CN108994324B - 一种带有外置吸振器的减振镗杆及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有外置吸振器的减振镗杆及其工作方法，减振镗杆包括镗杆和外置吸振器；所述的外置吸振器设置在镗杆外部，通过夹紧螺栓固定在镗杆上，外置吸振器包括盖板、柔性阻尼板、高密度金属板、调节螺栓；所述的高密度金属板放置在两块柔性阻尼板之间，并利用盖板上的调节螺栓固定在外置吸振器中。本发明可以改变外置吸振器在镗杆轴向上的位置，且通过调整调节螺栓可以方便地改变振器的刚度，能够降低零件加工中的振动，提高被加工表面的加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于孔加工的镗刀，特别是带有外置吸振器的减振镗杆及其工作方法，属于金属切削加工技术领域。
背景技术
在机械加工中，通常通过镗刀来进行孔加工。深孔加工中需要镗杆有较大的长径比，此时镗杆刚度低，容易发生切削颤振，使得被加工表面的粗糙度达不到要求，为了减少和抑制镗杆振动，常采用带有吸振器的减振镗杆进行加工。
现有的减振镗杆存在诸多不足：（1）减振器多安装在镗杆内部，不便于拆装，同时不便于调节刚度；
（2）吸振器的安装位置多为靠近刀头的位置，位置固定不可调，主要用于抑制镗杆的一阶弯曲振动。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提出一种带有外置吸振器的减振镗杆，具有吸振器拆装方便、刚度易调、安装位置可变的优点，能更好地减少和抑制镗削振动，提高被加工表面的加工质量。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下的技术手段：
一种外置吸振器的减振镗杆，包括镗杆和外置吸振器；
所述的外置吸振器设置在镗杆外部，包括环形夹紧部分和耗能吸振部分，其中，所述环形夹紧部分用于套接并夹固于镗杆的外部，环形夹紧部分具有至少一个开口端，并且所述环形夹紧部分的开口端借助于安装在所述环形夹紧部分上的夹紧装置连接，所述环形夹紧部分的开口端通过所述夹紧装置彼此相向运动；
所述环形夹紧部分的外壁向上延伸形成一顶部开口的容置槽，容置槽内设有耗能减振用的耗能材料；
一盖板，设置于所述容置槽的上端开口上，用于将所述耗能材料限位在所述容置槽内；
一调节螺栓，呈竖向设置在所述容置腔中，调节螺栓的螺纹端穿过所述盖板后与容置槽的槽底螺纹连接，用于调节所述盖板与容置槽槽底之间的间隔距离。
所述夹紧装置为螺栓。
所述耗能材料包括：至少一个阻尼单元，每个阻尼单元包括：两块柔性阻尼板和一块高密度金属板，所述高密度金属板放置在两块柔性阻尼板之间。
所述柔性阻尼板为厚度不小于2mm的硅橡胶板。
所述高密度金属板为90WNiFe。
一种基于所述外置吸振器的减振镗杆的工作方法，包括以下几个步骤：
当镗杆振动主要为一阶弯曲模态振动时，镗杆刀头位置处振动幅值最大，此时将外置吸振器放置在靠近刀头处，不同的切削参数会影响切削力频率，导致镗杆振动失稳的频率点不同，调整调节螺栓改变吸振器的刚度使吸振器的固有频率和切削力主要频率一致，具体调节方法为：
当切削力频率较高时，旋紧调节螺栓，减少盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，提高外置吸振器的刚度；
当切削力频率较低时，旋松调节螺栓，增加盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，降低外置吸振器的刚度；
当镗杆的振动为二阶、三阶甚至更高阶模态振动时，镗杆的振动幅值最大处不在刀头处，改变外置吸振器在镗杆轴向上的位置，将其安装在镗杆振动幅值最大处，具体调节方法为：首先旋松夹紧装置使吸振器与镗杆脱离，然后改变吸振器在镗杆轴向上的位置，最后通过旋紧夹紧装置使外置吸振器与镗杆紧密贴合；吸振器的刚度调节与一阶弯曲模态振动时相同。
本发明的有益效果是：
（1）外置吸振器安置在镗杆的外部，拆装方便。
（2）通过调整调节螺栓，调节所述盖板与容置槽槽底之间的间隔距离从而可以方便地改变外置吸振器的刚度，能够适应不同频率的切削激励力，达到更好的减振效果。
（3）可以方便地调节外置吸振器在镗杆轴向上的位置，不但能满足抑制一阶弯曲振动的需要，还可以满足抑制高阶振动的需要。
附图说明
图1是本发明带外置吸振器的减振镗杆工作时的结构示意图；
其中1. 镗杆；2. 外置吸振器；
图2是外置吸振器的结构示意图；
其中，21. 柔性阻尼板；22. 高密度金属板；23. 调节螺栓；24. 盖板；25. 夹紧螺栓。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案作更进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一种带有外置吸振器的减振镗杆，包括镗杆1和外置吸振器2；所述的外置吸振器2设置在镗杆1外部，外置吸振器2通过夹紧螺栓25固定在镗杆1上，外置吸振器2包括柔性阻尼板21、高密度金属板22、调节螺栓23、盖板24、夹紧螺栓25；所述的高密度金属板22放置在两块柔性阻尼板21之间，并利用盖板24上的调节螺栓23固定在外置吸振器2中。
通过调整调节螺栓23即可改变外置吸振器2的刚度，若旋紧调节螺栓23可以增大柔性阻尼板21的压缩量，达到提高外置吸振器2刚度的目的，反之，旋松调节螺栓23可以减低吸振器2的刚度。
做为本发明的一个优选实施例，所述柔性阻尼板为厚度不小于2mm的硅橡胶板。
做为本发明的一个优选实施例，吸振器质量体一般要求质量越大越好，质量越大，吸振效果越好，但受限于安装体积，一般要求密度越大越好，本实施例中用的是90WNiFe材料。
本发明的减振原理是：
当镗杆发生颤振时，吸振器中的高密度金属板随之振动，并通过柔性阻尼板将振动能量耗散掉，达到减振的目的。
当镗杆振动主要为一阶弯曲模态振动时，镗杆刀头位置处振动幅值最大，此时将外置吸振器放置在靠近刀头处，不同的切削参数会影响切削力频率，导致镗杆振动失稳的频率点不同，调整调节螺栓改变吸振器的刚度使吸振器的固有频率和切削力主要频率一致，具体调节方法为：当切削力频率较高时，旋紧调节螺栓，减少盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，提高外置吸振器的刚度；当切削力频率较低时，旋松调节螺栓，增加盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，降低外置吸振器的刚度；
当镗杆的振动主要为二阶、三阶甚至更高阶模态振动时，镗杆的振动幅值最大处不在刀头处，改变外置吸振器在镗杆轴向上的位置，将其安装在镗杆振动幅值最大处，具体调节方法为：首先旋松夹紧螺栓使吸振器与镗杆脱离，然后改变吸振器在镗杆轴向上的位置，最后通过旋紧夹紧螺栓使外置吸振器与镗杆紧密贴合。
本发明吸振器由于采用外置安装方式，吸振器拆装方便，并且可以通过调整调节螺栓改变外置吸振器的刚度，旋紧调节螺栓可以增大柔性阻尼板的压缩量，达到提高外置吸振器刚度的目的，反之，旋松调节螺栓可以降低外置吸振器的刚度，不同的吸振器刚度可以适应不同频率的切削激励力，达到更好的减振效果。
一般来说，吸振器需安装在镗杆振动幅值最大的位置才能起到较好的减振效果，由于镗杆为一悬臂梁结构，其一阶弯曲振动的振幅最大位置在刀头位置，而高阶振动的振幅最大位置可以在镗杆的其他位置，由于采用外置安装方式，可以方便地调节外置吸振器在镗杆轴向上的位置，不但能满足抑制一阶弯曲振动的需要，还可以满足抑制高阶振动的需要。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种外置吸振器的减振镗杆，其特征在于：包括镗杆和外置吸振器；
所述的外置吸振器设置在镗杆外部，包括环形夹紧部分和耗能吸振部分，其中，所述环形夹紧部分用于套接并夹固于镗杆的外部，环形夹紧部分具有至少一个开口端，并且所述环形夹紧部分的开口端借助于安装在所述环形夹紧部分上的夹紧装置连接，所述环形夹紧部分的开口端通过所述夹紧装置彼此相向运动；
所述环形夹紧部分的外壁向上延伸形成一顶部开口的容置槽，容置槽内设有耗能减振用的耗能材料；
一盖板，设置于所述容置槽的上端开口上，用于将所述耗能材料限位在所述容置槽内；
一调节螺栓，呈竖向设置在所述容置腔中，调节螺栓的螺纹端穿过所述盖板后与容置槽的槽底螺纹连接，用于调节所述盖板与容置槽槽底之间的间隔距离；
所述耗能材料包括：至少一个阻尼单元，每个阻尼单元包括：两块柔性阻尼板和一块高密度金属板，所述高密度金属板放置在两块柔性阻尼板之间，
所述柔性阻尼板为厚度不小于2mm的硅橡胶板。
2.根据权利要求1所述的外置吸振器的减振镗杆，其特征在于，所述夹紧装置为螺栓。
3.根据权利要求1所述的外置吸振器的减振镗杆，其特征在于，所述高密度金属板为90WNiFe。
4.一种基于权利要求1所述外置吸振器的减振镗杆的工作方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
当镗杆振动主要为一阶弯曲模态振动时，镗杆刀头位置处振动幅值最大，此时将外置吸振器放置在靠近刀头处，不同的切削参数会影响切削力频率，导致镗杆振动失稳的频率点不同，调整调节螺栓改变吸振器的刚度使吸振器的固有频率和切削力主要频率一致，具体调节方法为：
当切削力频率较高时，旋紧调节螺栓，减少盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，提高外置吸振器的刚度；
当切削力频率较低时，旋松调节螺栓，增加盖板与容置槽槽底之间的间隔距离，降低外置吸振器的刚度；
当镗杆的振动为二阶、三阶甚至更高阶模态振动时，镗杆的振动幅值最大处不在刀头处，改变外置吸振器在镗杆轴向上的位置，将其安装在镗杆振动幅值最大处，具体调节方法为：首先旋松夹紧装置使吸振器与镗杆脱离，然后改变吸振器在镗杆轴向上的位置，最后通过旋紧夹紧装置使外置吸振器与镗杆紧密贴合；吸振器的刚度调节与一阶弯曲模态振动时相同。
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