[發明專利]一種柱形零件銑削抑振實現裝置及其銑削抑振方法

有效

• 申請號: 201810519331.4
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108747558B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 萬敏;原恒;張衛紅;黨學斌;李少恩
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00;B23C3/00;G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種柱形零件銑削抑振實現裝置及抑振方法，涉及銑削加工領域，首先針對工件進行模態測試，提取工件模態參數，然后設計制作可調式質量阻尼器抑振裝置，再利用Minimax優化算法得到可調式質量阻尼器的頻率和阻尼比，最后調節可調式質量阻尼器至優化的頻率和阻尼比，在銑削過程中起到抑振作用。本發明的阻尼器能顯著降低加工過程中的聲音信號，提高加工過程的穩定性。

技術領域

本發明涉及銑削加工領域，特別涉及柱形零件的實現裝置及銑削抑振方法。

背景技術

柱形零件在進行加工時，經常涉及到端面切削。目前端面切削常常用到銑床，柱形零件在進行端面加工時，由于柱形零件長度較長，剛性較差，容易在加工過程中出現切屑再生效應導致的顫振，使得加工過程不穩定，進而影響零件的加工質量和效率。針對柱形零件的可調式質量阻尼器抑振裝置目前并未見有相關文獻。

發明內容

為了克服現有技術的不足，克服柱形零件在加工時極易出現顫振、加工質量差等缺陷，本發明提供一種柱形零件銑削實現裝置及該裝置的抑振方法。該方法首先針對工件進行模態測試，提取工件模態參數，然后設計制作可調式質量阻尼器抑振裝置，再利用Minimax優化算法得到可調式質量阻尼器的頻率和阻尼比，最后調節可調式質量阻尼器至優化的頻率和阻尼比，在銑削過程中起到抑振作用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述的可調式質量阻尼器包括內套筒、短螺栓、外套筒、質量阻尼塊、長螺栓、摩擦盤、柱形工件和基座，內套筒的內徑與柱形工件的直徑相等，質量阻尼塊由圓柱形底座和圓筒組成，其中圓柱形底座的直徑大于圓筒的外徑，且質量阻尼塊的圓筒的內徑與內套筒的外徑相等，外套筒的內徑與質量阻尼塊圓筒的外徑相同，先將內套筒套進柱形工件，且柱形工件在內套筒上方的高度大于需要銑削的長度，然后將質量阻尼塊套在內套筒的外側，再將外套筒套在質量阻尼塊的圓筒外側，且外套筒與內套筒在同一高度，四根短螺栓穿過外套筒，固定內套筒和質量阻尼塊。

將柱形工件穿過摩擦盤的中孔后固定在機床的基座上，兩個長螺栓分別插入摩擦盤的螺孔，且兩根長螺栓的底部插在基座的盲孔中，調整兩根長螺栓控制摩擦盤進行上下移動，使摩擦盤上表面與質量阻尼塊的下表面接觸。

使用本發明的可調式質量阻尼器進行的柱形零件銑削抑振方法，包括以下步驟：

步驟一、工件-阻尼器系統傳遞函數的實部G(iω)和虛部H(iω)為：

公式(1)中：

其中，v＝ω/ω₀,u＝m_d/m₀,f＝ω_d/ω₀,m₀,c₀,k₀分別表示工件主導模態的質量，阻尼和剛度，m_d,c_d,k_d表示阻尼器主導模態的質量，阻尼和剛度；

步驟二、銑削極限切深a_lim為：

其中：N為刀具齒數，K_t為切向切削力系數，Γ_R和Γ_I為加工系數；

步驟三、將步驟一得到的傳遞函數的實部和虛部帶入步驟二的極限切深，確定目標函數p為：

步驟四、將柱形工件裝夾固定在機床上，使用力錘和加速度傳感器與其配套設備對柱形工件進行模態測試，得到工件傳遞函數，確定步驟一中的工件模態參數m₀,ω₀,ξ₀，通過步驟一的公式計算可得m₀,c₀,k₀；