CN101508029A - 一种基于摩擦减振的镗杆结构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种镗杆结构，具体为一种基于摩擦减振的镗杆结构，该结构可以有效抑制工件镗削过程中镗杆的颤振。本发明在镗杆前端空腔装有摩擦振子与同极互斥的永磁片结构。根据摩擦耗能原理，旋转调整螺钉，改变永磁片间的距离，调节摩擦振子与主结构之间正压力，改变镗杆动态特性与摩擦损耗能量大小，消耗颤振能量，从而有效抑制镗削过程发生颤振。本发明对于促进镗削过程颤振抑制，保证精镗加工质量有重要应用价值，具有结构简单，紧凑，易于控制的特点。

Description

一种基于摩擦减振的镗杆结构

技术领域

本发明是一种镗杆结构，具体为一种基于摩擦减振的镗杆结构，该结构可以有效抑制工件镗削过程中镗杆的颤振。

背景技术

随着现代工业的发展，金属切削加工朝着高度自动化、柔性化的方向前进。而切削振动的抑制技术是保证工件加工质量、实现自动化、柔性化加工的前提，因此显得尤其重要。其中，深孔的加工技术在现代工业的航空航天、汽车产业、军工制造等领域应用日益广泛，加工质量要求也越来越高。然而，在深孔镗削加工过程，当用长径比超过5的镗杆加工工件时，由于镗杆悬伸量太长，为挠性结构，成为整个加工系统中刚性最薄弱的环节，加工过程极其容易引起颤振。由镗杆的颤振导致加工表面振纹，加工精度不足，刀具磨损严重，产生的噪声也损害操作者的身心健康。

对于切削加工中颤振的控制，国内外的研究人员已进行了大量的研究。总的来说，可分为两大类：振动控制方法和调整切削参数的控制方法。振动控制方法中，又根据控制执行装置性质的不同分为主动控制方法、被动控制方法和半主动控制方法。

被动控制型方法：主要是通过在系统中加入吸振部件来达到减振抑振的效果。消极的被动控制不需要附加能源，减振器的工作完全取决于主振动系统，其结构简单、工作可靠。

被动控制的方法很多，其中可以分为应用新型材料提高刚度，动力减振，冲击减振，摩擦减振，阻尼减振等方法。

摩擦减振方面，日本的Ecita Edhi，Tetsutaro Hoshi通过调整摩擦减振器的永磁块、振子质量，空间三者关系，改变的摩擦消振能力，从理论和实验都证明这种摩擦阻尼器的原理和减振效果，并有效抑制10000赫兹附近的高频颤振，在高频减振方面取得效果。

上述装置利用摩擦耗能原理，对高频的颤振抑振，但在稍大型的镗削系统中，颤振频率往往只有一百多赫兹，以上方法不足以抑制。

发明内容

本发明提供了一种基于摩擦减振的镗杆结构，该结构可以根据颤振来调节减震装置，能够抑制各种频率的颤振。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：本结构包括镗杆和固定在镗杆右端的镗刀头。在镗刀头的左端设置有减振结构，所述的减振结构设在镗杆的内部，包括推子、调整螺钉、垫片、第二永磁片、第一永磁片、摩擦片、摩擦振子和导向杆。其中：导向杆的左端固定连接有螺帽，右端与镗刀头固定连接，在螺帽和镗刀头之间的导向杆上由左到右依次套有推子、垫片、第二永磁片、第一永磁片、摩擦片和摩擦振子，推子、垫片、第二永磁片、第一永磁片、摩擦片和摩擦振子能够沿着导向杆左右滑动。第二永磁片和第一永磁片处于同极互斥状态并分别吸附在垫片和摩擦片上，垫片的左端与推子自由接触，调整螺钉的一端与推子接触，另一端伸出镗杆的外部。摩擦振子的两端分别与摩擦片和镗刀头自由接触。

推子、垫片、第二永磁片、第一永磁片和摩擦片与导向杆之间为间隙配合。摩擦振子偏心的置于导向杆上，即摩擦振子的内孔径大于导向杆的外径，使摩擦振子只是挂在了导向杆上，二者之间留有间隙。导向杆的材质为不锈钢。

与现有的减震方法相比，本发明具有以下优点：

本发明通过调节作用在推子上的调整螺钉，改变镗刀杆的动态特性，改变摩擦振子与镗刀杆之间的摩擦力大小，使镗杆在切削状态中处于最优状态，当颤振发生时，由于摩擦振子两端面与镗杆体摩擦作用消耗能量，从而有效抑制镗削过程颤振发生；同时还具有结构简单，紧凑，易于控制等优点。

附图说明

图1本发明摩擦减振的镗杆结构图

图2镗杆安装示意图

图3旋转调整螺钉后结构状态局部视图

图4发生颤振时频谱图

图5颤振被抑制后频谱图

图中：1、调整螺钉；2、垫片；3、摩擦片；4、导向杆；5、摩擦振子；6、镗刀头；7、紧固螺钉；8、镗刀杆；9、永磁片；10、永磁片；11、推子；12、螺帽，13、镗杆装卡平台(L/D＝10)，注：L为镗杆悬伸长度，D为镗杆横截面直径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

镗杆结构包括镗杆8和固定在镗杆8右端的镗刀头6，本实施例中，在镗杆的前端内部有一空腔，减振结构设置在该空腔内。减振结构如图1所示，包括推子11、调整螺钉1、垫片2、第二永磁片10、第一永磁片9、摩擦片3、摩擦振子5和导向杆4。其中，导向杆4的左端通过螺纹固定有螺帽12，导向杆4的右端与镗刀头6螺纹连接，镗刀头6还与镗杆8固定连接。推子11、垫片2、第二永磁片10、第一永磁片9、摩擦片3和摩擦振子5由左向右依次套在导向杆4上，并且能够沿着导向杆4左右滑动。第一永磁片9与第二永磁片10处于同极互斥状态，并分别吸附在摩擦片3和垫片2上。推子11与镗刀杆8内孔间隙配合，推子11、垫片2和第二永磁片10与导向杆4之间也为间隙配合。调整螺钉1的一端顶住推子11，使推子11与垫片2接触，另一端在镗杆8的螺纹空内，便于操作。螺帽12与导向杆4左端部连接并起挡住推子滑出导向杆左端的作用。

第一永磁片9和摩擦片3与导向杆4之间为间隙配合，摩擦振子5偏心的悬置于导向杆4，即摩擦振子的内孔径大于导向杆的外径，使摩擦振子只是挂在了导向杆4上，二者之间留有间隙，如图1所示。摩擦片3、镗刀头6分别和摩擦振子5的两端自由接触。本实施例中导向杆4材质为不锈钢。

本实施例的工作原理如下：通过旋转调整螺钉1推动推子11，推子11推动垫片2与第二永磁片10在导向杆4上左右滑动，根据磁铁同极互斥原理，第二永磁片10与第一永磁片9间斥力随距离变化。当切削振动发生时，由于摩擦振子是偏心放置，可以相对镗刀杆8、摩擦片3运动。当永磁片第二10与第一永磁片9距离从远到近变化时，它们之间斥力也随之增大，反之减小。因此，调整摩擦振子5与镗刀杆8、摩擦片3的摩擦力也会随斥力的改变而调整，从而使切削振动的能量在摩擦中最大限度消耗，达到抑振效果。

使用本实施例中的镗杆进行加工时，如图2所示，先按照常规方法将镗杆安装到C6140机床上，此时镗杆悬伸长度与直径比例L/D为10左右，以切深0.20mm，主轴转速500rpm，进给速度0.18mm/r的条件进行切削，切削过程发生颤振，其频谱如图3所示。此时通过旋转调整螺钉1推动推子11，而推子11推动垫片2与第二永磁片10在导向杆4上滑动，根据同极相斥原理，两片永磁片因为距离减小，斥力增大，调整摩擦振子5与镗刀杆8、摩擦片3的摩擦力大小，到达状态如图3所示。再以同样条件镗杆悬伸长度与直径比例L/D为10左右，以切深0.20mm，主轴转速500rpm，进给速度0.18mm/r的条件进行切削，频谱如图4所示。此时摩擦振子与镗刀杆，摩擦片之间的正压力增大，摩擦力也随之增大，当颤振即将发生时候，摩擦振子两端摩擦所消耗的能量足以消耗颤振产生的能量，从而抑制颤振。

Claims (4)

1、一种基于摩擦减振的镗杆结构，包括镗杆和固定在镗杆右端的镗刀头(6)，其特征在于：在镗刀头(6)的左端设置有减振结构，所述的减振结构设在镗杆的内部，包括推子(11)、调整螺钉(1)、垫片(2)、第二永磁片(10)、第一永磁片(9)、摩擦片(3)、摩擦振子(5)和导向杆(4)；其中：导向杆(4)的左端固定有螺帽(12)，右端与镗刀头(6)固定连接，在螺帽(12)和镗刀头(6)之间的导向杆(4)上由左到右依次套有推子(11)、垫片(2)、第二永磁片(10)、第一永磁片(9)、摩擦片(3)和摩擦振子(5)，推子(11)、垫片(2)、第二永磁片(10)、第一永磁片(9)、摩擦片(3)和摩擦振子(5)能够沿着导向杆(4)左右滑动；第二永磁片(10)和第一永磁片(9)处于同极互斥状态并分别吸附在垫片(2)和摩擦片(3)上，垫片(2)的左端与推子(11)自由接触，调整螺钉(1)的一端与推子(11)接触，另一端在镗杆侧壁上的螺纹孔内；摩擦振子(5)的两端分别与摩擦片(3)和镗刀头(6)自由接触。

2、根据权利要求1所述的一种基于摩擦减振的镗杆结构，其特征在于：所述的摩擦振子(5)偏心的置于导向杆(4)上，即摩擦振子的内孔径大于导向杆的外径。

3、根据权利要求1所述的一种基于摩擦减振的镗杆结构，其特征在于：所述的推子(11)、垫片(2)、第二永磁片(10)、第一永磁片(9)和摩擦片(3)与导向杆之间为间隙配合。

4、根据权利要求1所述的一种基于摩擦减振的镗杆结构，其特征在于：所述的导向杆(4)的材质为不锈钢。

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