薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置及减振方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置及减振方法。传统上的薄壁件减振装置，多是针对加工机床，工装夹具及加工刀具上改装，优化或者刀具的定位，加工流程安排等方面以达到抑制叶片颤振和减振的作用，但是效果大多不理想或者有限，而且经济投入往往很大。本发明专利技术组成包括：减振抑颤装置（9），减振抑颤装置包括密封腔体（8），密封腔体上平面安装有顶板（1），密封腔体外层是约束层（7），约束层内部安装有阻尼层（6），阻尼层内部安装有阻尼层基板（5），阻尼层基板内部装有磁流变液（3），磁流变液中安装有6个永久磁铁（2），永久磁铁外部缠绕有线圈（4）。本发明专利技术用于薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及薄壁件数控加工领域，具体涉及当多轴数控机床（如五轴数控机床）加工薄壁零件，特别是加工叶轮叶片时，抑制加工过程中颤振的发生和减少薄壁振动的方法。
技术介绍
：目前传统上的薄壁件减振抑颤装置，大多是针对加工机床，工装夹具以及加工刀具上改装，优化或者刀具的定位，加工流程安排等方面以达到抑制叶片颤振和减振的作用，但是效果大多不理想或者有限，而且经济投入往往很大。随着近代工业的快速发展，作为薄壁零件的叶片被广泛应用于机床，车辆，航空航天中等民用或军工领域，而其叶片型面大多为非可展直纹面和自由曲面，其加工质量的优劣直接决定着整机性能，因此它扮演着重要的角色，但由于叶片具有壁薄、刚性差、厚度时变、加工余量大等特点，加工过程易产生颤振，这不仅会降低零件的加工精度、影响机床及刀具使用寿命，还会严重制约切削效率，所以机床上叶轮加工的减振问题就十分重要；另一方面，对于薄壁件，除了考虑颤振外，另一个严重的问题是即使加工中薄壁件不发生颤振，但是由于薄壁件壁薄刚性差，加工中振动剧烈，这导致加工尺寸，零件的精度大大降低，制约着薄壁件的高精度加工，所以怎样抑制薄壁件的振动也是机械加工领域的一大课题；总结起来，大约有以下几种：通过机床结构设计或者结构优化以提高机床的抗颤和减振性能，增大机床加工系统的阻尼，通过改变接触刚度、改变加工工艺，主动控制方法就是应用控制理论从外部供给能量进行主动补偿控制等，到目前为止，在实际的工业生产中只有很少的解决方案行之有效，特别在抑制铣削颤振方面。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置及减振方法。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其组成包括：减振抑颤装置，所述的减振抑颤装置包括密封腔体，所述的密封腔体上平面安装有顶板，所述的密封腔体外层是约束层，所述的约束层内部安装有阻尼层，所述的阻尼层内部安装有阻尼层基板，所述的阻尼层基板内部装有磁流变液，所述的磁流变液中安装有6个永久磁铁，所述的永久磁铁外部缠绕有线圈。所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，所述的永久磁铁分成2排平行布置并且每排3个，所述的永久磁铁上平面与所述的顶板贴合。所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，所述的减振抑颤装置通过强力吸附双面胶与叶片的一个侧面粘接，所述的叶片另一个侧面是待加工面（采用球头铣刀加工）。一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置及减振方法。该方法包括如下步骤：首先是将减振抑颤装置通过强力吸附双面胶直接贴附于待加工叶片的背面，贴附后的减振抑颤装置在叶片加工时不发生位移错动，所述的减振抑颤装置内的磁流变液体和外层的阻尼层共同发生作用来抑制叶片的颤振、减少切削振动；所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置的阻尼层，是一种约束阻尼结构，由三部分构成，约束层，阻尼层和阻尼层基板，阻尼层位于约束层和基板之间，约束阻尼结构使用较薄的阻尼层就可得到较大的结构损耗因子，所以可以损耗更多的振动能量，阻尼层基板也就是密封腔体外层，安装方式就是将阻尼层粘贴在阻尼层基板的表面，约束层粘贴在阻尼层的表面，约束层的表面还有吸收能量的装置，在铣削薄壁件时叶片产生的弯曲变形将会拉伸阻尼层，但约束层的伸长远小于阻尼层的伸长，所以约束层将抑制阻尼层的伸长；当阻尼层压缩时，阻尼层的缩短远大于约束层的缩短，此时约束层将抑制阻尼层的压缩，由于阻尼层的拉伸和压缩收到约束层的限制，因此，阻尼层可以承受拉伸和压缩交变载荷，振动能量被阻尼层大量耗散，即可实现切削时抑制颤振及减小振动的目的，同时贴附在型腔外部底侧的阻尼层可以有效地减少振动、破坏共振的发生，其原理是阻尼层的弹性可以破坏共振机制；所述的减振抑颤装置中的磁流变液体与6个线圈中通过的可变电流发生作用，从而改变磁流变液体的粘度、密度，也就改变了磁流变液体的刚度，产生阻尼力，以此达到吸收薄壁件铣削过程中的产生的振动和颤振的作用，磁流变液体介质的浓度和密度直接影响着颤振效果和频率的调控范围；所述的减振抑颤装置中的磁流变液体，在叶片加工时，其振动方向绝大部分平行于磁极方向，这保证了磁力线与腔体内的磁流变液体的流动方向和振动方向都垂直，这就会使磁流变液体的剪切屈服强度发生变化，从而实现对阻尼力矩的控制，以此来改变减振抑颤装置的阻尼力。有益效果：1.本专利技术是一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，本专利技术主要采用可调阻尼抑制叶片颤振的装置，直接贴附于被加工叶片的背面，减振抑颤装置内的磁流变液体和外层的阻尼层发生作用来抑制叶片的颤振。本专利技术采用密封腔体是绝缘的非金属型腔，里面充有磁流变液体，并且在型腔里面上侧均匀的布置了6个永久磁铁，密致线圈缠绕在永久磁铁上，同时型腔底侧以及四周贴附着阻尼层，通过上述结构，将装置布置在叶片加工背侧，当刀具加工叶片而引起叶片的强烈颤振，可变电流通过线圈，而引起磁流变液体粘度、密度的改变，从而引起刚度的改变，从而产生强烈的阻尼力加之阻尼层产生的阻尼力来共同抑制叶片的振动。本专利技术的密封腔体依据叶片的曲面外形而定，体积小，非金属软质塑料板有一定的变形空间，所以可以吻合的贴附于加工叶片上。本专利技术可依据待加工叶片的大小来布局装置，以及对可变电流的调节，改变磁场的强弱，来相应调整装置的适用范围以及效果，抑制叶片颤振的效果非常明显。本专利技术的阻尼层，为约束阻尼结构，其由三部分构成：约束层，阻尼层和阻尼基板，阻尼层位于约束层和阻尼基板之间，约束阻尼结构使用较薄的阻尼层就可得到较大的结构损耗因子，可以耗散更多的振动能量，其减振效果也非常好，基板也就是密封腔体外层，安装方式就是将阻尼层粘贴在基板的表面，约束层粘贴在阻尼层的表面，约束层的表面还有吸收能量的装置，在铣削薄壁件时叶片产生的弯曲变形将拉伸阻尼层，而约束层的伸长远小于阻尼层的伸长，此时约束层将抑制阻尼层的伸长，当阻尼层压缩时，阻尼层的缩短远大于约束层的缩短，此时约束层将抑制阻尼层的压缩，由于阻尼层的拉伸和压缩收到约束层的限制，因此，阻尼层可以承受拉伸和压缩交变载荷，振动能量被阻尼层大量耗散，因此可实现切削时减少振动、抑制颤振的目的，从而提高切削时的稳定性。本专利技术贴附在型腔外部底侧的阻尼层可以有效地吸收振动能量、破坏共振的发生，其原理是阻尼层的弹性可以破坏共振机制。本专利技术的减振抑颤装置能够使待加工的工件颤振得以明显改善，加工质量及加工精度大幅提高，效果明显。本专利技术的减振抑颤装置中的密封腔体外层的阻尼层也产生强大的阻尼力来抑制颤振，该产品的结构紧凑，体积小，而阻尼力较大可控，能够很好地满足叶片不同振动条件下的需要。附图说明：附图1是本专利技术的左视图。附图2是本专利技术的主视图。附图3是附图1的A-A剖视图。附图4是附图2中B-B剖视图。附图5是本专利技术的安装位置图之一。附图6是本专利技术的安装位置图之二。附图7是本专利技术的叶片使用减振抑颤装置前振幅图。附图8是本专利技术的叶片使用减振抑颤装置后振幅图。具体实施方式：实施例1：一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其组成包括：减振抑颤装置9，所述的减振抑颤装置包括密封腔体8，所述的密封腔体上平面安装有顶板1，所述的密封腔体外层是约束层7，所述的约束层内部安装有阻尼层6，所述的阻尼层内部安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其组成包括：减振抑颤装置，其特征是：所述的减振抑颤装置包括密封腔体，所述的密封腔体上平面安装有顶板，所述的密封腔体外层是约束层，所述的约束层内部安装有阻尼层，所述的阻尼层内部安装有阻尼层基板，所述的阻尼层基板内部装有磁流变液，所述的磁流变液中安装有6个永久磁铁，所述的永久磁铁外部缠绕有线圈。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其组成包括：减振抑颤装置，其特征是：所述的减振抑颤装置包括密封腔体，所述的密封腔体上平面安装有顶板，所述的密封腔体外层是约束层，所述的约束层内部安装有阻尼层，所述的阻尼层内部安装有阻尼层基板，所述的阻尼层基板内部装有磁流变液，所述的磁流变液中安装有6个永久磁铁，所述的永久磁铁外部缠绕有线圈。2.根据权利要求1所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其特征是：所述的永久磁铁分成2排平行布置并且每排3个，所述的永久磁铁上平面与所述的顶板贴合。3.根据权利要求2所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置，其特征是：所述的减振抑颤装置通过强力吸附双面胶与叶片的一个侧面粘接，所述的叶片另一个侧面是待加工面（采用球头铣刀加工）。4.一种利用权利要求1-3所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置的减振方法，其特征是：该方法包括如下步骤：首先是将减振抑颤装置通过强力吸附双面胶直接贴附于待加工叶片的背面，贴附后的减振抑颤装置在叶片加工时不发生位移错动， 所述的减振抑颤装置内的磁流变液体和外层的阻尼层共同发生作用来抑制叶片的颤振、减少切削振动；所述的薄壁件铣削过程中的可调阻尼式减振抑颤装置的阻尼层，是一种约束阻尼结构，由三部分构成，约束层，阻尼层和阻尼层基板，阻尼层位于约束层和基板之间，约...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴石，刘治京，王延福，刘献礼，李中华，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23