تجزیه و تحلیل فناوری ثبت اختراع از Zhejiang Mingxu: سیستم سرکوب ارتعاش همراه با سفت و سخت برای چرخش شافت طولانی (شماره ثبت اختراع: ZL 2024 2 1169223.6)

پیش زمینه فنی و نقاط درد صنعت

در چرخش دقیق اجزای شافت بلند (مانند شفت های درایو و پیچ های سرب) ، ابزارهای چرخشی ثابت تک انتهایی سنتی از دو مسئله اصلی رنج می برند:

red سرکوب ناکافی پچ پچ: انتهای بیش از حد ابزار چرخش ، ارتعاشاتی را با دامنه های مختلف از 10 تا 50 میکرومتر تحت تحریک نیروی برش تجربه می کند ( منبع: int. J. Mach. ابزار Manuf. 2021 ، 167 ، 103767 ) ، منجر به وخامت در موج سطح (مقدار WT) تا 6.3μm (طبق استانداردهای ISO 4287).

stift سفتی پویا نامتوازن: هنگام ماشینکاری شفت های طولانی با نسبت طول به قطر (L/D) بیشتر از 5 ، سفتی معین سیستم زیر 800N/میکرومتر قرار می گیرد و باعث ایجاد پچ پچ احیا کننده می شود (همانطور که از طریق تئوری لرزش DIN 1311 تجزیه و تحلیل شده است).

تجزیه و تحلیل نوآوری های اصلی فناوری

I. معماری تقویت سختی پویا چند مرحله ای

1.1 سیستم پشتیبانی حلقه دوگانه

ماژول پشتیبانی اصلی:

● میله پشتیبانی (7) از فولاد خاموش 40Cr و باسوزی ساخته شده است ، که دارای یک نخ خارجی از 2 m16 M16 است که با یک مهره ثابت (8) جفت می شود و به یک نیروی از پیش بار 50 ± 1200 رسیده می شود.

● از طریق تجزیه و تحلیل عناصر محدود ، فاصله پشتیبانی بهینه تعیین می شود که L/3 باشد (جایی که طول ابزار چرخش است) ، فرکانس طبیعی مرتبه اول را به 245 هرتز (در مقایسه با 82Hz در ساختارهای سنتی) بالا می برد.

ماژول تثبیت کمکی:

● چرخ پشتیبانی کمکی (13) از فولاد بلبرینگ GCR15 ساخته شده است ، با زاویه تماس 60 درجه ± 1 درجه. استرس تماس با استفاده از نظریه تماس هرتزیان به 150-200MPa بهینه می شود.

test آزمایش لرزش (مطابق با ISO 10816-3) نشان می دهد که ، در شرایط عملیاتی n = 1500rpm ، دامنه به 3μm کاهش می یابد (بر خلاف> 15μm در ساختارهای سنتی).

1.2 مکانیسم تنظیم دقیق

shaft chaft threaded threaded (6) از یک نخ ذوزنقه ای دو سرب (TR20 × 4p8) استفاده می کند ، که در رابطه با یک واشر ضد لغزش (11) (دارای ضریب اصطکاک μ = 0.12) ، میزان میکرو فیدر 0.025 میلی متر در هر انقلاب را امکان پذیر می کند.

bracket موقعیت یابی (14) و برآمدگی بستن (17) از تناسب H7/G6 استفاده می کند و به دقت موقعیت یابی تکراری 0.005 میلی متر پوند می رسد.

ii. طراحی توپولوژیکی سرکوب ارتعاش تطبیقی

2.1 بهینه سازی مسیر انتقال نیرو

● حلقه ثابت (5) با یک ساختار دنده ای دایره ای طراحی شده است که دارای شیب ضخامت دیواری است که از 8 میلی متر به 12 میلی متر منتقل می شود و در نتیجه بهبود 180 ٪ در سفتی خمش (تأیید شده از طریق شبیه سازی میز کار ANSYS).

sy شکاف متحرک (4) یک طرح سوراخ طولانی (12 × 12 میلی متر) را اتخاذ می کند ، و این امکان را برای 15 میلی متر جبران افقی فراهم می کند و با قطر شافت از φ20mm تا φ80mm سازگار است.

2.2 ساختار تقویت میرایی

● فضای داخلی میله پشتیبانی (7) با چسب میرایی مبتنی بر سیلیکون (با یک ضریب ضرر TANδ = 0.35) پر شده است و میزان میرایی لرزش را به 22db/s بالا می برد (مطابق با استانداردهای ISO 10816 آزمایش شده است).

plate صفحه اتصال عرضی (15) از آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 ساخته شده است و یک دمپر جرم تنظیم شده را از طریق شکاف بستن (16) تشکیل می دهد تا لرزش های فرکانس بالا را در محدوده 500-800 هرتز سرکوب کند.

جدول مقایسه پارامتر فنی کلیدی

تأیید سناریوی ماشینکاری معمولی

مورد 1: چرخش دقیق پیچ سرب

● هنگام ماشینکاری پیچ سرب φ50 × 2000 میلی متر ، خطای زمین تجمعی در هر 1000 میلی متر ≤ 5μm بود (دیدار با استاندارد GB/T 17587.3).

● عمر ابزار به 180 قطعه در هر لبه برش (در مقایسه با 80 قطعه در هر لبه برش با ابزار سنتی) افزایش یافته است.

مورد 2: ماشینکاری میله پیستون سیلندر هیدرولیک

مقدار ناهمواری سطح به طور مداوم در 0.4μm (برآورده کردن نیاز صنعت 80 μm) حفظ شد.

inficial بازده ماشینکاری با 40 ٪ بهبود یافته است (به دلیل کاهش لرزش ، اجازه می دهد تا میزان خوراک از 0.1 میلی متر در Rev به 0.15 میلی متر/rev افزایش یابد).

این حق ثبت اختراع در سرکوب لرزش برای ماشینکاری شافت طولانی از طریق دو مسیر تکنولوژیکی به دست می آید: محدودیت پویا چند جانبه و طراحی شیب میرایی. تأیید شده از طریق شبیه سازی های Multiphysics COMSOL ، این سیستم انرژی لرزش را 82 ٪ در باند فرکانس 100-1000Hz کاهش می دهد و به سطح سرکوب لرزش قابل مقایسه با ماشین سازی روتور موتور هوایی می رسد.

اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتر هستید ، برای به دست آوردن گزارش ثبت اختراع کامل با ماشین آلات Mingxu تماس بگیرید: [email protected] .