CN202571995U - 一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置 - Google Patents

一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开的一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，包括有制振装置主体，制振装置主体包括有深孔钻杆、滚珠轴承装置、制振碟盘、磁流变液流体腔以及U型支撑隔板槽，深孔钻杆外侧套接有滚珠轴承装置，滚珠轴承装置外侧与磁流变液流体腔的下腔紧密配合，磁流变液流体腔的下腔和上腔之间设置有通道，通道内设置有制振碟盘，制振碟盘贯穿整个磁流变液流体腔的通道内，制振碟盘与通道两侧形成环形流体通道，磁流变液流体腔的上腔外侧设置有U型支撑隔板槽，U型支撑隔板槽内设置有环形通电线圈。本实用新型制振装置不仅具有制振阻尼值精准、可控的特点，而且该装置结构简单、易于安装。

Description

一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置
技术领域
本实用新型属于机械设计与制造技术领域，涉及一种基于磁流变液体的耦合涡动抑制装置，具体涉及一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置。
背景技术
深孔钻削是一种极具附加价值的切削工艺，由于其特殊的构造设计，使其可以钻削长径比达100以上的零件孔，这是传统钻削方法所不能及的。
然而，在深孔切削条件下，刀具系统在充满切削液的狭长孔径里工作，刀具自身需要承受压、弯扭、切削力以及高压切削液力载荷的耦合作用，这种钻削机理非常复杂、随机性很强。因此，钻削刀具系统的动态振动问题一直是国内外深孔加工领域的研究热点和关键技术问题。有关文献预测如何设计出能够适应于各种深孔加工工况的刀具动态精准制振系统必将成为关键问题，随着研究进展的不断深入，涡动抑制装置应运而生。加拿大、德国、俄罗斯等各国相继开发出了一些新型原理的深孔刀具系统-涡动抑制装置，但其制振方法、精度都还远没有达到理论上所期望的那么高的水平，其关键原因是深孔切削刀具非线性涡动行为带来的辅助支撑阻尼调控方法问题。由于尺寸结构及工艺特征的限制，无论是在辅助支撑夹持装置中采用聚四氟乙烯或轴承滚套，其支撑材质和接触方式均是固定的，故无法满足当刀具涡动状态发生变化或支撑接触点自身磨损时支撑位置阻尼的可控调节及补偿。
研究出能够进行涡动抑制和易于实现刀具系统大跨度钻削的可控阻尼辅助支撑制振器，对推动机床的创新开发，特别是对深孔加工机床的发展具有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，该制振装置不仅具有制振阻尼值精准、可控的特点，而且该装置结构简单、易于安装。
基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，包括有制振装置主体，制振装置主体包括有深孔钻杆、滚珠轴承装置、制振碟盘、磁流变液流体腔以及U型支撑隔板槽，深孔钻杆外侧套接有滚珠轴承装置，滚珠轴承装置外侧与磁流变液流体腔的下腔滑动配合，磁流变液流体腔的下腔和上腔之间设置有通道，通道内设置有制振碟盘，制振碟盘贯穿整个磁流变液流体腔的通道内，制振碟盘与通道两侧形成环形流体通道，磁流变液流体腔的上腔外侧设置有U型支撑隔板槽，U型支撑隔板槽内设置有环形通电线圈。
本实用新型的特点还在于，
制振装置主体两侧套有制振装置内端盖和制振装置外端盖，制振装置内端盖和制振装置外端盖之间采用螺钉固定连接；
制振装置内端盖和制振装置外端盖中部内侧有中心孔，深孔钻杆穿过中心孔与制振装置内端盖和制振装置外端盖连接；
深孔钻杆和滚珠轴承装置之间套接钻杆聚四氟乙烯套筒；
滚珠轴承装置包括有滚珠轴承、轴承挡圈以及环形轴承套，滚珠轴承之间设置有轴承挡圈，滚珠轴承的外部设置有环形轴承套；
滚珠轴承装置与钻杆聚四氟乙烯套筒之间采用紧配合；
环形通电线圈通过环形线圈电源连接通道与外部电源连接；
环形轴承套内部的四个侧壁处设置有环形轴承套密封垫圈。
本实用新型的有益效果在于，
本实用新型一种基于磁流变液流体的深孔加工辅助支撑制振装置，通过在制振装置主体内引入磁流变液流体和环形通电线圈形成了环形磁场可调布局形式，可使其适应于深孔加工刀具系统中各辅助支撑点阻尼值的调控。该装置既具有精度和敏捷度高的特点，又具有便于安装的特点。
附图说明
图1是本实用新型一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置的结构图。
图中，1.深孔钻杆，2.钻杆聚四氟乙烯套筒，3.滚珠轴承装置，4.制振碟盘，5.U型支撑隔板槽，6.中心孔，7.制振装置内端盖，8.制振装置外端盖，9.下腔，10.上腔，11.环形通电线圈，12.环形流体通道，13.环形线圈电源连接通道，14.滚珠轴承，15.轴承挡圈，16.环形轴承套，17.环形轴承套密封垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，结构如图1所示，包括有制振装置主体，制振装置主体包括有深孔钻杆1、滚珠轴承装置3、制振碟盘4、磁流变液流体腔以及U型支撑隔板槽5，深孔钻杆1外侧套接有滚珠轴承装置3，滚珠轴承装置3外侧与磁流变液流体腔的下腔9滑动配合，磁流变液流体腔的下腔9和上腔10之间设置有通道，通道内设置有制振碟盘4，制振碟盘4贯穿整个磁流变液流体腔的通道内，制振碟盘4与通道两侧形成环形流体通道12，磁流变液流体腔的上腔10外侧设置有U型支撑隔板槽5，U型支撑隔板槽5内设置有环形通电线圈11。
制振装置主体两侧套有制振装置内端盖7和制振装置外端盖8，制振装置内端盖7和制振装置外端盖8之间采用螺钉固定连接；制振装置内端盖7和制振装置外端盖8中部内侧设有中心孔6，深孔钻杆1穿过中心孔6与制振装置内端盖7和制振装置外端盖8连接；深孔钻杆1和滚珠轴承装置3之间套接有钻杆聚四氟乙烯套筒2。
滚珠轴承装置3的结构为：滚珠轴承14之间设置有轴承挡圈15，滚珠轴承14的外部设置有环形轴承套16；环形轴承套16与滚珠轴承14之间采用过盈配合的安装方式，通过环形轴承套16将所有的滚珠轴承14夹紧固定，而环形轴承套16可用来限制滚珠轴承14和制振碟盘4的纵向窜动，采用螺栓连接将环形轴套16和制振碟盘4连接形成组件。
环形通电线圈11均匀布局于由铝材料制成的U型支撑隔板槽5内，整个磁流变液流体腔中设置有磁流变液流体，磁流变液流体经制振碟盘4两侧设置的环形流体通道12流动，环形通电线圈11正负极由环形线圈电源连接通道13引出。
当环形通电线圈11通电后施加于磁流变液流体腔体内的磁流变液流体的磁场更加均匀。磁流变液流体被隔离开来，形成固体与液态逆变场，其特点是通过调整环形线通电线圈11电流大小使得。磁流变液流体腔体中磁流变液流体的外加磁场发生变化，导致磁流变液流体在固体与液态之间进行毫秒级快速可逆转化，从而修正对制振碟盘4涡动回转所施加的剪切阻尼力值，借此达到对深孔钻削钻杆系统的非线性涡动精准控制的目标。整个制振装置的壳体外圈预留有环形线圈电源连接通道13，环形通电线圈11的正、负极由环形线圈电源连接通道13引出，用于联接外部电源。
制振装置内端盖7和制振装置外端盖8之间采用螺钉连接，制振装置外端盖8内侧壁设置有端盖环形密封圈；滚珠轴承装置3与钻杆聚四氟乙烯套筒2之间采用紧配合，从而形成整体涡动关系。
在加工过程中可以根据加工中深孔钻杆1的涡动情况实时调节环形通电线圈11中的电流以达到对深孔钻杆1涡动行为的主动控制。该装置中滚珠轴承装置3与钻杆聚四氟乙烯套筒2之间采用紧配合，从而形成整体涡动关系，若深孔钻杆1产生回转涡动行为，则滚珠轴承14同时也会产生涡动回转，并将这种涡动状态传递给与环形轴承套16和螺栓联接的制振碟盘4，使深孔钻杆1非线性涡动状态映射为制振碟盘4涡动状态；可以根据加工中深孔钻杆1的涡动情况实时调节环形线圈11中的电流，以达到对深孔钻杆1涡动行为的主动控制。如果发现在钻削过程中深孔钻杆1涡动过大，则适当增大环形通电线圈11中的电流使密闭腔体内磁场增强，同时促使磁流变液流体在毫秒级内迅速相变固化，使制振碟盘4所承受的剪切阻尼力增大；反之，则减小环形通电线圈11中的电流。通过上述调整过程，最终达到利用改变磁流变液流体的剪切阻尼力，以实现深孔钻杆1涡动状态的柔性主动控制的目标。
在使用过程中，可以根据深孔钻刀杆1的直径选取滚珠轴承14和钻杆聚四氟乙烯套筒2的直径，由于钻杆聚四氟乙烯套筒2采用紧配合安装于深孔钻杆1上，在正常钻削加工状态下钻杆聚四氟乙烯套筒2对深孔钻杆1高速回转起到了支撑和导向作用。环形轴承套内部的四个侧壁处设置有环形轴承套密封垫圈17，可有效防止磁流变液流体外溢。
制振装置组件与普通机床中心架配合使用，可有效约束深孔钻杆系统横向非线性涡动行为，但并不影响刀杆的纵向进给。

Claims (8)

1.一种基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，包括有制振装置主体，制振装置主体包括有深孔钻杆(1)、滚珠轴承装置(3)、制振碟盘(4)、磁流变液流体腔以及U型支撑隔板槽(5)，深孔钻杆(1)外侧套接有滚珠轴承装置(3)，滚珠轴承装置(3)外侧与磁流变液流体腔的下腔(9)滑动配合，磁流变液流体腔的下腔(9)和上腔(10)之间设置有通道，通道内设置有制振碟盘(4)，制振碟盘(4)贯穿整个磁流变液流体腔的通道内，制振碟盘(4)与通道两侧形成环形流体通道(12)，磁流变液流体腔的上腔(10)外侧设置有U型支撑隔板槽(5)，U型支撑隔板槽(5)内设置有环形通电线圈(11)。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述的制振装置主体两侧套有制振装置内端盖(7)和制振装置外端盖(8)，制振装置内端盖(7)和制振装置外端盖(8)之间采用螺钉固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述的制振装置内端盖(7)和制振装置外端盖(8)中部内侧设有中心孔(6)，深孔钻杆(1)穿过中心孔(6)与制振装置内端盖(7)和制振装置外端盖(8)连接。
4.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述深孔钻杆(1)和滚珠轴承装置(3)之间套接有钻杆聚四氟乙烯套筒(2)。
5.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述滚珠轴承装置(3)包括有滚珠轴承(14)、轴承挡圈(15)以及环形轴承套(16)，滚珠轴承(14)之间设置有轴承挡圈(15)，滚珠轴承(14)的外部设置有环形轴承套(16)。
6.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述的滚珠轴承装置(3)与钻杆聚四氟乙烯套筒(2)之间采用紧配合。
7.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述的环形通电线圈(11)通过环形线圈电源连接通道(13)与外部电源连接。
8.根据权利要求1所述的基于磁流变液流体的深孔振动切削辅助支撑制振装置，其特征在于，所述的环形轴承套(16)内部的四个侧壁处设置有环形轴承套密封垫圈(17)。
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