[发明专利]振动控制器及其应用于深孔加工刀具系统的最优控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械设计与制造技术领域，具体涉及一种振动控制器，本发明还涉及该振动控制器应用于深孔加工刀具系统的最优控制方法。

背景技术

深孔钻削是一种极具附加价值的切削工艺，这是传统钻削方法所不能及的。在现代制造领域，有很多专门用途的深孔制件，例如据欧洲空中客车公司统计，其在大型客机制造中就涉及多达5000多个加工孔。这些零部件孔的结构形状与尺寸精度直接决定了关键部件的工作性能和效率。然而，由于深孔钻削机理的复杂性及加工条件的多样性，如何在保证加工正常运行的条件下，实时准确地识别和精确地控制刀具的运行状态从而确保孔的加工精度一直是深孔加工研究的热点和关键问题。近年来国内外学者关于深孔加工刀具的动态稳定性问题进行了大量的研究，但这些研究的内容主要集中在对深孔加工刀具系统振动行为的仿真分析及其计算方法上，很难应用到实际的加工生产中，加工质量不易控制。

研究能够对刀具再生振动或颤振进行主动控制且易于实现刀具系统刚度及阻尼的自调整智能控制器，对推动机床的创新开发，特别是对深孔加工机床的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种振动控制器，以解决现有方法无法对深孔加工刀具的振动状态进行控制，从而不能保证刀具所加工深孔的质量的问题。

本发明的另一目的是提供一种振动控制器应用于深孔加工刀具系统的最优控制方法。

本发明所采用的技术方案是，振动控制器，包括中空的导套，导套的外壁套有轴承，轴承外壁过盈配合有环形活塞套，环形活塞套的外壁固定套有圆盘，圆盘的外侧设有环形的线圈支撑套，线圈支撑套与圆盘不接触，线圈支撑套的截面为U形，线圈支撑套上缠有线圈，导套的两端均套设有外端盖，两个外端盖的外侧互相连接，任意一个外端盖上设有与所述线圈支撑套的U形内腔连通的电源线连接通道；

导套上位于轴承的一侧设有凸起，轴承的另一侧设有轴承弹性挡圈，轴承弹性挡圈套在导套上；

环形活塞套的外壁套设有挡圈，沿环形活塞套外壁的一周固设有凸圈，挡圈和凸圈之间通过螺钉连接圆盘；

两个外端盖的内壁与环形活塞套、线圈支撑套构成封闭腔，封闭腔内充有磁流变液体，两个外端盖的内壁靠近圆盘的位置处均设有凸块，每个凸块均与圆盘之间留有间隙；

间隙的宽度为0.8～1mm。

本发明所采用的另一技术方案是，振动控制器应用于深孔加工刀具系统的最优控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，建立深孔加工刀具系统的理论计算模型；

步骤2，采集深孔加工刀具系统的实际振动信息，修正步骤1中理论计算模型的参数，得到修正模型；

步骤3，根据步骤2中的修正模型，建立引入振动控制器后的可控模型；

步骤4，根据步骤3中的可控模型，判断模型的可控性、计算最优控制力及最优控制电流I*。

本发明的特点还在于，

其中的步骤1具体按照以下步骤实施：

由刀具、刀杆、导套和辅助支撑构成深孔加工刀具系统，根据铁摩辛柯梁理论，建立该深孔加工刀具系统的理论计算模型：

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