專利名稱：一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于磁流變液體的耦合渦動(dòng)抑制裝置，具體涉及一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置。
背景技術(shù)：
深孔鉆削是一種極具附加價(jià)值的切削工藝，由于其特殊的構(gòu)造設(shè)計(jì)，使其可以鉆削長(zhǎng)徑比達(dá)100以上的零件孔，這是傳統(tǒng)鉆削方法所不能及的。然而，在深孔切削條件下，刀具系統(tǒng)在充滿切削液的狹長(zhǎng)孔徑里工作，刀具自身需要承受壓、彎扭、切削力以及高壓切削液力載荷的耦合作用，這種鉆削機(jī)理非常復(fù)雜、隨機(jī)性很強(qiáng)。因此，鉆削刀具系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)振動(dòng)問題一直是國(guó)內(nèi)外深孔加工領(lǐng)域的研究熱 點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問題。有關(guān)文獻(xiàn)預(yù)測(cè)如何設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)于各種深孔加工工況的刀具動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)制振系統(tǒng)必將成為關(guān)鍵問題，隨著研究進(jìn)展的不斷深入，渦動(dòng)抑制裝置應(yīng)運(yùn)而生。加拿大、德國(guó)、俄羅斯等各國(guó)相繼開發(fā)出了一些新型原理的深孔刀具系統(tǒng)-渦動(dòng)抑制裝置，但其制振方法、精度都還遠(yuǎn)沒有達(dá)到理論上所期望的那么高的水平，其關(guān)鍵原因是深孔切削刀具非線性渦動(dòng)行為帶來的輔助支撐阻尼調(diào)控方法問題。由于尺寸結(jié)構(gòu)及工藝特征的限制，無論是在輔助支撐夾持裝置中采用聚四氟乙烯或軸承滾套，其支撐材質(zhì)和接觸方式均是固定的，故無法滿足當(dāng)?shù)毒邷u動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或支撐接觸點(diǎn)自身磨損時(shí)支撐位置阻尼的可控調(diào)節(jié)及補(bǔ)償。研究出能夠進(jìn)行渦動(dòng)抑制和易于實(shí)現(xiàn)刀具系統(tǒng)大跨度鉆削的可控阻尼輔助支撐制振器，對(duì)推動(dòng)機(jī)床的創(chuàng)新開發(fā)，特別是對(duì)深孔加工機(jī)床的發(fā)展具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，該制振裝置不僅具有制振阻尼值精準(zhǔn)、可控的特點(diǎn)，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝。基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，包括有制振裝置主體，制振裝置主體包括有深孔鉆桿、滾珠軸承裝置、制振碟盤、磁流變液流體腔以及U型支撐隔板槽，深孔鉆桿外側(cè)套接有滾珠軸承裝置，滾珠軸承裝置外側(cè)與磁流變液流體腔的下腔滑動(dòng)配合，磁流變液流體腔的下腔和上腔之間設(shè)置有通道，通道內(nèi)設(shè)置有制振碟盤，制振碟盤貫穿整個(gè)磁流變液流體腔的通道內(nèi)，制振碟盤與通道兩側(cè)形成環(huán)形流體通道，磁流變液流體腔的上腔外側(cè)設(shè)置有U型支撐隔板槽，U型支撐隔板槽內(nèi)設(shè)置有環(huán)形通電線圈。本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，制振裝置主體兩側(cè)套有制振裝置內(nèi)端蓋和制振裝置外端蓋，制振裝置內(nèi)端蓋和制振裝置外端蓋之間采用螺釘固定連接；制振裝置內(nèi)端蓋和制振裝置外端蓋中部?jī)?nèi)側(cè)有中心孔，深孔鉆桿穿過中心孔與制振裝置內(nèi)端蓋和制振裝置外端蓋連接；[0010]深孔鉆桿和滾珠軸承裝置之間套接鉆桿聚四氟乙烯套筒；滾珠軸承裝置包括有滾珠軸承、軸承擋圈以及環(huán)形軸承套,滾珠軸承之間設(shè)置有軸承擋圈，滾珠軸承的外部設(shè)置有環(huán)形軸承套；滾珠軸承裝置與鉆桿聚四氟乙烯套筒之間采用緊配合；環(huán)形通電線圈通過環(huán)形線圈電源連接通道與外部電源連接；環(huán)形軸承套內(nèi)部的四個(gè)側(cè)壁處設(shè)置有環(huán)形軸承套密封墊圈。本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型一種基于磁流變液流體的深孔加工輔助支撐制振裝置，通過在 制振裝置主體內(nèi)引入磁流變液流體和環(huán)形通電線圈形成了環(huán)形磁場(chǎng)可調(diào)布局形式，可使其適應(yīng)于深孔加工刀具系統(tǒng)中各輔助支撐點(diǎn)阻尼值的調(diào)控。該裝置既具有精度和敏捷度高的特點(diǎn)，又具有便于安裝的特點(diǎn)。

圖I是本實(shí)用新型一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中，I.深孔鉆桿，2.鉆桿聚四氟乙烯套筒，3.滾珠軸承裝置，4.制振碟盤，5. U型支撐隔板槽，6.中心孔，7.制振裝置內(nèi)端蓋，8.制振裝置外端蓋，9.下腔，10.上腔，11.環(huán)形通電線圈，12.環(huán)形流體通道，13.環(huán)形線圈電源連接通道，14.滾珠軸承，15.軸承擋圈，16.環(huán)形軸承套，17.環(huán)形軸承套密封墊圈。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括有制振裝置主體，制振裝置主體包括有深孔鉆桿I、滾珠軸承裝置3、制振碟盤4、磁流變液流體腔以及U型支撐隔板槽5，深孔鉆桿I外側(cè)套接有滾珠軸承裝置3，滾珠軸承裝置3外側(cè)與磁流變液流體腔的下腔9滑動(dòng)配合，磁流變液流體腔的下腔9和上腔10之間設(shè)置有通道，通道內(nèi)設(shè)置有制振碟盤4，制振碟盤4貫穿整個(gè)磁流變液流體腔的通道內(nèi)，制振碟盤4與通道兩側(cè)形成環(huán)形流體通道12，磁流變液流體腔的上腔10外側(cè)設(shè)置有U型支撐隔板槽5，U型支撐隔板槽5內(nèi)設(shè)置有環(huán)形通電線圈11。制振裝置主體兩側(cè)套有制振裝置內(nèi)端蓋7和制振裝置外端蓋8，制振裝置內(nèi)端蓋7和制振裝置外端蓋8之間采用螺釘固定連接；制振裝置內(nèi)端蓋7和制振裝置外端蓋8中部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有中心孔6，深孔鉆桿I穿過中心孔6與制振裝置內(nèi)端蓋7和制振裝置外端蓋8連接；深孔鉆桿I和滾珠軸承裝置3之間套接有鉆桿聚四氟乙烯套筒2。滾珠軸承裝置3的結(jié)構(gòu)為滾珠軸承14之間設(shè)置有軸承擋圈15，滾珠軸承14的外部設(shè)置有環(huán)形軸承套16 ;環(huán)形軸承套16與滾珠軸承14之間采用過盈配合的安裝方式，通過環(huán)形軸承套16將所有的滾珠軸承14夾緊固定，而環(huán)形軸承套16可用來限制滾珠軸承14和制振碟盤4的縱向竄動(dòng)，采用螺栓連接將環(huán)形軸套16和制振碟盤4連接形成組件。環(huán)形通電線圈11均勻布局于由鋁材料制成的U型支撐隔板槽5內(nèi)，整個(gè)磁流變液流體腔中設(shè)置有磁流變液流體，磁流變液流體經(jīng)制振碟盤4兩側(cè)設(shè)置的環(huán)形流體通道12流動(dòng)，環(huán)形通電線圈11正負(fù)極由環(huán)形線圈電源連接通道13引出。當(dāng)環(huán)形通電線圈11通電后施加于磁流變液流體腔體內(nèi)的磁流變液流體的磁場(chǎng)更加均勻。磁流變液流體被隔離開來，形成固體與液態(tài)逆變場(chǎng)，其特點(diǎn)是通過調(diào)整環(huán)形線通電線圈11電流大小使得。磁流變液流體腔體中磁流變液流體的外加磁場(chǎng)發(fā)生變化，導(dǎo)致磁流變液流體在固體與液態(tài)之間進(jìn)行毫秒級(jí)快速可逆轉(zhuǎn)化，從而修正對(duì)制振碟盤4渦動(dòng)回轉(zhuǎn)所施加的剪切阻尼力值，借此達(dá)到對(duì)深孔鉆削鉆桿系統(tǒng)的非線性渦動(dòng)精準(zhǔn)控制的目標(biāo)。整個(gè)制振裝置的殼體外圈預(yù)留有環(huán)形線圈電源連接通道13，環(huán)形通電線圈11的正、負(fù)極由環(huán)形線圈電源連接通道13引出，用于聯(lián)接外部電源。制振裝置內(nèi)端蓋7和制振裝置外端蓋8之間采用螺釘連接，制振裝置外端蓋8內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有端蓋環(huán)形密封圈；滾珠軸承裝置3與鉆桿聚四氟乙烯套筒2之間采用緊配合，從而形成整體渦動(dòng)關(guān)系。在加工過程中可以根據(jù)加工中深孔鉆桿I的渦動(dòng)情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)形通電線圈 11中的電流以達(dá)到對(duì)深孔鉆桿I渦動(dòng)行為的主動(dòng)控制。該裝置中滾珠軸承裝置3與鉆桿聚四氟乙烯套筒2之間采用緊配合，從而形成整體渦動(dòng)關(guān)系，若深孔鉆桿I產(chǎn)生回轉(zhuǎn)渦動(dòng)行為，則滾珠軸承14同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生渦動(dòng)回轉(zhuǎn)，并將這種渦動(dòng)狀態(tài)傳遞給與環(huán)形軸承套16和螺栓聯(lián)接的制振碟盤4，使深孔鉆桿I非線性渦動(dòng)狀態(tài)映射為制振碟盤4渦動(dòng)狀態(tài)；可以根據(jù)加工中深孔鉆桿I的渦動(dòng)情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)形線圈11中的電流，以達(dá)到對(duì)深孔鉆桿I渦動(dòng)行為的主動(dòng)控制。如果發(fā)現(xiàn)在鉆削過程中深孔鉆桿I渦動(dòng)過大，則適當(dāng)增大環(huán)形通電線圈11中的電流使密閉腔體內(nèi)磁場(chǎng)增強(qiáng)，同時(shí)促使磁流變液流體在毫秒級(jí)內(nèi)迅速相變固化，使制振碟盤4所承受的剪切阻尼力增大；反之，則減小環(huán)形通電線圈11中的電流。通過上述調(diào)整過程，最終達(dá)到利用改變磁流變液流體的剪切阻尼力，以實(shí)現(xiàn)深孔鉆桿I渦動(dòng)狀態(tài)的柔性主動(dòng)控制的目標(biāo)。在使用過程中，可以根據(jù)深孔鉆刀桿I的直徑選取滾珠軸承14和鉆桿聚四氟乙烯套筒2的直徑，由于鉆桿聚四氟乙烯套筒2采用緊配合安裝于深孔鉆桿I上，在正常鉆削加工狀態(tài)下鉆桿聚四氟乙烯套筒2對(duì)深孔鉆桿I高速回轉(zhuǎn)起到了支撐和導(dǎo)向作用。環(huán)形軸承套內(nèi)部的四個(gè)側(cè)壁處設(shè)置有環(huán)形軸承套密封墊圈17，可有效防止磁流變液流體外溢。制振裝置組件與普通機(jī)床中心架配合使用，可有效約束深孔鉆桿系統(tǒng)橫向非線性渦動(dòng)行為，但并不影響刀桿的縱向進(jìn)給。
權(quán)利要求1.一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，包括有制振裝置主體，制振裝置主體包括有深孔鉆桿(I)、滾珠軸承裝置(3)、制振碟盤(4)、磁流變液流體腔以及U型支撐隔板槽(5)，深孔鉆桿(I)外側(cè)套接有滾珠軸承裝置(3)，滾珠軸承裝置(3)外側(cè)與磁流變液流體腔的下腔(9)滑動(dòng)配合，磁流變液流體腔的下腔(9)和上腔(10)之間設(shè)置有通道，通道內(nèi)設(shè)置有制振碟盤(4)，制振碟盤(4)貫穿整個(gè)磁流變液流體腔的通道內(nèi)，制振碟盤(4)與通道兩側(cè)形成環(huán)形流體通道(12)，磁流變液流體腔的上腔(10)外側(cè)設(shè)置有U型支撐隔板槽(5)，U型支撐隔板槽(5)內(nèi)設(shè)置有環(huán)形通電線圈(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述的制振裝置主體兩側(cè)套有制振裝置內(nèi)端蓋(7)和制振裝置外端蓋(8)，制振裝置內(nèi)端蓋(7)和制振裝置外端蓋(8)之間采用螺釘固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述的制振裝置內(nèi)端蓋(7)和制振裝置外端蓋⑶中部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有中心孔(6)，深孔鉆桿⑴穿過中心孔(6)與制振裝置內(nèi)端蓋(7)和制振裝置外端蓋⑶連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述深孔鉆桿(I)和滾珠軸承裝置(3)之間套接有鉆桿聚四氟乙烯套筒(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述滾珠軸承裝置(3)包括有滾珠軸承(14)、軸承擋圈(15)以及環(huán)形軸承套(16)，滾珠軸承(14)之間設(shè)置有軸承擋圈(15)，滾珠軸承(14)的外部設(shè)置有環(huán)形軸承套(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述的滾珠軸承裝置(3)與鉆桿聚四氟乙烯套筒(2)之間采用緊配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述的環(huán)形通電線圈(11)通過環(huán)形線圈電源連接通道(13)與外部電源連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，其特征在于，所述的環(huán)形軸承套(16)內(nèi)部的四個(gè)側(cè)壁處設(shè)置有環(huán)形軸承套密封墊圈(17)。
專利摘要本實(shí)用新型公開的一種基于磁流變液流體的深孔振動(dòng)切削輔助支撐制振裝置，包括有制振裝置主體，制振裝置主體包括有深孔鉆桿、滾珠軸承裝置、制振碟盤、磁流變液流體腔以及U型支撐隔板槽，深孔鉆桿外側(cè)套接有滾珠軸承裝置，滾珠軸承裝置外側(cè)與磁流變液流體腔的下腔緊密配合，磁流變液流體腔的下腔和上腔之間設(shè)置有通道，通道內(nèi)設(shè)置有制振碟盤，制振碟盤貫穿整個(gè)磁流變液流體腔的通道內(nèi)，制振碟盤與通道兩側(cè)形成環(huán)形流體通道，磁流變液流體腔的上腔外側(cè)設(shè)置有U型支撐隔板槽，U型支撐隔板槽內(nèi)設(shè)置有環(huán)形通電線圈。本實(shí)用新型制振裝置不僅具有制振阻尼值精準(zhǔn)、可控的特點(diǎn)，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝。
文檔編號(hào)B23Q11/00GK202571995SQ20122017096
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者孔令飛, 孫瑾, 鄭建明, 肖繼明, 湯奧斐, 李坤, 王彥嶺 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)