【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械加工领域，涉及一种减振镗杆，尤其涉及一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆。
技术介绍
1、镗削加工是机械制造行业中一种重要的零件加工方法，广泛应用于航空航天、精密机械、仪器仪表和汽车制造等领域。零件的精度直接影响其使用性能和寿命。然而，在镗削加工过程中，由于工件的反作用力或者其他某些因素，镗杆会产生颤振，严重影响切削过程的稳定性，刀杆和工件之间的相对振动会在工件加工表面留下振痕，降低工件的加工精度，缩短刀杆的使用寿命，甚至导致无法进行切削加工。
2、孔加工是机械加工领域的重要组成部分，而镗杆广泛应用于深孔加工，由于深孔零件的特殊结构，加工时一般需要大长径比的镗杆，而大长径比镗杆的刚性较弱，更容易发生振动。当外载荷与镗杆振动频率相同时，会使振动加剧，甚至产生颤振。而镗削加工多为精加工或半精加工，振动会使得工件加工质量降低，加剧刀具磨损，造成损失，影响效率。
3、目前，研究者们主要采用两种方法来解决镗杆振动问题：一种是通过在线调整切削参数来减振；另一种是对镗杆本身进行减振设计。现在采用第二种方式比较多，例如中国专利cn107335821a公开了“一种双自由度动力减振镗杆”以及cn204747539u公开的“一种用于深孔加工的带导向分段式动力减振镗杆”，此两种均是采用阻尼液实现阻尼效果。但是上述两个专利中阻尼面积都无法实现改变，阻尼效果不佳。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有的减振镗杆在采用阻尼液减振时，由于阻尼面积无法改变，导致阻尼效果不佳的
2、本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：
3、一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，所述的减振镗杆包括刀头、刀头连接件、镗杆、变刚度悬臂梁、质量块、伸缩变阻尼单元、加速度传感器和控制模块；所述的刀头安装在刀头连接件上，所述镗杆的前端端部沿其中轴线方向开有一个开口空腔，刀头连接件安装在镗杆的开口端，并将开口空腔密封，形成一个安装腔；所述的质量块通过两端的变刚度悬臂梁轴向安装在安装腔内，并在变刚度悬臂梁刚度改变的情况下实现振动频率的改变；所述的伸缩变阻尼单元安装在质量块上，并在质量块的振动下产生阻尼力；所述的加速度传感器安装在镗杆靠近刀头的一端，并用于测量镗杆的振动频率，所述的控制模块布置在镗杆的外面，并分别与变刚度悬臂梁、伸缩变阻尼单元和加速度传感器电连接。
4、优选地，所述的变刚度悬臂梁包括两组形变记忆合金丝，两组形变记忆合金丝分别布置在质量块轴向的两侧，每组形变记忆合金丝的一端连接在质量块上，另一端连接在安装腔的内壁处。
5、优选地，每组形变记忆合金丝是由若干根形变记忆合金丝以阵列的形式排布而成，每根形变记忆合金丝的两端分别通过一根电源线与控制模块连接。
6、优选地，所述的形变记忆合金丝为镍钛驱动丝。
7、优选地，所述的安装腔为一个密闭的腔体，其内填充有阻尼液，所述的伸缩变阻尼单元为变截面结构，其截面展开方向垂直于质量块的振动方向。
8、优选地，所述的阻尼液为阻尼油。
9、优选地，所述的伸缩变阻尼单元包括一个电动滚筒和一个弹性钢片，所述的电动滚筒安装在质量块的侧端面上，并与控制模块电连接；弹性钢片的伸缩端卷在电动滚筒内，弹性钢片的固定端横向向外延伸并进行回转，回转后的固定端连接在质量块上，所述的电动滚筒与弹性钢片的固定端安装在质量块的同一侧端面上。
10、优选地，所述伸缩变阻尼单元设置的个数为偶数个，并对称布置在质量块的两侧端面上。
11、优选地，所述伸缩变阻尼单元对称设置在质量块轴向的两侧端面上。
12、优选地，所述质量块的侧端面上开有容置槽，所述的电动滚筒置于容置槽内。
13、本专利技术与现有技术相比产生的有益效果是：
14、1、本专利技术通过两种途径实现镗杆的减振，一是通过变刚度悬臂梁刚度的改变，来改变质量块的振动频率，二是通过伸缩变阻尼单元阻尼面积的改变，来改变镗杆本体的振动频率，当质量块的振动频率与镗杆的振动频率接近时，会使得镗杆的减振效果达到最优；具体的，本专利技术通过加速度传感器采集镗杆的振动频率并转化成振动信号，加速度传感器将此振动信号发送给控制模块，控制模块分析采集到的振动信号，并控制镗杆内部的变刚度悬臂梁的刚度以及伸缩变阻尼单元的阻尼力，通过变刚度悬臂梁和伸缩变阻尼单元的设计来改变质量块以及镗杆的振动频率，当质量块的振动频率与镗杆的振动频率接近时，会使得镗杆的减振效果达到最优，提高工件的加工质量和工具使用寿命。
15、2、本专利技术通过对形变记忆合金丝通电，电流将其加热到高于相变温度时会触发形变记忆合金丝的收缩，而形变记忆合金丝的两端分别与刀头连接件/镗杆内壁和质量块固连，这样在收缩的情况下形变记忆合金丝两端抻紧可以实现刚度的增大，进而降低质量块的振动频率，当形变记忆合金丝恢复到室温下还会恢复到原来的状态，刚度变小，进而增加质量块的振动频率。同时，由于每根形变记忆合金丝都与控制模块连接，故在控制模块的控制下还可以实现一根到多根的形变记忆合金丝的收缩，增加变刚度悬臂梁刚度变化的范围值，进而改变质量块振动频率的范围值。
16、3、本专利技术中通过电动滚筒调节弹性钢片回缩或者伸长，从而改变了弹性钢片伸出的横截面积；质量块在上下振动的过程中，带动伸缩变阻尼单元上下振动，质量块和弹性钢片与阻尼液的接触面积不断变化，从而实现了变阻尼的过程，进而实现了镗杆振动频率的改变。
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1.一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的减振镗杆包括刀头(1)、刀头连接件(2)、镗杆(3)、变刚度悬臂梁(4)、质量块(5)、伸缩变阻尼单元(6)、加速度传感器(7)和控制模块(8)；所述的刀头(1)安装在刀头连接件(2)上，所述镗杆(3)的前端端部沿其中轴线方向开有一个开口空腔，刀头连接件(2)安装在镗杆(3)的开口端，并将开口空腔密封，形成一个安装腔(301)；所述的质量块(5)通过两端的变刚度悬臂梁(4)轴向安装在安装腔(301)内，并在变刚度悬臂梁(4)刚度改变的情况下实现振动频率的改变；所述的伸缩变阻尼单元(6)安装在质量块(5)上，并在质量块(5)的振动下产生阻尼力；所述的加速度传感器(7)安装在镗杆(3)靠近刀头(1)的一端，并用于测量镗杆(3)的振动频率，所述的控制模块(8)布置在镗杆(3)的外面，并分别与变刚度悬臂梁(4)、伸缩变阻尼单元(6)和加速度传感器(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的变刚度悬臂梁(4)包括两组形变记忆合金丝，两组形变记忆合金丝分别布置在质量块(5)轴向
3.根据权利要求2所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：每组形变记忆合金丝是由若干根形变记忆合金丝(401)以阵列的形式排布而成，每根形变记忆合金丝(401)的两端分别通过一根电源线与控制模块(8)连接。
4.根据权利要求3所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的形变记忆合金丝(401)为镍钛驱动丝。
5.根据权利要求1所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的安装腔(301)为一个密闭的腔体，其内填充有阻尼液，所述的伸缩变阻尼单元(6)为变截面结构，其截面展开方向垂直于质量块(5)的振动方向。
6.根据权利要求5所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的阻尼液为阻尼油。
7.根据权利要求5所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的伸缩变阻尼单元(6)包括一个电动滚筒(601)和一个弹性钢片(602)，所述的电动滚筒(601)安装在质量块(5)的侧端面上，并与控制模块(8)电连接；弹性钢片(602)的伸缩端卷在电动滚筒(601)内，弹性钢片(602)的固定端横向向外延伸并进行回转，回转后的固定端连接在质量块(5)上，所述的电动滚筒(601)与弹性钢片(602)的固定端安装在质量块(5)的同一侧端面上。
8.根据权利要求7所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述伸缩变阻尼单元(6)设置的个数为偶数个，并对称布置在质量块(5)的两侧端面上。
9.根据权利要求8所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述伸缩变阻尼单元(6)对称设置在质量块(5)轴向的两侧端面上。
10.根据权利要求7所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述质量块(5)的侧端面上开有容置槽(501)，所述的电动滚筒(601)置于容置槽(501)内。
...【技术特征摘要】
1.一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的减振镗杆包括刀头(1)、刀头连接件(2)、镗杆(3)、变刚度悬臂梁(4)、质量块(5)、伸缩变阻尼单元(6)、加速度传感器(7)和控制模块(8)；所述的刀头(1)安装在刀头连接件(2)上，所述镗杆(3)的前端端部沿其中轴线方向开有一个开口空腔，刀头连接件(2)安装在镗杆(3)的开口端，并将开口空腔密封，形成一个安装腔(301)；所述的质量块(5)通过两端的变刚度悬臂梁(4)轴向安装在安装腔(301)内，并在变刚度悬臂梁(4)刚度改变的情况下实现振动频率的改变；所述的伸缩变阻尼单元(6)安装在质量块(5)上，并在质量块(5)的振动下产生阻尼力；所述的加速度传感器(7)安装在镗杆(3)靠近刀头(1)的一端，并用于测量镗杆(3)的振动频率，所述的控制模块(8)布置在镗杆(3)的外面，并分别与变刚度悬臂梁(4)、伸缩变阻尼单元(6)和加速度传感器(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：所述的变刚度悬臂梁(4)包括两组形变记忆合金丝，两组形变记忆合金丝分别布置在质量块(5)轴向的两侧，每组形变记忆合金丝的一端连接在质量块(5)上，另一端连接在安装腔(301)的内壁处。
3.根据权利要求2所述的一种变刚度、伸缩变阻尼的减振镗杆，其特征在于：每组形变记忆合金丝是由若干根形变记忆合金丝(401)以阵列的形式排布而成，每根形变记忆合金丝(401)的两端分别通过一根电源线与控制模块(8)连接。
4.根据权利要求3所述的一种变刚度、伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，李静昕，马晶，李健然，沈斌，韩嘉明，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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