[發(fā)明專(zhuān)利]一種擠壓式雙線槽銑削刀具減振器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610002556.3
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106944866A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隋秀凜;陳彬;葛江華;王亞萍;陳曉奇;陳云壯;廉沖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23Q11/00
• 分類(lèi)號(hào): B23Q11/00;B23C9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種用于降低機(jī)械加工領(lǐng)域銑削刀具在加工工件過(guò)程中振動(dòng)的技術(shù)。

背景技術(shù)

在機(jī)械加工過(guò)程中，銑削系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)剛度不足和內(nèi)部激發(fā)及反饋的相互作用，工件和刀具之間常常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng)，特別是當(dāng)?shù)毒叩拈L(zhǎng)徑比大于5時(shí)，切削力很小的情況下，仍然會(huì)遇到顫振的問(wèn)題。這些振動(dòng)不僅對(duì)加工表面粗糙度，加工精度產(chǎn)生不利影響，也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境噪聲，還會(huì)損壞刀具與機(jī)床設(shè)備。為了解決銑削振動(dòng)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者做了大量研究：[1]美國(guó)學(xué)者Taylor認(rèn)為切削振動(dòng)是由于切屑形成過(guò)程中產(chǎn)生的切削力的波動(dòng)頻率與加工系統(tǒng)中某一薄弱環(huán)節(jié)的固有頻率相接近引起共振激發(fā)的。[2]Hahnl提出了機(jī)床切削顫振的再生機(jī)理,他認(rèn)為顫振的產(chǎn)生是在有波紋的表面上進(jìn)行切削而由波紋再生引起的。[3]近些年來(lái)研制成的一些智能型的切削結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱(chēng)智能刀具)對(duì)顫振有較好的抑制效果。智能刀具一般可認(rèn)為是具有分布傳感器和分布制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu),并可以根據(jù)切削加工條件而自行改變刀具的阻尼或剛度,以達(dá)到最佳切削狀態(tài)的刀具。它可以取代傳統(tǒng)的、笨重的機(jī)電換能設(shè)備而顯示獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中可以采用的智能材料有形狀記憶合金(sMA)、壓電陶瓷(PZI)、電流變(ER)、磁流變(MR)、磁置伸縮等材料,埋入的傳感元件有功能型和傳輸型光導(dǎo)纖維、壓電高分子材料(FvDF)、電阻式元件等。這些智能型刀具通過(guò)實(shí)時(shí)在線改變切削系統(tǒng)的剛度和阻尼對(duì)機(jī)床切削加工中的振動(dòng)有一定的控制效果。[4]吉林大學(xué)的甘新基等采用壓電陶瓷元件作為傳感器和致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)與鏜刀桿的一體化,提出了一種附加壓電片的刀桿。通過(guò)調(diào)整附加在鏜桿上的壓電片的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)改變鏜桿的剛度和阻尼,從而改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,這種方法可在一定程度上抑制鏜削的顫振強(qiáng)度。但要達(dá)到智能結(jié)構(gòu)刀具的功能還有不少問(wèn)題。一是壓電陶瓷作為作動(dòng)器需要較高的控制電壓,實(shí)用中有一定的困難;二是壓電陶瓷柔性差、易碎,不適用受沖擊較大的場(chǎng)合。[5]智能刀具研究中不少采用電流變液來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具振動(dòng)的控制。例如王民等在1998年應(yīng)用電流變材料設(shè)計(jì)了一種智能鏜桿。該鏜桿可通過(guò)調(diào)節(jié)施加于電流變材料上的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)改變整個(gè)鏜桿的動(dòng)態(tài)特性,并借以抑制切削顫振。但是由于電流變液在實(shí)際應(yīng)用中需要較高的控制電壓,危險(xiǎn)系數(shù)較大,成本較高,不易實(shí)現(xiàn)。

磁流變液材料被認(rèn)為是功能最全面的智能材料之一。磁流變材料和電流變材料二者的性能在許多方面都很相似,但以磁流變液制成的裝置具有更多的優(yōu)點(diǎn),如在相同的耗電功率下,液體可達(dá)到的剪切屈服應(yīng)力比電液體大一個(gè)數(shù)量級(jí)。這一特點(diǎn)使其在產(chǎn)生較大的力和減振效果的前提下,用磁流變液制作的減振驅(qū)動(dòng)器的體積小得多。采用磁流變液體制成的裝置控制所需要的能源很低(小于50W),且其工作電壓只需2~25V,從而避免了電流變體的工作電壓高達(dá)幾千伏而帶來(lái)的危險(xiǎn)和不便。

發(fā)明內(nèi)容

為了降低銑削加工中刀具的振動(dòng)，本發(fā)明的目的在于提供一種擠壓式雙線槽銑削刀具減振器。

本發(fā)明未解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：它包括內(nèi)軸套，機(jī)械密封，注液孔，布線槽，雙線圈槽，夾緊軸套，芯體，端蓋，磁流變液；內(nèi)軸套安裝在芯體內(nèi)部形成一個(gè)密閉的空腔，通過(guò)注液孔將磁流變液注入空腔中，內(nèi)軸套兩端用機(jī)械密封密封；雙線圈槽內(nèi)纏上勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈通過(guò)布線槽引出；加緊軸套安裝在芯體外部，并在加緊軸套前端加端蓋。銑削刀具安裝于內(nèi)軸套，刀具末端用夾緊軸套固定。在刀具前端裝有位移傳感器，位移傳感器連接控制系統(tǒng)。注液孔配置于芯體的端部，布線槽配置于芯體的外側(cè)面，雙線圈槽配置于芯體外側(cè)面，夾緊軸套末端有凸出結(jié)構(gòu)，銑削刀具末端夾緊于此凸出結(jié)構(gòu)，末端機(jī)械密封配置于夾緊軸套末端與內(nèi)軸套之間，前端機(jī)械密封配置于端蓋與內(nèi)軸套之間，芯體為導(dǎo)磁材料制成。

控制系統(tǒng)包括：信號(hào)調(diào)理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，控制芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A，功率放大器;安裝于銑削刀具前端的位移傳感器的輸出端接入控制系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理器，信號(hào)調(diào)理器的輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D的輸出端接入控制芯片的輸入端，控制芯片的輸出端接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A的輸出端接入功率放大器的輸入端，功率放大器的輸出端接入減振器電磁線圈的輸入端。

本發(fā)明專(zhuān)利的有益效果。