薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置。傳統(tǒng)上的薄壁件減振抑顫裝置，多是針對(duì)加工機(jī)床，工裝夾具及加工刀具上改裝，優(yōu)化或者刀具的定位，加工流程安排等方面以達(dá)到抑制葉片顫振和減振的作用，但是效果大多不理想或者有限，而且經(jīng)濟(jì)投入往往很大。本實(shí)用新型組成包括：減振抑顫裝置（9），減振抑顫裝置包括密封腔體（8），密封腔體上平面安裝有頂板（1），密封腔體外層是約束層（7），約束層內(nèi)部安裝有阻尼層（6），阻尼層內(nèi)部安裝有阻尼層基板（5），阻尼層基板內(nèi)部裝有磁流變液（3），磁流變液中安裝有6個(gè)永久磁鐵（2），永久磁鐵外部纏繞有線圈（4）。本實(shí)用新型用于薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置。
【專利說明】
薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及薄壁件數(shù)控加工領(lǐng)域，具體涉及當(dāng)四軸數(shù)控機(jī)床、五軸數(shù)控機(jī)床加工薄壁零件，特別是加工葉輪葉片時(shí)，抑制加工過程中顫振的發(fā)生和減少薄壁振動(dòng)等。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前傳統(tǒng)上的薄壁件減振抑顫裝置，大多是針對(duì)加工機(jī)床，工裝夾具以及加工刀具上改裝，優(yōu)化或者刀具的定位，加工流程安排等方面以達(dá)到抑制葉片顫振和減振的作用，但是效果大多不理想或者有限，而且經(jīng)濟(jì)投入往往很大。隨著近代工業(yè)的快速發(fā)展，作為薄壁零件的葉片被廣泛應(yīng)用于機(jī)床，車輛，航空航天中等民用或軍工領(lǐng)域，而其葉片型面大多為非可展直紋面和自由曲面，其加工質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著整機(jī)性能，因此它扮演著重要的角色，但由于葉片具有壁薄、剛性差、厚度時(shí)變、加工余量大等特點(diǎn)，加工過程易產(chǎn)生顫振，這不僅會(huì)降低零件的加工精度、影響機(jī)床及刀具使用壽命，還會(huì)嚴(yán)重制約切削效率，所以機(jī)床上葉輪加工的減振問題就十分重要；
[0005]另一方面，對(duì)于薄壁件，除了考慮顫振外，另一個(gè)嚴(yán)重的問題是即使加工中薄壁件不發(fā)生顫振，但是由于薄壁件壁薄剛性差，加工中振動(dòng)劇烈，這導(dǎo)致加工尺寸，零件的精度大大降低，制約著薄壁件的高精度加工，所以怎樣抑制薄壁件的振動(dòng)也是機(jī)械加工領(lǐng)域的一大課題；
[0006]總結(jié)起來，大約有以下幾種:通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高機(jī)床的抗顫和減振性能，增大機(jī)床加工系統(tǒng)的阻尼，通過改變接觸剛度，改變加工工藝，主動(dòng)控制方法就是應(yīng)用控制理論從外部供給能量進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償控制等，到目前為止，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中只有很少的解決方案行之有效，特別在抑制薄壁件銑削顫振方面。
[0007]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置。
[0009]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]—種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，其組成包括:減振抑顫裝置，所述的減振抑顫裝置包括密封腔體，所述的密封腔體上平面安裝有頂板，所述的密封腔體外層是約束層，所述的約束層內(nèi)部安裝有阻尼層，所述的阻尼層內(nèi)部安裝有阻尼層基板，所述的阻尼層基板內(nèi)部裝有磁流變液，所述的磁流變液中安裝有6個(gè)永久磁鐵，所述的永久磁鐵外部纏繞有線圈。
[0011]所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，所述的永久磁鐵分成2排平行布置并且每排3個(gè)，所述的永久磁鐵上平面與所述的頂板貼合。
[0012]所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，所述的減顫抑振裝置通過強(qiáng)力吸附雙面膠與葉片的一個(gè)側(cè)面粘接，所述的葉片另一個(gè)側(cè)面是加工銑刀。
[0013]有益效果:
[0014]1.本實(shí)用新型是一種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，本產(chǎn)品主要采用可調(diào)阻尼抑制葉片顫振的裝置，直接貼附于被加工葉片的背面，減振抑顫裝置內(nèi)的磁流變液體和外層的阻尼層發(fā)生作用來減少葉片振動(dòng)、抑制葉片顫振。
[0015]本實(shí)用新型采用密封腔體是絕緣的非金屬型腔，里面充有磁流變液體，并且在型腔里面上側(cè)均勻的布置了6個(gè)永久磁鐵，密致線圈纏繞在永久磁鐵上，同時(shí)型腔底側(cè)以及四周貼附著阻尼層，通過上述結(jié)構(gòu)，將裝置布置在葉片加工背側(cè)，當(dāng)?shù)毒呒庸と~片而引起葉片的強(qiáng)烈顫振，可變電流通過線圈，而引起磁流變液體粘度、密度的改變，從而引起剛度的改變，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的阻尼力加之阻尼層產(chǎn)生的阻尼力來共同抑制葉片的顫振以及抑制葉片的振動(dòng)。
[0016]本實(shí)用新型的密封腔體依據(jù)葉片的曲面外形而定，體積小，非金屬軟質(zhì)塑料板有一定的變形空間，所以可以吻合的貼附于加工葉片上。
[0017]本實(shí)用新型可依據(jù)待加工葉片的大小來布局裝置，以及對(duì)可變電流的調(diào)節(jié)，改變磁場的強(qiáng)弱，來相應(yīng)調(diào)整裝置的適用范圍以及效果，抑制葉片顫振的效果非常明顯。
[0018]本實(shí)用新型的阻尼層，為約束阻尼結(jié)構(gòu)，其由三部分構(gòu)成:約束層，阻尼層和阻尼基板，阻尼層位于約束層和阻尼基板之間，約束阻尼結(jié)構(gòu)使用較薄的阻尼層就可得到較大的結(jié)構(gòu)損耗因子，可以耗散更多的振動(dòng)能量，其減振效果也非常好，基板也就是密封腔體外層，安裝方式就是將阻尼層粘貼在基板的加工背面，約束層粘貼在阻尼層的表面，約束層的表面還有吸收能量的裝置，在銑削薄壁件時(shí)葉片產(chǎn)生的彎曲變形將拉伸阻尼層，而約束層的伸長遠(yuǎn)小于阻尼層的伸長，此時(shí)約束層將抑制阻尼層的伸長，當(dāng)阻尼層壓縮時(shí)，阻尼層的縮短遠(yuǎn)大于約束層的縮短，此時(shí)約束層將抑制阻尼層的壓縮，由于阻尼層的拉伸和壓縮收到約束層的限制，因此，阻尼層可以承受拉伸和壓縮交變載荷，振動(dòng)能量被阻尼層大量耗散，因此可實(shí)現(xiàn)切削時(shí)減少振動(dòng)與抑制顫振的目的，從而提高切削時(shí)的穩(wěn)定性。
[0019]本實(shí)用新型貼附在型腔外部底側(cè)的阻尼層可以有效地破壞共振的發(fā)生，其原理是阻尼層的彈性可以破壞共振機(jī)制。
[0020]本實(shí)用新型的減振抑顫裝置能夠使待加工的工件顫振得以明顯改善，加工質(zhì)量及加工精度大幅提尚，效果明顯。
[0021]本實(shí)用新型的減振抑顫裝置中的密封腔體外層的阻尼層也產(chǎn)生強(qiáng)大的阻尼力來抑制顫振，該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，而阻尼力較大可控，能夠很好地滿足葉片不同振動(dòng)條件下的需要。
[0022]【附圖說明】
:
[0023]附圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖2是附圖1的左視圖。
[0025]附圖3是附圖1主視圖。
[0026]附圖4是附圖2的A-A剖視圖。
[0027]附圖5是附圖3中B-B剖視圖。
[0028]附圖6是本實(shí)用新型的安裝位置圖之一。
[0029]附圖7是本實(shí)用新型的安裝位置圖之二。
[0030]【具體實(shí)施方式】:
[0031]實(shí)施例1:
[0032]—種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，其組成包括:減振抑顫裝置9，所述的減振抑顫裝置包括密封腔體8，所述的密封腔體上平面安裝有頂板I，所述的密封腔體外層是約束層7，所述的約束層內(nèi)部安裝有阻尼層6，所述的阻尼層內(nèi)部安裝有阻尼層基板5，所述的阻尼層基板內(nèi)部裝有磁流變液3，所述的磁流變液中安裝有6個(gè)永久磁鐵2，所述的永久磁鐵外部纏繞有線圈4。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]根據(jù)實(shí)施例1所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，所述的永久磁鐵分成2排平行布置并且每排3個(gè)，所述的永久磁鐵上平面與所述的頂板貼合。
[0035]實(shí)施例3:
[0036]根據(jù)實(shí)施例1或2所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，所述的減振抑顫裝置通過強(qiáng)力吸附雙面膠與葉片10的一個(gè)側(cè)面粘接，所述的葉片另一個(gè)側(cè)面是加工銑刀11。
[0037]實(shí)施例4:
[0038]根據(jù)實(shí)施例1-3所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，首先是將減振抑顫裝置通過強(qiáng)力吸附雙面膠直接貼附于待加工葉片的背面，貼附后的減振抑顫裝置在葉片加工時(shí)不發(fā)生位移錯(cuò)動(dòng)，所述的減振抑顫裝置內(nèi)的磁流變液體和外層的阻尼層共同發(fā)生作用來抑制葉片的顫振、減少振動(dòng)；
[0039]所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置的阻尼層，是一種約束阻尼結(jié)構(gòu)，由三部分構(gòu)成，約束層，阻尼層和阻尼層基板，阻尼層位于約束層和基板之間，約束阻尼結(jié)構(gòu)使用較薄的阻尼層就可得到較大的結(jié)構(gòu)損耗因子，所以可以損耗更多的振動(dòng)能量，阻尼層基板也就是密封腔體外層，安裝方式就是將阻尼層粘貼在阻尼層基板的表面，約束層粘貼在阻尼層的表面，約束層的表面還有吸收能量的裝置，在銑削薄壁件時(shí)葉片產(chǎn)生的彎曲變形將會(huì)拉伸阻尼層，但約束層的伸長遠(yuǎn)小于阻尼層的伸長，所以約束層將抑制阻尼層的伸長；
[0040]當(dāng)阻尼層壓縮時(shí)，阻尼層的縮短遠(yuǎn)大于約束層的縮短，此時(shí)約束層將抑制阻尼層的壓縮，由于阻尼層的拉伸和壓縮收到約束層的限制，因此，阻尼層可以承受拉伸和壓縮交變載荷，振動(dòng)能量被阻尼層大量耗散，即可實(shí)現(xiàn)切削時(shí)抑制振動(dòng)及顫振的目的，同時(shí)貼附在型腔外部底側(cè)的阻尼層可以有效地破壞共振的發(fā)生，其原理是阻尼層的彈性可以破壞共振機(jī)制；
[0041]所述的減振抑顫裝置中的磁流變液體與6個(gè)線圈中通過的可變電流發(fā)生作用，從而改變磁流變液體的粘度、密度，也就改變了磁流變液體的剛度，產(chǎn)生阻尼力，以此達(dá)到吸收薄壁件銑削過程中的產(chǎn)生的振動(dòng)和顫振的作用，磁流變液體介質(zhì)的濃度和密度直接影響著顫振效果和頻率的調(diào)控范圍；
[0042]所述的減振抑顫裝置中的磁流變液體，在葉片加工時(shí)，其振動(dòng)方向絕大部分平行于磁極方向，這保證了磁力線與腔體內(nèi)的磁流變液體的流動(dòng)方向和振動(dòng)方向都垂直，這就會(huì)使磁流變液體的剪切屈服強(qiáng)度發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼力矩的控制，以此來改變減振抑顫裝置的阻尼力；
[0043]使用前要檢查減振抑顫裝置的規(guī)格，根據(jù)葉片的厚度以及加工面積，加工條件以此合理布置可調(diào)阻尼抑制葉片顫振的裝置，為達(dá)到更好地抑制顫振效果，可以疊加選擇使用裝置，布局以分散布局貼附為好。
[0044]實(shí)施例5:
[0045]根據(jù)實(shí)施例1-4所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，所述的頂板是硬質(zhì)塑料板，起到絕緣作用，可以作為導(dǎo)線的零線，所有的導(dǎo)線都匯聚于硬質(zhì)塑料板內(nèi)，作為導(dǎo)線電流的輸入及控制場所，其是密封腔體，所述的導(dǎo)線即線圈，線圈密致纏繞在磁極上，所述的磁極，由永久磁鐵組成，其依據(jù)頂板的大小和產(chǎn)生的阻尼效果，采用分成2排平行并且每排3個(gè)布置方式，滿足最大的磁場布置，使其磁場的均勻性達(dá)到最優(yōu)效果；
[0046]所述的密封腔體主要框架結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)存所有的磁流變液體，密封非常好，液體不會(huì)因?yàn)闇p振抑顫裝置的劇烈掙動(dòng)而遺漏，采用軟質(zhì)塑料板，其非金屬性能保證不導(dǎo)電，避免與磁流變液體發(fā)生作用而降低抑制顫振效果，其本身有一定的變形空間，腔體四周的支撐高度分別為6cm、6cm、6cm、7cm，即底面多出Icm的變形量，加之有一定的厚度變形，實(shí)際可控變形量多于lcm，其本身體積小，所以滿足葉片的變形設(shè)計(jì)要求;所述的減振抑顫裝置通過強(qiáng)力吸附雙面膠直接貼附在加工葉片上，保證貼附后的減振抑顫裝置在葉片加工時(shí)不發(fā)生位移錯(cuò)動(dòng)，固定效果非常好；
[0047]所述的減振抑顫裝置是基于磁流變液體的性質(zhì)運(yùn)用而設(shè)計(jì)，磁流變流體是一種將飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非常高，但磁矯頑力卻非常小的優(yōu)質(zhì)軟磁材料均勻分布在不導(dǎo)磁的母液中得液體，一般情況下磁流變流體是自由流動(dòng)液體，它的稠度與油相近，當(dāng)磁流變流體處于磁場環(huán)境中時(shí)，它的懸浮顆粒被會(huì)被磁化，由磁中性變?yōu)閺?qiáng)磁性，因而相互發(fā)生作用，形成一種“鏈”狀結(jié)構(gòu)，平行于外加磁場，從而固化了懸浮體，限制了流體的流動(dòng)，磁流變液體屬可控流體，可實(shí)現(xiàn)裝置的阻尼改變和剛度改變；
[0048]基于可調(diào)阻尼抑制葉片顫振的裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0049]1、可調(diào)阻尼抑制葉片顫振的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，隨著加工葉片的顫振，相應(yīng)的線圈的可變電流引起型腔內(nèi)磁流變液的粘度和密度的變化，從而改變液體的剛度，吸收顫振，以此達(dá)到抑制葉片顫振的效果。這種被動(dòng)控制的裝置直接作用在顫振的葉片上起作用，比起傳統(tǒng)上在刀具，機(jī)床或者夾具上的間接的抑制顫振效果要好；
[0050]2、裝置的阻尼可調(diào)，抑制葉片顫振在一定的顫振頻率范圍內(nèi)有效。通過設(shè)計(jì)裝置的可調(diào)范圍就能夠調(diào)控被加工葉片顫振的顫振頻率；
[0051]3、裝置為了更好地抑制葉片顫振，需要合理的布置裝置在葉片的數(shù)量和位置。以此達(dá)到抑制效果的最優(yōu)效果；
[0052]4、裝置的密封腔體依據(jù)葉片的曲面外形有一定的變形空間，可以吻合的貼附于加工葉片上；
[0053]5、貼附在型腔內(nèi)部底側(cè)的阻尼層可以有效地破壞共振機(jī)制，從而減少葉片加工過程振動(dòng)、避免共振現(xiàn)象的發(fā)生；
[0054]6、磁流變液在磁場作用下，液體的流變性能發(fā)生了明顯的變化，液體的粘度增大并漸漸缺乏流動(dòng)性，當(dāng)磁場強(qiáng)度大到一定值時(shí)，磁流變液由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化。這是磁流變液最吸引人的特征，而且這種過程快速可逆，所需電能很小，非常適用于實(shí)時(shí)控制；
[0055]7、裝置內(nèi)布置了 6個(gè)永久磁鐵，大大增加了磁場密度，強(qiáng)化了磁場的磁力；
[0056]8、該阻尼器特有的可控性，能實(shí)現(xiàn)迅速的無級(jí)阻尼力調(diào)節(jié)；
[0057]9、裝置由磁流變液和阻尼層共同發(fā)揮作用減少葉片加工過程振動(dòng)、抑制顫振。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，其組成包括:減振抑顫裝置，其特征是:所述的減振抑顫裝置包括密封腔體，所述的密封腔體上平面安裝有頂板，所述的密封腔體外層是約束層，所述的約束層內(nèi)部安裝有阻尼層，所述的阻尼層內(nèi)部安裝有阻尼層基板，所述的阻尼層基板內(nèi)部裝有磁流變液，所述的磁流變液中安裝有6個(gè)永久磁鐵，所述的永久磁鐵外部纏繞有線圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，其特征是:所述的永久磁鐵分成2排平行布置并且每排3個(gè)，所述的永久磁鐵上平面與所述的頂板貼合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄壁件銑削過程中的可調(diào)阻尼式減振抑顫裝置，其特征是:所述的減振抑顫裝置通過強(qiáng)力吸附雙面膠與葉片的一個(gè)側(cè)面粘接，所述的葉片另一個(gè)側(cè)面是加工銑刀。
【文檔編號(hào)】B23C9/00GK205702613SQ201620559769
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】吳石, 劉治京, 王延福, 劉獻(xiàn)禮, 李中華
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)