CN115091224B - 用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置及方法，包括：高频反射式电涡流传感器(1)、自适应滤波器(2)、控制器(3)以及执行器(4)；所述高频反射式电涡流传感器(1)与大型薄壁工件通讯连接；所述高频发射式电涡流式传感器(1)与所述执行器(4)通讯连接；所述高频反射式电涡流传感器(1)与所述自适应滤波器(2)通讯连接；所述自适应滤波器(2)与所述控制器(3)通讯连接；所述控制器(3)与所述执行器(4)通讯连接；所述执行器(4)与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接。
Description
技术领域
本发明涉及镜像铣削射流技术领域，具体地，涉及用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置及方法。
背景技术
目前，针对抑制大型薄壁件镜像铣削中的振动，多采用被动控制的方式，即采用恒定的气流压力或恒定接触力的滚珠支承等方式进行支承，无法适用于不同的加工环境；且存在气体支承压力不足，固体支承划伤工件等问题；已有方案采用主动控制来抑制振动，但其采集信号为刀具的切削力信号，由于存在较大的测量噪声使得测量精度相对较低。
专利文献CN206550656U(申请号：201621312486.3)公开了一种薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置，采用液体随动辅助支撑装置对薄壁件进行支撑，以减小动态切削力对工件变形的影响，通过流体的阻尼抑制切削加工过程中的薄壁振动。但该专利的支撑装置与铣削端固定在一起，受到加工空间约束，无法对大型薄壁件进行支撑，而且该专利采用的装置没有实时测量和主动抑振的功能。
专利文献CN111203575B(申请号：202010042254.5)公开了基于随动非接触支撑的薄壁件镜像铣削装备及方法，切削过程中由传感器实时采集铣刀的削力方向和幅值数据,当轴向切深较小的工况下,支撑头的中心通孔通过流向薄壁件背面的高压气流，产生对薄壁件的推力以阻止薄壁件和铣刀发生分离从而避免冲击振动的发生；在轴向切深较大的工况下,支撑头的中心通孔通过远离薄壁件背面的高压气流,产生对薄壁件的拉力从而避免过切的发生，该发明具有应用范围广、采用非接触支撑无划伤、具有冷却作用等优点。但该专利的支撑装置采用流体支撑，支撑力较小，刚性较弱，抑振和减小变形的效果不如流体支撑；且该发明采集切削力信号作为反馈信号而非直接采集工件振动信号，使得对工件的抑振效果有限。
为解决大型薄壁件镜像铣削中的振动抑制难题，本发明专利提供一种射流主动抑振方法。采用高频反射式电涡流传感器实时非接触式采集加工中的振动信号，通过改变射流压力改变系统的动力学状态，使得系统在外激励作用下保持振动稳定。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置及方法。
根据本发明提供的一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置，包括：高频反射式电涡流传感器1、自适应滤波器2、控制器3以及执行器4；
所述高频反射式电涡流传感器1与大型薄壁工件通讯连接；所述高频发射式电涡流式传感器1与所述执行器4通讯连接；所述高频反射式电涡流传感器1与所述自适应滤波器2通讯连接；所述自适应滤波器2与所述控制器3通讯连接；所述控制器3与所述执行器4通讯连接；所述执行器4与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接。
优选地，所述执行器4包括支撑端运动轴9和射流装置8；
所述高频反射式电涡流传感器1用于测量大型薄壁工件的振动信号和所述射流装置8相对大型薄壁工件的方位信息；
所述自适应滤波器2用于滤除振动信号中高频噪声分量和直流分量以及方位信息中的高频分量；
所述控制器3用于将所述自适应滤波器2滤除后的振动信号和方位信息转化为所述支撑端运动轴9的运动信号和射流的压力信号；
所述执行器4用于产生执行压力的均匀射流，为大型薄壁工件提供无接触式支撑，实现对大型薄壁工件的主动抑振。
优选地，所述高频反射式电涡流传感器1基于实时非接触式方法采集大型薄壁工件的振动信号和所述执行器4相对大型薄壁工件的方位信息。
优选地，所述执行器4包括：变频器5、水泵电机6、压力传感器7、射流装置8以及支撑端运动轴9；
所述控制器3与所述支撑端运动轴9通讯连接；所述支撑端运动轴9与所述射流装置8连接；
所述控制器3与所述变频器5通讯连接；所述变频器5与所述水泵电机6通讯连接；所述水泵电机6与所述压力传感器7通讯连接；所述压力传感器7与所述变频器5通讯连接；所述水泵电机6与所述射流装置8连接；所述射流装置8与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接。
优选地，所述变频器5基于所述控制器3控制所述水泵电机6的转速，从而控制所述射流装置8喷出的射流压力；
所述压力传感器7用于测量所述水泵电机6泵出的射流压力大小，并反馈至所述变频器5，实现水泵压力的闭环控制；
所述支撑端运动轴9基于所述控制器3调整所述射流装置8的支撑方位，从而形成一定厚度且均匀的液体区保证液体支撑压力；
所述射流装置8布置在大型薄壁工件加工侧的对立面，通过发射射流为大型薄壁工件提供无接触式支撑，从而实现抑振效果。
优选地，所述高频发射式电涡流传感器1有m个，m大于等于3个。
根据本发明提供的一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，运用上述所述的用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置执行如下步骤：
步骤S1：利用所述高频反射式电涡流传感器1测量大型薄壁工件的振动信号和所述射流装置8相对大型薄壁工件的方位信息；
步骤S2：利用所述自适应滤波器2滤除振动信号中高频噪声分量和直流分量以及方位信息中的高频分量；
步骤S3：所述控制器3将所述自适应滤波器2滤除后的振动信号和方位信息转化为所述支撑端运动轴9的运动信号和射流的压力信号，并输出至执行器；
步骤S4：所述支撑端运动轴9基于所述支撑端运动轴9的运动信号调整所述射流装置8的支撑方位；
步骤S5：所述射流装置8基于射流的压力信号作用于大型薄壁工件上使得大型薄壁工件在外激励作用下保持振动稳定。
优选地，所述支撑端运动轴9的运动信号采用：m个所述高频反射式电涡流传感器1在n时刻测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)...dm(n)，其中m大于等于3；根据测量得到的距离信号计算得到支撑端相对大型薄壁工件的偏移方位角Δθx(n)和Δθy(n)；Δθx(n)和Δθy(n)经过支撑端空间坐标系到关节坐标系的坐标变换矩阵T1变换，得到支撑端控制电机的关节信号并输出给所述支撑端运动轴9。
优选地，所述射流的压力信号采用：
m个所述高频反射式电涡流传感器1在n时刻测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)...dm(n)求平均值后并微分得到工件的振动信号S(n)，正余弦发生器通过傅里叶变换识别振动信号的频率w(n)后产生压力输出信号：
Y(n)＝a1(n)sin(w(n)nt)+a2(n)cos(w(n)nt)；
其中，a1(n)、a2(n)表示压力输出信号的幅值；t表示采样时间；
压力输出信号Y(n)经过射流压力和薄壁件振幅间的传递函数H1变化后与原始振动信号求差，得到误差信号，正弦反射器基于误差信号修正压力输出信号的幅值a1(n)、a2(n),从而优化压力输出信号。
优选地，具体优化公式如下，
a1(n+1)＝a1(n)+μe(n)sin(w(n)t)*H1
a2(n+1)＝a2(n)+μe(n)cos(w(n)t)*H1
其中，μ为修正系数；*代表卷积运算；e(n)表示误差信号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用喷头喷出液体对工件进行非接触式支撑，避免了工件支撑表面的压痕；
2、本发明通过采用外置水泵调节液体压力，实现主动抑振；
3、本发明通过采用压力传感器测量外置水泵泵出的液流压力，实现水泵压力的闭环控制；
4、本发明通过采用高频反射式电涡流传感器，用于对薄壁件和支撑装置的距离进行测量，为调节支撑装置提供了测量数据，保证了液体区厚度的稳定性和均匀性，进一步保证了液体支撑压力的稳定性；
5、本发明通过采用高频反射式电涡流传感器，用于对薄壁件和支撑装置的振动信号进行高频测量，为调节射流压力提供了测量数据，保证了主动抑振的实时性和闭环性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振系统示意图。
图2为转化支撑端运动轴的运动信号和射流装置的射流压力信号示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置及方法，能够实时抑制大型薄壁件镜像铣削中的振动。采用高频反射式电涡流传感器实时非接触式采集加工中的振动信号，通过改变射流压力改变系统的动力学状态，使得系统在外激励作用下保持振动稳定。
根据本发明提供的一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置，如图1所示，包括：高频反射式电涡流传感器1、自适应滤波器2、控制器3以及执行器4；
所述高频反射式电涡流传感器1与大型薄壁工件通讯连接；所述高频发射式电涡流式传感器1与所述执行器4通讯连接；所述高频反射式电涡流传感器1与所述自适应滤波器2通讯连接；所述自适应滤波器2与所述控制器3通讯连接；所述控制器3与所述执行器4通讯连接；所述执行器4与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接。
所述执行器4包括支撑端运动轴9和射流装置8；
高频反射式电涡流传感器1用于测量大型薄壁工件的振动信息和射流装置8相对大型薄壁工件的方位信息。
自适应滤波器2用于滤除振动信息中的高频噪声分量和直流分量，及方位信息中的高频分量。
控制器3用于将自适应滤波器2滤波后的振动和方位信息转化为支撑端运动轴9的运动信号和射流的压力信号输出给执行器4。
具体地，执行器4包括变频器5、水泵电机6、压力传感器7、射流装置8、支撑端运动轴9。
变频器5用于控制控制水泵电机6的转速，从而控制射流装置8喷出的射流压力。
压力传感器7用于测量水泵电机6泵出的射流压力大小；并反馈给变频器5，实现水泵压力的闭环控制。
支撑端运动轴9用于调整射流装置8的支撑方位，从而形成一定厚度且均匀的液体区保证液体支撑压力。
射流装置8布置在大型薄壁工件加工侧的对立面，通过发射射流为工件提供无接触式支撑，从而实现抑振效果。
具体地，所述高频反射式电涡流传感器1基于实时非接触式方法采集大型薄壁工件的振动信号和所述执行器4相对大型薄壁工件的方位信息。
具体地，所述执行器4包括：变频器5、水泵电机6、压力传感器7、射流装置8以及支撑端运动轴9；
所述控制器3与所述支撑端运动轴9通讯连接；所述支撑端运动轴9与所述射流装置8连接；
所述控制器3与所述变频器5通讯连接；所述变频器5与所述水泵电机6通讯连接；所述水泵电机6与所述压力传感器7通讯连接；所述压力传感器7与所述变频器5通讯连接；所述水泵电机6与所述射流装置8连接；所述射流装置8与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接。
具体地，所述变频器5基于所述控制器3控制所述水泵电机6的转速，从而控制所述射流装置8喷出的射流压力；
所述压力传感器7用于测量所述水泵电机6泵出的射流压力大小，并反馈至所述变频器5，实现水泵压力的闭环控制；
所述支撑端运动轴9基于所述控制器3调整所述射流装置8的支撑方位，从而形成一定厚度且均匀的液体区保证液体支撑压力；
所述射流装置8布置在大型薄壁工件加工侧的对立面，通过发射射流为大型薄壁工件提供无接触式支撑，从而实现抑振效果。
具体地，所述高频发射式电涡流传感器1有4个。
本发明提供的一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，所述射流主动抑振方法涉及的实时闭环控制期间包括高频反射式电涡流传感器1、自适应滤波器2、控制器3、执行器4。
具体地，高频反射式电涡流传感器1随射流装置8一起被布置于大型薄壁工件加工侧的对立面，在不干扰铣削加工的前提下，实时测量大型薄壁工件的振动信息和射流装置8相对大型薄壁工件的方位信息。自适应滤波器2用于滤除高频反射式电涡流传感器1所采集的振动信息中的高频噪声分量和直流分量，及方位信息中的高频分量。控制器3用于将自适应滤波器2滤波后的振动和方位信息转化为支撑端运动轴9的运动信号和射流装置8的射流压力信号，并输出给执行器4。执行器4用于产生指定压力的均匀射流，为大型薄壁工件提供无接触式支撑，从而实现对大型薄壁工件的主动抑振。
具体地，执行器4包括变频器5、水泵电机6、压力传感器7、射流装置8、支撑端运动轴9。变频器5用于控制控制水泵电机6的转速，从而控制射流装置8喷出的射流压力。压力传感器7用于测量水泵电机6泵出液流的压力大小，并反馈给变频器5，实现水泵压力的闭环控制。支撑端运动轴9用于调整射流装置8相对大型薄壁工件的支撑方位，从而形成一定厚度且均匀的液体区保证液体支撑压力。射流装置8布置在大型薄壁工件加工侧的对立面，通过发射射流为工件提供无接触式支撑，从而实现抑振效果。
所述控制器3用于将自适应滤波器2滤波后的振动和方位信息转化为支撑端运动轴9的运动信号和射流装置8的射流压力信号采用：
4个所述高频反射式电涡流传感器1在n时刻测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)、d3(n)、d4(n)，经过如图2所示的转换可得支撑端相对工件的偏移方位角Δθx(n)和Δθy(n),D表示高频反射式电涡流传感器1的分布直径。Δθx(n)和Δθy(n)经过支撑端空间坐标系到关节坐标系的坐标变换矩阵T1变换，可以得到支撑端控制电机的关节信号并输出给所述支撑端运动轴9。
所述高频反射式电涡流传感器1测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)、d3(n)、d4(n)求平均值后并微分得到工件的振动信号S(n)，正余弦发生器通过傅里叶变换识别振动信号的频率w(n)后产生压力输出信号Y(n)＝a1(n)sin(w(n)nt)+a2(n)cos(w(n)nt),压力输出信号Y(n)经过射流压力和薄壁件振幅间的传递函数H1变化后与原始振动信号求差，可以得到误差信号，正弦反射器基于误差信号修正压力输出信号的幅值a1(n)、a2(n),从而优化压力输出信号。具体优化公式如下，其中μ为修正系数，*代表卷积运算。
a1(n+1)＝a1(n)+μe(n)sin(w(n)t)*H1
a2(n+1)＝a2(n)+μe(n)cos(w(n)t)*H1。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (4)
1.一种用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，其特征在于，
用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振装置，包括：高频反射式电涡流传感器(1)、自适应滤波器(2)、控制器(3)以及执行器(4)；
所述高频反射式电涡流传感器(1)与大型薄壁工件通讯连接；所述高频反射式电涡流传感器(1)与所述执行器(4)通讯连接；所述高频反射式电涡流传感器(1)与所述自适应滤波器(2)通讯连接；所述自适应滤波器(2)与所述控制器(3)通讯连接；所述控制器(3)与所述执行器(4)通讯连接；所述执行器(4)与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接；
所述执行器(4)包括支撑端运动轴(9)和射流装置(8)；
所述高频反射式电涡流传感器(1)用于测量大型薄壁工件的振动信号和所述射流装置(8)相对大型薄壁工件的方位信息；
所述自适应滤波器(2)用于滤除振动信号中高频噪声分量和直流分量以及方位信息中的高频分量；
所述控制器(3)用于将所述自适应滤波器(2)滤除后的振动信号和方位信息转化为所述支撑端运动轴(9)的运动信号和射流的压力信号；
所述执行器(4)用于产生执行压力的均匀射流，为大型薄壁工件提供无接触式支撑，实现对大型薄壁工件的主动抑振；
所述高频反射式电涡流传感器(1)基于实时非接触式方法采集大型薄壁工件的振动信号和所述执行器(4)相对大型薄壁工件的方位信息；
所述执行器(4)包括：变频器(5)、水泵电机(6)、压力传感器(7)、射流装置(8)以及支撑端运动轴(9)；
所述控制器(3)与所述支撑端运动轴(9)通讯连接；所述支撑端运动轴(9)与所述射流装置(8)连接；
所述控制器(3)与所述变频器(5)通讯连接；所述变频器(5)与所述水泵电机(6)通讯连接；所述水泵电机(6)与所述压力传感器(7)通讯连接；所述压力传感器(7)与所述变频器(5)通讯连接；所述水泵电机(6)与所述射流装置(8)连接；所述射流装置(8)与所述大型薄壁工件非接触式支撑连接；
所述变频器(5)基于所述控制器(3)控制所述水泵电机(6)的转速，从而控制所述射流装置(8)喷出的射流压力；
所述压力传感器(7)用于测量所述水泵电机(6)泵出的射流压力大小，并反馈至所述变频器(5)，实现水泵压力的闭环控制；
所述支撑端运动轴(9)基于所述控制器(3)调整所述射流装置(8)的支撑方位，从而形成一定厚度且均匀的液体区保证液体支撑压力；
所述射流装置(8)布置在大型薄壁工件加工侧的对立面，通过发射射流为大型薄壁工件提供无接触式支撑，从而实现抑振效果；
执行如下步骤：
步骤S1：利用所述高频反射式电涡流传感器(1)测量大型薄壁工件的振动信号和所述射流装置(8)相对大型薄壁工件的方位信息；
步骤S2：利用所述自适应滤波器(2)滤除振动信号中高频噪声分量和直流分量以及方位信息中的高频分量；
步骤S3：所述控制器(3)将所述自适应滤波器(2)滤除后的振动信号和方位信息转化为所述支撑端运动轴(9)的运动信号和射流的压力信号，并输出至执行器；
步骤S4：所述支撑端运动轴(9)基于所述支撑端运动轴(9)的运动信号调整所述射流装置(8)的支撑方位；
步骤S5：所述射流装置(8)基于射流的压力信号作用于大型薄壁工件上使得大型薄壁工件在外激励作用下保持振动稳定；
所述支撑端运动轴(9)的运动信号采用：m个所述高频反射式电涡流传感器(1)在n时刻测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)...dm(n)，其中m大于等于3；根据测量得到的距离信号计算得到支撑端相对大型薄壁工件的偏移方位角Δθx(n)和Δθy(n)；Δθx(n)和Δθy(n)经过支撑端空间坐标系到关节坐标系的坐标变换矩阵T1变换，得到支撑端控制电机的关节信号并输出给所述支撑端运动轴(9)。
2.根据权利要求1所述的用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，其特征在于，所述高频反射式电涡流传感器(1)有m个，m大于等于3个。
3.根据权利要求1所述的用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，其特征在于，所述射流的压力信号采用：
m个所述高频反射式电涡流传感器(1)在n时刻测量得到的距离信号d1(n)、d2(n)...dm(n)求平均值后并微分得到工件的振动信号S(n)，正余弦发生器通过傅里叶变换识别振动信号的频率w(n)后产生压力输出信号：
Y(n)＝a1(n)sin(w(n)nt)+a2(n)cos(w(n)nt)；
其中，a1(n)、a2(n)表示压力输出信号的幅值；t表示采样时间；
压力输出信号Y(n)经过射流压力和薄壁件振幅间的传递函数H1变化后与原始振动信号求差，得到误差信号，正弦反射器基于误差信号修正压力输出信号的幅值a1(n)、a2(n),从而优化压力输出信号。
4.根据权利要求3所述的用于薄壁件镜像铣削的射流主动抑振方法，其特征在于，具体优化公式如下，
a1(n+1)＝a1(n)+μe(n)sin(w(n)t)*H1
a2(n+1)＝a2(n)+μe(n)cos(w(n)t)*H1
其中，μ为修正系数；*代表卷积运算；e(n)表示误差信号。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5116379A (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-03 | Den-Tal-Ez,Inc. | Dental handpiece with vibration isolating means |
| CN1222107A (zh) * | 1996-06-15 | 1999-07-07 | 尤诺瓦英国有限公司 | 挠性安装在平台上的磨床主轴 |
| CN1319160A (zh) * | 1998-09-01 | 2001-10-24 | 加尔布雷斯工程技术有限公司 | 具有两个子腔室的往复式机器 |
| CN101010268A (zh) * | 2004-09-02 | 2007-08-01 | 伊斯曼化学公司 | 优化的液相氧化 |
| CN101171896A (zh) * | 2005-04-18 | 2008-04-30 | 索尼株式会社 | 振动装置、射流产生装置、电子器件以及振动装置的制造方法 |
| CN105855602A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-17 | 大连理工大学 | 一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头及支撑装置 |
| CN107976955A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-05-01 | 大连理工大学 | 一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法 |
| CN111203575A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 基于随动非接触支撑的薄壁件镜像铣削装备及方法 |
| CN111299676A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-06-19 | 上海交通大学 | 薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置 |
| CN216966402U (zh) * | 2022-03-22 | 2022-07-15 | 上海飞机制造有限公司 | 一种镜像铣削支撑装置及镜像铣削设备 |
| CN114776760A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-22 | 大连理工大学 | 一种基于s-adrc控制器的薄壁件磁流变抑振方法 |
-
2022
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5116379A (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-03 | Den-Tal-Ez,Inc. | Dental handpiece with vibration isolating means |
| CN1222107A (zh) * | 1996-06-15 | 1999-07-07 | 尤诺瓦英国有限公司 | 挠性安装在平台上的磨床主轴 |
| CN1319160A (zh) * | 1998-09-01 | 2001-10-24 | 加尔布雷斯工程技术有限公司 | 具有两个子腔室的往复式机器 |
| CN101010268A (zh) * | 2004-09-02 | 2007-08-01 | 伊斯曼化学公司 | 优化的液相氧化 |
| CN101171896A (zh) * | 2005-04-18 | 2008-04-30 | 索尼株式会社 | 振动装置、射流产生装置、电子器件以及振动装置的制造方法 |
| CN105855602A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-17 | 大连理工大学 | 一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头及支撑装置 |
| CN107976955A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-05-01 | 大连理工大学 | 一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法 |
| CN111299676A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-06-19 | 上海交通大学 | 薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置 |
| CN111203575A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 基于随动非接触支撑的薄壁件镜像铣削装备及方法 |
| CN216966402U (zh) * | 2022-03-22 | 2022-07-15 | 上海飞机制造有限公司 | 一种镜像铣削支撑装置及镜像铣削设备 |
| CN114776760A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-22 | 大连理工大学 | 一种基于s-adrc控制器的薄壁件磁流变抑振方法 |
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