[發明專利]一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法

有效

• 申請號: 202010547463.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111734772B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉海波;王俊鵬;羅祺;薄其樂;史勇;李特;劉闊;王永青;賈振元
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;B23Q11/00;B23Q17/09;B23Q17/24;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;戴風友

本發明提出了一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法，屬于加工技術領域。其抑振方法為：將薄壁平板浸沒于磁流變液中；電渦流傳感器實時采集薄壁平板加工中的振動位移信號；通過三路信號的快速預處理，將深度學習應用到時間序列預測方法完成振動的預測及診斷，判別當前的加工振動狀態，并輸出調控量；通過實時調控勵磁電流，改變磁流變液固化程度，實現自適應抑振。本發明使用深度學習對實時監測獲得的位移信號在線完成加工振動狀態識別，并反饋至振動調控系統；通過實時調控磁流變勵磁參量，進而實現穩定地自適應抑振調控，可靠性好。

技術領域

本發明屬于加工技術領域，特別涉及一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法。

背景技術

薄壁件廣泛應用于航空航天等重大領域的裝備中，具有結構復雜、壁薄、材料難加工等特點。隨著材料的大量去除，薄壁件的剛度具有時變性，加工中的切削振動抑制難度大，進而導致加工效率低、加工精度和表面質量差。因此，如何有效控制薄壁件加工中的切削振動是該領域亟待解決的核心問題之一。

目前，抑制切削振動的技術主要包括被動控制、主動控制和半主動控制等技術。被動控制技術是通過使用阻尼材料或者使用特殊涂料增加工藝系統的阻尼，從而被動實現振動能量的耗散；主動控制技術需要電驅動致動器向智能結構施加力，實現在結構中添加和耗散能量；半主動控制技術是主動和被動控制系統的組合，可用于實時控制，具有低能耗、低成本的優點。隨著智能材料的發展，例如電(磁)流變液、磁致伸縮材料、形狀記憶合金等，將其引入到加工振動控制領域，可為有效抑制薄壁件加工振動提供可選方案。

磁流變液作為一種智能材料，受外加磁場激勵作用下，在常溫下即可輕松實現液-固相變互逆轉換，實現阻尼調控。目前，已發展了多種磁流變抑振技術，比如磁流變阻尼塊、阻尼鏜桿。

2018年，張健廷等在專利CN 208895205 U中發明了一種半主動動力減振鏜桿，其鐵芯與鏜桿盲孔的間隙中填充磁流變液，通過改變外磁場來改變磁流變液的剛度和阻尼，從而達到改變鏜桿動態特性的作用；但是不能夠實時調控鏜桿的動態特性。2018年，李欣等在專利CN 208764223 U中發明了一種基于磁流變液的變阻尼變剛度抑振刀架，利用加速度傳感器將采集的切削狀態傳輸到控制器中，經信號分析后再反饋到控制器中控制電流輸出，改變磁場從而改變磁流變液的阻尼特性，達到抑振的目的。但是，該發明機械結構復雜容易產生額外的振動。

上述研究均未提及基于磁流變固化狀態調控的薄壁件加工抑振方法，基于此，本發明提出一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法。

發明內容

為了克服上述方法的不足，本發明針對薄壁件加工振動難以調控的難題，引入磁流變自適應主動調控策略，提供了一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法。該方法中，薄壁件與夾具體間充滿磁流變液，通過調控磁流變液的勵磁固化狀態，改變薄壁件加工工藝系統的模態特性，避開共振區，實現加工振動的磁流變調控；在薄壁件加工過程中，通過實時采集薄壁件的振動狀態，并將深度學習應用到時間序列預測方法完成振動的預測及判別，確保預測的實時性和可靠性；建立薄壁振動狀態與磁流變調控參量的關聯關系，利用加工振動狀態反饋信息，實時調控磁流變勵磁參量，進而實現薄壁結構加工中的自適應抑振。

本發明采用的技術方案是：

一種薄壁件加工中的磁流變抑振方法，將薄壁件浸沒于磁流變液中；電渦流傳感器實時采集薄壁件加工中的振動位移信號；通過三路信號的快速預處理、深度學習診斷，判別當前的加工振動狀態，并輸出調控量；通過實時調控勵磁電流，改變磁流變液固化程度，實現自適應抑振。具體包括以下步驟：

第一步，設計磁流變抑振調控系統

所述的磁流變抑振調控系統包括磁流變裝夾裝置Ⅰ、電渦流傳感器9、數據采集卡10、工控機11和程控電源12，構成加工振動閉環調控系統。