CN101987366A - 一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，属于阻尼器减振技术领域。包括一镗杆，镗杆前端具有一内孔，内孔内设置有第一支撑杆、第二支撑杆、第一阻尼振子、第二阻尼振子、阻尼器盖、推子；调整螺钉穿过镗杆孔壁顶住推子，推子与阻尼器盖之间依次设置有弹簧和弹簧垫片，通过弹簧作用使弹簧垫片与阻尼器盖接触。本发明的镗杆结构，通过推子推动弹簧，从而可以调解控制弹簧的压缩量，进而调整弹簧垫片与阻尼器系统的接触力，同时通过调整第一、第二支撑杆的伸长量可调节阻尼器的振动频率。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

一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构

技术领域

本发明涉及一种镗杆结构，特别是一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，属于阻尼器减振技术领域。

背景技术

随着当今社会的高速发展，各行业对机械加工提出更高的要求。影响机器加工性能的最关键因素之一就是颤振；颤振的抑制技术是保证工件加工质量，提高机械加工效率的前提，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。镗削加工处于半封闭状态，镗杆悬伸较长，刀具的后刀面和内孔磨擦较大，系统易处于不稳定状态，极易发生颤振，由于镗削过程中镗杆是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，调谐质量阻尼器(TMD)就属于其中一种；调谐质量阻尼器(TMD)主要由弹簧、阻尼器和质量块组成，其工作原理是利用质量块的惯性力或主动控制力达到共振吸能、减少结构反应的目的。调谐质量吸振器在机械振动领域是一个常用的技术。此概念由Frahm首次提出。之后Ormondroyd和Hartog，Sims，Lei Zuo等人做了大量研究，并在此基础上提出多重调谐质量阻尼器(MTMD)，即在主结构上并联多个彼此独立的单调谐质量阻尼器(STMD)。

上述的各装置在颤振抑制上都有一定的效果，但是单调谐质量阻尼器(STMD)的主要缺陷就是其对被控结构固有频率十分敏感，优化调整很难达到预期的最优状态且调整效率不高。在总质量恒定的条件下多重调谐质量阻尼器(MTMD)的振动控制效果明显优于单调谐质量阻尼器(STMD)。阻尼器个数越多抑振效果越好且提高的幅度递减；但由于空间尺寸及参数调节等实际问题，阻尼器个数有所限制。因此上述的各装置抑振效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服上述切削颤振抑制系统不足，提供一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构。

本发明的技术方案如下：

一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，包括一镗杆，所述镗杆前端具有一内孔，其特征在于：所述内孔内设置有第一支撑杆、第二支撑杆、第一阻尼振子、第二阻尼振子、阻尼器盖、推子；所述第一支撑杆一头伸出镗杆端部与镗刀头间隙配合，并通过螺钉紧钉固定，第一支撑杆另一头与第一阻尼振子一端螺纹连接，第一阻尼振子另一端具有内凹空腔，内凹空腔端部与阻尼器盖紧密配合，并通过沉头螺钉紧钉固定；第一阻尼振子通过第二支撑杆与第二阻尼振子连接，第二支撑杆通过第一阻尼振子一侧的沉头螺钉紧钉固定；所述第二阻尼振子置于第一阻尼振子内凹空腔和阻尼器盖形成的具有阻尼油的密封空腔内；第一阻尼振子与镗杆内孔间隙配合，第二阻尼振子与第一阻尼振子内凹空腔间隙配合；调整螺钉穿过镗杆孔壁顶住推子，推子与阻尼器盖之间依次设置有弹簧和弹簧垫片，通过弹簧作用使弹簧垫片与阻尼器盖接触。

所述阻尼器盖靠近弹簧垫片一端的表面为球面。

所述第一支撑杆、第二支撑杆均为弹簧钢支撑杆。

通过旋转调整螺钉推动推子，推子推动弹簧，从而可以调解控制弹簧的压缩量，进而调整弹簧垫片与阻尼器系统的接触力，通过调整第一支撑杆、第二支撑杆的伸长量，从而调节阻尼器的振动频率。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过调节作用在推子上的调整螺钉，改变镗杆的动态特性，改变摩擦阻尼器与镗杆之间的摩擦力大小，第一阻尼振子、第二阻尼振子通过调整第一支撑杆、第二支撑杆的伸长量，调节阻尼器的振动频率。使镗杆在切削状态中处于最优状态，当颤振发生时，阻尼器系统作为吸振部件，从而有效抑制镗削过程颤振发生。

附图说明

图1本发明的镗杆结构图；

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切削稳定性比较图；

图中：1.镗杆；2.推子；3.调整螺钉；4.弹簧；5.弹簧垫片；6.阻尼器盖；7.紧定螺钉；8.第二阻尼振子；9.第二支撑杆；10.沉头螺钉；11.螺钉；12.镗刀头；13.M3沉头紧定螺钉；14.第一支撑杆；15.第一阻尼振子；16.镗杆装卡平台；L.悬臂长度；D.直径。

具体实施方式

首先如图1，本发明的基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，包括一镗杆1，镗杆1前端具有一内孔，内孔内设置有第一支撑杆14、第二支撑杆9、第一阻尼振子15、第二阻尼振子8、阻尼器盖6、推子2；第一支撑杆14一头伸出镗杆1端部与镗刀头12间隙配合，并通过螺钉11紧钉固定，第一支撑杆14另一头与第一阻尼振子15一端螺纹连接，第一阻尼振子15另一端具有内凹空腔，内凹空腔端部与阻尼器盖6紧密配合，并通过4个互成90°的沉头螺钉紧钉7固定；第一阻尼振子15通过第二支撑杆9与第二阻尼振子8连接，第二支撑杆9通过第一阻尼振子15一侧的2个M3沉头螺钉10紧钉固定；第二阻尼振子8置于第一阻尼振子15内凹空腔和阻尼器盖6形成的具有阻尼油的密封空腔内；第一阻尼振子15与镗杆1内孔间隙配合，第二阻尼振子8与第一阻尼振子15内凹空腔间隙配合；调整螺钉3穿过镗杆1孔壁顶住推子2，推子2与阻尼器盖6之间依次设置有弹簧4和弹簧垫片5，通过弹簧作用使弹簧垫片5与阻尼器盖6接触。其中，阻尼器盖6靠近弹簧垫片5一端的表面为球面，且第一支撑杆14、第二支撑杆9均为弹簧钢支撑杆。

按照图2所示，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。

如图3所示，调整螺钉3顶住推子2，使弹簧垫片5与阻尼器盖6接触，并调整接触的摩擦力。在实际应用中，可调整第一支撑杆14、第二支撑杆9的伸长量，调节第一阻尼振子15、第二阻尼振子8的振动频率。

以同样条件镗杆悬伸长度与直径比例L/D为10左右，系统的频响函数固有频率ω₁、刚度k_eq和阻尼比ξ来表示，分别为315Hz、4.45N/μm和0.02为例，得到镗削稳定性图如图4所示。曲线以下的部分是镗削过程中的稳定区域，双级阻尼器当颤振即将发生时候，阻尼器作为吸振机构足以消耗颤振产生的能量，进而极大提高临界切削深度，有效避免颤振并提高机械切削效率。

以上是本发明的一个实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (3)

1.一种基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，包括一镗杆(1)，所述镗杆(1)前端具有一内孔，其特征在于：所述内孔内设置有第一支撑杆(14)、第二支撑杆(9)、第一阻尼振子(15)、第二阻尼振子(8)、阻尼器盖(6)、推子(2)；所述第一支撑杆(14)一头伸出镗杆(1)端部与镗刀头(12)间隙配合，并通过螺钉(11)紧钉固定，第一支撑杆(14)另一头与第一阻尼振子(15)一端螺纹连接，第一阻尼振子(15)另一端具有内凹空腔，内凹空腔端部与阻尼器盖(6)紧密配合，并通过沉头螺钉紧钉(7)固定；第一阻尼振子(15)通过第二支撑杆(9)与第二阻尼振子(8)连接，第二支撑杆(9)通过第一阻尼振子(15)一侧的沉头螺钉(10)紧钉固定；所述第二阻尼振子(8)置于第一阻尼振子(15)内凹空腔和阻尼器盖(6)形成的具有阻尼油的密封空腔内；第一阻尼振子(15)与镗杆(1)内孔间隙配合，第二阻尼振子(8)与第一阻尼振子(15)内凹空腔间隙配合；调整螺钉(3)穿过镗杆(1)孔壁顶住推子(2)，推子(2)与阻尼器盖(6)之间依次设置有弹簧(4)和弹簧垫片(5)，通过弹簧作用使弹簧垫片(5)与阻尼器盖(6)接触。

2.根据权利要求1所述的基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，其特征在于：阻尼器盖(6)靠近弹簧垫片(5)一端的表面为球面。

3.根据权利要求1所述的基于双级质量调谐阻尼器减振的镗杆结构，其特征在于：第一支撑杆(14)、第二支撑杆(9)均为弹簧钢支撑杆。

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