具有自感知功能的变刚度减振器、减振方法及减振镗杆技术

具有自感知功能的变刚度减振器、减振方法及减振镗杆，涉及变刚度减振器。本发明专利技术是为了解决现有的加工工具振动频率的测量一般是通过在加工工具的前端设置加速度传感器，将加速度传感器置于加工工具上，影响工件的加工，且无法保证加速度传感器的使用寿命的问题。本发明专利技术包括电磁铁、磁流变弹性体组件、石墨基弹性体、第一硅钢片和质量块，磁流变弹性体组件置于质量块与电磁铁之间，每组磁流变弹性体组件中设置一片石墨基弹性体和两片第一硅钢片，石墨基弹性体处于两片第一硅钢片之间并与两片第一硅钢片形成传感器，四片第一硅钢片通过电源线连接在电阻分压电路中，两块电磁铁分别通过一根电源线与电源连接。本发明专利技术主要用于减小加工工具的振动。加工工具的振动。加工工具的振动。

【技术实现步骤摘要】
具有自感知功能的变刚度减振器、减振方法及减振镗杆


[0001]本专利技术涉及变刚度减振器，尤其涉及一种具有自感知功能的变刚度减振器、变刚度减振器的减振方法及具有自感知功能的变刚度减振器的减振镗杆。

技术介绍

[0002]在机械加工领域中，很多零部件的加工精度都要求很严格，但是由于加工工具在加工过程中受到工件的反作用力而产生振动，从而无法保证工件的加工精度；例如，很多零部件都需要进行内孔加工，而在这些内孔加工中，深孔加工占有相当大的比例。镗削加工作为内孔加工的主要方式之一，它的主要作用是扩大加工孔的孔径，减小内孔表面粗糙度，提高加工精度。此外，镗孔加工还可以很好地纠正被加工孔轴线的偏斜度。在镗削加工中，由于镗杆处于悬臂状态导致镗杆的整体刚度较低，加工中镗杆振动现象明显。对于加工深度较大的孔，镗杆的悬伸长度更大，导致镗杆的刚度降低更加严重，甚至导致颤振的发生。镗削加工中如何实现减振一直以来是镗削加工中的研究重点。在现有技术中，一般采用将变刚度动力减振器置于加工工具上，例如镗杆；通过改变励磁线圈通电电流的大小来改变磁流变弹性体材料MRE的刚度，进而改变变刚度减振器的固有频率，使之等于外界振动频率，实现宽频减振的目的；但是加工工具振动频率的测量一般是通过在加工工具的前端设置加速度传感器，利用加速度传感器收集的信号通过实时的计算转换为相应的振动信号，将加速度传感器置于加工工具上，影响工件的加工，且无法保证加速度传感器的使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术需要解决的技术问题是：现有的加工工具振动频率的测量一般是通过在加工工具的前端设置加速度传感器，将加速度传感器置于加工工具上，影响工件的加工，且无法保证加速度传感器的使用寿命；进而提供一种具有自感知功能的变刚度减振器、变刚度减振器的减振方法及减振镗杆。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：
[0005]一种具有自感知功能的变刚度动力减振器，包括两块铁芯、两组励磁线圈、两组磁流变弹性体组件、两片石墨基弹性体、四片第一硅钢片和一个质量块；所述的铁芯与励磁线圈组成电磁铁，励磁线圈缠绕在铁芯上并通过一根电源线与电源连接；所述质量块的两侧各对称设置一块电磁铁和一组磁流变弹性体组件，所述的磁流变弹性体组件置于质量块与电磁铁之间，每组磁流变弹性体组件中设置一片石墨基弹性体和两片第一硅钢片，所述的石墨基弹性体处于两片第一硅钢片之间并与两片第一硅钢片形成传感器，所述的石墨基弹性体通过其两侧的第一硅钢片和电源线连接在电阻分压电路中；所述的每组磁流变弹性体组件包括若干片并排设置的磁流变弹性体薄片，所述的传感器置于相邻的两片磁流变弹性体薄片之间，处于首端的磁流变弹性体薄片与铁芯的一端固连，处于末端的磁流变弹性体薄片与质量块的一端固连。
[0006]一种具有自感知功能的变刚度动力减振器的减振方法，减振过程如下：
[0007]分别获得加工工具振动的主频率f
′
和变刚度动力减振器的固有频率f，当f
′
＝f时，加工工具的振动达到最小；
[0008]获得加工工具振动的主频率f
′
：由于加工工具的振动，通过两片石墨基弹性体的电阻变化，获得短时傅里叶变换所需电压V
ave
，并根据短时傅里叶变换将测量的电压信号进行处理，获得加工工具振动的主频率f
′
；
[0009]获取变刚度动力减振器的固有频率f：变刚度动力减振器在磁场作用下，通过磁流变弹性体组件的有效剪切模量获得变刚度动力减振器的固有频率f。
[0010]一种具有自感知功能的变刚度动力减振器的减振镗杆，包括变刚度动力减振器和镗杆本体，所述的镗杆本体包括堵头、圆柱形杆体、套管和刀头，所述的堵头与圆柱形杆体分别螺接在套管的两端，并与套管之间形成放置变刚度动力减振器的容置空腔，所述的刀头安装在堵头远离套管的一端；所述变刚度动力减振器中的两个铁芯的两端分别开有外螺纹；所述变刚度动力减振器的两端通过铁芯上的外螺纹分别螺接在堵头与套管的连接端和圆柱形杆体与套管的连接端。
[0011]本专利技术与现有技术相比产生的有益效果是：
[0012]1、本专利技术中石墨基弹性体与处于其两侧的第一硅钢片作为用于感知加工工具振动的传感器，通过两片石墨基弹性体的电阻变化，获得短时傅里叶变换所需电压V
ave
，并根据短时傅里叶变换将测量的电压信号进行处理，获得加工工具振动的主频率f
′
；两块电磁铁、两组磁流变弹性体组件和一个质量块作为吸振器，变刚度动力减振器在磁场作用下，通过磁流变弹性体组件的有效剪切模量获得变刚度动力减振器的固有频率f，调节变刚度动力减振器的固有频率f，当f
′
＝f时，加工工具的振动达到最小。
[0013]2、本专利技术将由石墨基弹性体和第一硅钢片组成的传感器安装在加工工具内，并与变刚度动力减振器结合在一起，可以有效测量变刚度动力减振器的固有频率。
[0014]3、本专利技术设置两个传感器，并均布在变刚度动力减振器的两侧，通过这样的设计可以获得两个输出电压，最终取平均值，提高加工工具振动主频率f
′
计算的准确性，从而通过调节变刚度动力减振器的固有频率f，使得加工工具振动最小。
[0015]4.本专利技术的变刚度动力减振器设计两组磁流变弹性体，由于具有更宽频率来吸收振动，所以变刚度效果好，且吸振器处于非悬臂状态，初始刚度更大。
附图说明
[0016]附图作为本申请的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。
[0017]图1为本专利技术变刚度动力减振器的整体结构示意图；
[0018]图2为将变刚度动力减振器安装在减振镗杆内的结构示意图；
[0019]图3为减振镗杆本体的结构示意图；
[0020]图4为减振镗杆本体的外部结构示意图；
[0021]图5为电阻分压电路示意图。
[0022]图中：1
‑
铁芯；2
‑
励磁线圈；3
‑
磁流变弹性体组件；3
‑1‑
磁流变弹性体薄片；3
‑2‑
第二硅钢片；4
‑
石墨基弹性体；5
‑
第一硅钢片；6
‑
质量块；7
‑
镗杆本体；7
‑1‑
堵头；7
‑2‑
圆柱形杆体；7
‑3‑
套管；7
‑4‑
刀头；7
‑5‑
容置空腔。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自感知功能的变刚度动力减振器，其特征在于：包括两块铁芯(1)、两组励磁线圈(2)、两组磁流变弹性体组件(3)、两片石墨基弹性体(4)、四片第一硅钢片(5)和一个质量块(6)；所述的铁芯(1)与励磁线圈(2)组成电磁铁，励磁线圈(2)缠绕在铁芯(1)上并通过一根电源线与电源连接；所述质量块(6)的两侧各对称设置一块电磁铁和一组磁流变弹性体组件(3)，所述的磁流变弹性体组件(3)置于质量块(6)与电磁铁之间，每组磁流变弹性体组件(3)中设置一片石墨基弹性体(4)和两片第一硅钢片(5)，所述的石墨基弹性体(4)处于两片第一硅钢片(5)之间并与两片第一硅钢片(5)形成传感器，所述的石墨基弹性体(4)通过其两侧的第一硅钢片(5)和电源线连接在电阻分压电路中；所述的每组磁流变弹性体组件(3)包括若干片并排设置的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)，所述的传感器置于相邻的两片磁流变弹性体薄片(3
‑
1)之间，处于首端的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与铁芯(1)的一端固连，处于末端的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与质量块(6)的一端固连。2.根据权利要求1所述的一种具有自感知功能的变刚度动力减振器，其特征在于：所述的每组磁流变弹性体组件(3)还包括若干片第二硅钢片(3
‑
2)，相邻的两片磁流变弹性体薄片(3
‑
1)之间设置一片第二硅钢片(3
‑
2)，处于末端的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与质量块(6)之间设置一片第二硅钢片(3
‑
2)。3.根据权利要求2所述的一种具有自感知功能的变刚度动力减振器，其特征在于：所述的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与第二硅钢片(3
‑
2)之间通过粘结剂连接，所述的处于首端的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与铁芯(1)之间通过粘结剂连接，所述的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)与传感器两端的第一硅钢片(5)之间通过粘结剂连接；所述的石墨基弹性体(4)和两片第一硅钢片(5)之间通过粘结剂连接。4.根据权利要求3所述的一种具有自感知功能的变刚度动力减振器，其特征在于：所述质量块(6)的两端各开有一个螺纹槽，所述每组磁流变弹性体组件(3)处于尾端的磁流变弹性体薄片(3
‑
1)上开有外螺纹，所述的每组磁流变弹性体组件(3)螺接在质量块(6)上。5.利用权利要求4所述的一种具有自感知功能的变刚度动力减振器的减振方法，其特征在于，减振过程如下：分别获得加工工具振动的主频率f
′
和变刚度动力减振器的固有频率f，当f
′
＝f时，加工工具的振动达到最小；获得加工工具振动的主频率f
′
：由于加工工具的振动，通过两片石墨基弹性体(4)的电阻变化，获得短时傅里叶变换所需电压V
ave
，并根据短时傅里叶变换将测量的电压信号进行处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，范吉庆，马晶，韩伟，李定坤，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：