的控制方式，能够提高夹持力调整的针对性和合理性，从而提高海上风电主轴精加工过程中的夹持稳定性、加工精度以及加工质量。

1.一种海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述控制器基于所述声发射信号、所述振动信号、所述径向位移信号以及所述加工状态信息执行分级动态夹持控制，所述分级动态夹持控制至少包括应力监测控制、振动抑制控制以及自适应试探控制；

3.根据权利要求2所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述控制器预存有多个加工阶段对应的参考参数组，所述参考参数组包括用于判定应力释放状态的参考参数组、用于判定振动累积状态的参考参数组以及用于判定夹持失稳状态的参考参数组，所述控制器根据加工状态识别模块识别的加工阶段调用对应的参考参数组，并基于所调用的参考参数组执行夹持状态判定。

4.根据权利要求2或3所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述应力释放状态对应应力监测控制模式，所述控制器在检测到声发射信号满足当前加工阶段对应的应力释放判定条件时，将当前夹持状态判定为应力释放状态；

5.根据权利要求2或3所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述振动累积状态对应振动抑制控制模式，所述控制器在检测到振动信号满足振动累积判定条件且径向位移信号呈现周期性变化特征时，将当前夹持状态判定为振动累积状态；

6.根据权利要求2所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述夹持失稳状态对应自适应试探控制模式，所述控制器在检测到声发射信号、振动信号以及径向位移信号同时满足夹持失稳判定条件时，将当前夹持状态判定为夹持失稳状态；

7.根据权利要求6所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述试探性调整为单次瞬态降低当前夹持力的主动扰动操作，所述控制器在完成所述主动扰动操作后，于预设时间窗内获取所述声发射信号、所述振动信号以及所述径向位移信号的响应变化信息。

8.根据权利要求7所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，当所述响应变化信息表明声发射信号、振动信号以及径向位移信号均呈下降趋势时，所述控制器判定当前夹持稳定性变化由夹持力过大引起，并生成降低夹持力的调整策略。

9.根据权利要求7所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，当所述响应变化信息未表明声发射信号、振动信号以及径向位移信号呈共同下降趋势时，所述控制器判定当前夹持稳定性变化由夹持力不足引起，并生成提高夹持力的调整策略。

10.根据权利要求8或9所述的海上风电主轴精加工夹具，其特征在于，所述控制器根据所生成的夹持力调整策略控制所述夹持力调节机构将夹持力调整至新的目标夹持力，并根据后续采集的声发射信号、振动信号以及径向位移信号持续修正所述目标夹持力。