Analýza patentové technologie Zhejiang Mingxu: Rigid-flexibilní systém potlačení vibrací pro dlouhé otočení hřídele (patent č.: ZL 2024 2 1169223.6)

Technické body bolesti a body bolesti v oboru

Při přesném otáčení komponent dlouhých hřídelů (jako jsou hnací hřídele a olověné šrouby) trpí tradiční jednorázové nástroje pro otočení dvěma základními problémy:

● Nedostatečné potlačení chatování: Převislý konec nástroje pro otáčení zažívá vibrace s amplitudami v rozmezí od 10 do 50 μm při excitaci řezné síly ( Zdroj: int. J. Mach. Nástroje Manuf. 2021, 167, 103767 ), což vede ke zhoršení povrchové zvlnění (hodnota WT) až 6,3 μm (podle standardů ISO 4287);

● Nevyvážená dynamická tuhost: Při obrábění dlouhých hřídelí s poměrem délky k průměru (L/D) větší než 5 klesá modální tuhost systému pod 800N/μm, což spustí regenerativní chatování (jak je analyzováno prostřednictvím teorie vibrací DIN 1311).

Analýza základních technologických inovací

I. Vícestupňová architektura zvyšování dynamické tuhosti

1.1 Systém podpůrného systému s dvojitou uzavřenou smyčkou

Hlavní podpůrný modul:

● Podpůrná tyč (7) je vyrobena ze 40cr uhasené a temperované oceli, která má vnější vlákno M16 × 2, které spolupracuje s pevnou maticí (8), dosažení síly předpětí 1200 ± 50N;

● Prostřednictvím analýzy konečných prvků je optimální mezera podpory určena L/3 (kde L je délka nástroje pro otáčení), což zvyšuje přirozenou frekvenci prvního řádu na 245Hz (ve srovnání s 82 Hz v tradičních strukturách).

Pomocný stabilizační modul:

● Pomocné podpůrné kolo (13) je konstruováno z ložiskové oceli GCR15 s kontaktním úhlem 60 ° ± 1 °. Kontaktní stres je optimalizován na 150-200MPA pomocí teorie Hertzian Contact Teory;

● Testování vibrací (v souladu s ISO 10816-3) ukazuje, že za provozních podmínek n = 1500 ot / min je amplituda snížena na 3 uM (na rozdíl od> 15 μm v tradičních strukturách).

1.2 Mechanismus nastavení přesnosti

● Hřídel pro nastavení závity (6) využívá dvojité lichoběžníkové vlákno (TR20 × 4P8), které ve spojení s protiskluzovou podložkou (11) (představující koeficient tření μ = 0,12), umožňuje mikrofátní rychlost 0,025 mm na revoluci;

● Polohovací držák (14) a výčnělek (17) využívají fit H7/G6 a dosahují opakující se přesnosti polohování ± 0,005 mm.

Ii. Adaptivní potlačení vibrací Topologický design

2.1 Optimalizace přenosové cesty síly

● Pevný kroužek (5) je navržen s kruhovou žebrovanou strukturou s gradientem tloušťky stěny, který přechází z 8 mm na 12 mm, což vede ke zlepšení ohybové tuhosti (ověřeno prostřednictvím simulací pracovního stolu ANSYS);

● Movitelný slot (4) přijímá podlouhlý design otvoru (30 × 12 mm), což umožňuje ± 15 mm horizontální kompenzace a je kompatibilní s průměry hřídele v rozmezí od φ20 mm do 80 mm.

2.2 Struktura vylepšení tlumení

● Interiér podpůrné tyče (7) je naplněn tlumicím lepidlem na bázi křemíku (s faktorem ztráty tanA = 0,35), což zvyšuje rychlost útlumu vibrací na 22 dB/s (jak je testováno v souladu s normami ISO 10816);

● Příčná spojovací deska (15) je konstruována z hliníkové slitiny 6061-T6, která vytváří naladěnou hmotnostní tlumič skrz upínací štěrbinu (16) pro potlačení vysokofrekvenčních vibrací v rozmezí 500-800Hz.

Klíčová tabulka porovnání technických parametrů

Typické ověření obrábění

Případ 1: Otočení přesného olověného šroubu

● Při obrábění olověného šroubu φ50 × 2000 mm byla kumulativní chyba rozteče ≤5 μm na 1000 mm (splnění standardu GB/T 17587,3);

● Životnost nástroje byla prodloužena na 180 kusů na špičku (ve srovnání s 80 kusy na špičku s tradičním nástrojem).

Případ 2: Obrábění hydraulických pístových tyčí

● Hodnota drsnosti povrchu RA byla trvale udržována na 0,4 μm (splňuje požadavek průmyslu ≤ 0,8 μm);

● Účinnost obrábění byla zlepšena o 40% (v důsledku snížených vibrací, což umožnilo zvýšit rychlost krmiva z 0,1 mm/otáčky na 0,15 mm/rev).

Tento patent dosahuje průlomů v potlačení vibrací pro dlouhé obrábění hřídele dvěma technologickými cestami: dynamickým omezením a tlumení gradientu pro vícebody. Systém, ověřen simulacemi multivylshics comsol, snižuje vibrační energii o 82% v rámci frekvenčního pásma 100-1000Hz a dosahuje úrovně potlačení vibrací srovnatelné s úrovní obrábění aeromotorového rotoru.

Pokud se chcete dozvědět více, kontaktujte prosím Mingxus Machinery a získejte úplnou patentovou zprávu: [email protected] .