大倍径可变阻尼镗杆设计及减振特性分析

长轴类工件内孔通常使用大倍径镗杆进行加工,由于镗杆长径比过大,整体刚度会大幅降低,切削时镗杆将会产生振动。为优化被动式减振镗杆结构,设计一种可变阻尼动态减振器的新型镗杆,并对其基本参数进行计算。基于双自由度动力学模型,分析了带有动力减振器镗杆的减振机制,且改变阻尼参数可明显提升减振效果,通过镗杆内部减振块的轴向移动,在镗杆内腔斜面作用下,压迫橡胶圈使其改变阻尼参数。然后确定镗杆的具体结构和尺寸,在激励频率大于325 Hz时,所提镗杆通过改变阻尼参数可起到减振效果,实际加工时应尽量保持镗杆在此频率以上进行切削。最后对橡胶阻尼和减振块轴向移动的关系进行仿真分析,结果表明:随着减振块移动距离的增大,阻尼比增大,即轴向移动可以改变减振系统的阻尼值。

双级串联调谐质量阻尼器减振镗杆的设计与性能仿真分析

针对大长径比镗刀杆在加工大型复杂零件的孔及孔系结构中容易产生振动、加工效率低且加工质量不稳定等问题,提出了一种内置双级串联调谐质量阻尼器的新型减振镗杆,建立了减振镗杆的力学等效模型,通过求解和分析减振镗杆的振幅比,确定了减振镗杆最优的阻尼器长度及阻尼比。利用MATLAB/Simulink分别求解减振镗杆和普通镗杆的加速度响应信号,结果表明,减振镗杆的吸振性能显著提高,振动衰减时间大幅缩短。应用Workbench对两种镗杆进行模态分析和谐响应分析,得到固有频率和幅频曲线,发现减振镗杆的振幅远小于普通镗杆。本研究为减振刀具的研制与推广提供了一定的理论参考。

精镗孔时液膜阻尼减振效果的研究

在精镗孔加工中采用挤压液膜阻尼技术。静态激振试验、动态试验和现场切削试验的结果表明 ,挤压液膜阻尼器在精镗孔加工中能够明显改善加工条件 ,提高精密孔加工质量。同时 ,通过试验确定了精镗孔挤压液膜阻尼器部分结构参数 ,为阻尼器的优化设计提供了重要依据。

内置式减振镗杆动力学模型的参数优化

为了使内置式减振镗杆有比较好的减振效果,在设计时应该对其设计参数进行优化。建立其简化动力学模型进行频域分析无疑是一种简单的方法,但是传统的S.A.托贝斯著作中所用的方法只适用于激振频率不变的情况。为了克服这个难题,可以首先采用全局寻优数值搜索法来求出激振频率在很宽范围变化时,都使得减振镗杆取得相对振幅值的极小值的设计参数值;然后利用幅频响应曲线面积最小法来修正参数值从而得到一组最优参数值。分别绘出用最优参数值优化了的减振镗杆和同尺寸的实心镗杆的BODE图,从图中可以看到优化了的镗杆在幅值上远小于后者且稳定性也比较好,说明了这是一种比较有效的方法。

内置式双减振镗杆动力学模型参数优化

为了进一步提高镗杆的减振特性,作者提出结构上采用内置式并联型双减振镗杆。建立并联型双减振镗杆的简化动力学模型,得到镗杆主系统的相对振幅和外界激励频率的函数表达式,要得到最小的相对振幅,就需要对此函数进行最小值求解,从而得到优化参数。对于3自由度系统的双减振镗杆情况,适用于2自由度的单减振镗杆的全局数值寻优搜索法已经不能满足优化要求。为了解决这个问题,考虑各因素后,采用分支定界(branchand bound)算法,计算出了相对振幅的理论极小值和优化参数。对于宽频的减振效果,还需要利用幅频响应曲线面积最小法来校验优化参数。分别绘出用优化参数设计的双减振镗杆和同尺寸的单减振镗杆的幅频响应曲线图,可以看到优化的镗杆在幅值上远小于后者,说明这是一种比较有效的方法。

减振镗杆振动控制研究综述

综述镗削过程中减振镗杆振动控制的研究概况和进展.根据切削振动发生的原因和特点,针对减振镗杆减振方式和方法的不同,从减振镗杆的理论模型、减振结构及减振材料角度总结归纳了前人的研究成果,总结当前的研究进展.减振镗杆减振技术在理论方面依然存在制约因素,一些新的技术和新的材料的出现促进了减振理论和思想的发展,在传统控制方法不断改进的同时,基于智能材料的各种新型减振技术也出现了,对他们的研究状况进行分析和展望.

两种材料组合结构的削扁镗杆设计与仿真

机床的镗刀杆因其受力结构为悬臂梁,极易产生振动,为了研究镗杆的减振问题,根据自激振动耦合型颤振原理以及受迫振动动力消振原理,将普通结构镗杆改进设计为内置减振芯的由两种材料组成的镗杆结构,同时根据将镗杆的小刚度主轴进行合理布置可以减振的原理,对该组合材料结构的镗杆进行了削扁,以期达到最优的减振效果。借助有限元分析软件建立了圆形结构、削扁结构、削扁组合材料结构三种不同类型的镗杆模型,在相同的工况下,对三种镗杆分别做静力学分析和动力学分析,对比仿真实验结果证明了组合材料结构的削扁镗杆具有更佳的减振效果。

切削参数对内置式减振镗杆振动影响的研究

深孔加工中镗杆的颤振严重影响深孔的表面质量,而切削参数对内置式减振镗杆振动有很大的影响。为解决这一问题,建立基于有限元分析软件ANSYS的内置式减振镗杆仿真模型,加载应力载荷;采用单因素分析法,研究镗削过程切削参数对内置式减振镗杆刀尖最大振动幅值的影响,得到不同切削参数对内置式单减振镗杆刀尖幅频特性曲线;最后由幅频特性曲线归纳出切削参数对内置式减振镗杆切削状态的影响规律。所得结论为内置式减振镗杆在实际镗削精加工中应用提供参考。

减振镗杆动态特性的对比实验分析

对进口肯纳减振镗杆和自制减振镗杆进行对比切削实验,分析其抗颤振能力的差别。应用实验模态分析、镗杆材料化学成分对比分析等手段,对两种镗杆的动态特性进行分析,为自制减振镗杆的优化设计提供依据。

应用电流变材料改变镗杆动态特性的研究

为保证镗削加工切削稳定性,基于电流变材料设计一种智能型镗杆。该镗杆可通过调节施加于电流变材料上的电场强度来改变整个镗杆的动态特性,并借以抑制切削颤振。采用在镗杆端部激振的方法研究镗杆在不同激振频率和不同电场强度下的动态特性。实验结果表明,在不同的电场强度和振动频率下,电流变材料表现出来的振动特性差异明显。

减振镗杆的动态特性分析

介绍了深孔镗削加工过程中产生振颤的机理,建立了减振镗杆的动力学模型,在此基础上优化减振系统的参数,并且对减振镗杆进行瞬态动力学和谐响应分析,分析结果表明该减振系统具有良好的减振性能。

新型减振镗杆的结构设计及振动特性优化分析

机械加工中由于镗杆的刚度不足和加工的特殊性,产生的切削颤振会严重影响加工零件的精度。本文阐述了新型减振镗杆的结构设计及选材,确定了核心元件的尺寸和材料。在有限元分析软件ANSYS中构建有限元仿真模型,基于机械振动理论的方程式计算出减振系统各参数的初始值,在此基础上进行优化分析得出各参数最优值,并对优化前和优化后的减振镗杆在不同切削用量情况下的振动规律进行研究。对比分析优化前后镗杆的谐响应幅频特性曲线,证明优化后的减振镗杆比优化前的减振镗杆的减振效果更好。

可调磁力减振镗杆动力学模型参数优化

针对内置式动力减振镗杆因阻尼液在振动情况下易泄露和橡胶圈易疲劳失效而降低减振性能的问题,提出一种新型的可调磁力减振镗杆。通过建立可调磁力减振镗杆的动力学模型,得到一个二自由度的系统,在建立动力学模型运动微分方程后,采用效率较高的分支定界搜索法来优化函数,得到相对振幅的理论最小值和优化参数。由于减振镗杆工作在一个较宽的频域范围,还需利用幅频响应曲线在外界激振力频率变化范围内平均值最大值取得最小来修正优化参数。最后通过与同尺寸的内置式单减振镗杆在频域内的幅频特性曲线对比,前者更小的振幅说明可调磁力减振镗杆具有更好的减振性能。

内置式减振镗杆的试制和减振性能分析

介绍了一款内置阻尼减振器的减振镗杆,阐述其基本设计原理及设计过程。试制减振镗杆并与普通镗杆进行安装状态下的振动试验,采集力锤激励下的镗杆振动信号并求出对应的传递函数图像,得出两种镗杆安装状态的一阶、二阶固有频率,比较减振镗杆相对于普通镗杆的固有频率差异。进行两种镗杆的切削试验,采集镗杆径向的振动信号,比较两种镗杆在相同切削参数下的径向振动波形图,评价该款减振镗杆的减振性能,为该款减振镗杆的设计及仿真结果提供试验数据支撑。

橡胶参数对镗杆减振性能的影响

减振镗杆的减振主要依靠减振系统。减振系统由橡胶,减振块和阻尼液构成。橡胶的弹性、减振块的质量以及阻尼液的粘度和粘温特性等参数都会影响到镗杆的减振性能。若参数调整不好,就会影响镗杆的减振性能。主要研究了镗杆的橡胶参数对其减振性能的影响。

基于模态试验的两种减振镗杆动态特性测试

深孔加工中刀具颤振是影响加工效率、加工精度和表面质量的主要因素,采用具有减振功能的镗杆是解决深孔加工颤振的有效技术途径。针对两种不同类型的减振镗杆,采用模态试验的方法测试其动态特性,给出其模态参数和固有振型,为大长径比深孔加工用减振镗杆的研制与使用提供参考。

减振镗杆动力学特性研究

针对进口与自制减振镗杆,基于模态试验,分析其动力学特性。实践结果表明,模态试验分析是深入了解减振镗杆在工作状态下动态特性的有效手段,所获得的数据可为自制镗杆的设计改进与结构优化提供支持,分析结果也可为设计相类似的减振镗杆提供参考。

一种用于CFRP深孔镗削的阻尼导向头的研究

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)切削加工的研究,并结合深孔镗削的加工特点,研究了一种安装在镗杆悬伸末端,利用摩擦阻尼减振的特殊导向装置。建立阻尼导向镗杆系统的动力学模型,研究了阻尼对镗杆系统共振振幅的影响,并分析了阻尼导向装置在减小共振振幅中的作用。最后用有限元法分别对安装摩擦阻尼导向的镗杆系统和普通镗杆系统进行了对比仿真验证。结果表明摩擦阻尼导向头不会降低镗杆系统的固有频率,但能有效的减小共振振幅,提高了镗杆系统的抗振性能。

机械加工工艺系统振动与新型阻尼镗杆

机械加工工艺系统的振动是不可避免的,产生振动的因素很多,但可以通过减振和消振措施进行改善。推荐一种能防止镗刀杆弯曲和具有减振效果的轻型刀头的阻尼镗杆,它可大大提高切削效率和加工质量、减少换刀次数和节约工具成本。

深孔精加工中的自适应减振镗杆系统设计

针对深孔镗削精加工中高长径比镗杆存在较低的颤振稳定极限,导致容易发生颤振的问题,设计了一种自适应减振镗杆系统。通过调节O形环弹簧的轴向压缩,调谐附加质量阻尼减振器的固有频率,以最大化其动态刚度和适应大范围的长径比;利用电磁激振器和非接触式电容位移传感器自动测量镗杆的频响函数,并通过压缩O形环自适应调谐附加减振器的固有频率;最后,将镗杆频响函数的负实部最小化,以最大限度地提高无颤振切削深度。研究结果表明:安装减振器后镗杆频响函数的实部从-15.17μm/N缩小到-0.24μm/N,相当于动态刚度增大了63.2倍,且表面粗糙度得到明显改善。该系统能够覆盖相当宽的镗杆长径比范围,可适应各种实际安装需求。