[发明专利]一种柱形零件铣削抑振实现装置及其铣削抑振方法

说明书

本发明提供了一种柱形零件铣削抑振实现装置及抑振方法，涉及铣削加工领域，首先针对工件进行模态测试，提取工件模态参数，然后设计制作可调式质量阻尼器抑振装置，再利用Minimax优化算法得到可调式质量阻尼器的频率和阻尼比，最后调节可调式质量阻尼器至优化的频率和阻尼比，在铣削过程中起到抑振作用。本发明的阻尼器能显著降低加工过程中的声音信号，提高加工过程的稳定性。

技术领域

本发明涉及铣削加工领域，特别涉及柱形零件的实现装置及铣削抑振方法。

背景技术

柱形零件在进行加工时，经常涉及到端面切削。目前端面切削常常用到铣床，柱形零件在进行端面加工时，由于柱形零件长度较长，刚性较差，容易在加工过程中出现切屑再生效应导致的颤振，使得加工过程不稳定，进而影响零件的加工质量和效率。针对柱形零件的可调式质量阻尼器抑振装置目前并未见有相关文献。

发明内容

为了克服现有技术的不足，克服柱形零件在加工时极易出现颤振、加工质量差等缺陷，本发明提供一种柱形零件铣削实现装置及该装置的抑振方法。该方法首先针对工件进行模态测试，提取工件模态参数，然后设计制作可调式质量阻尼器抑振装置，再利用Minimax优化算法得到可调式质量阻尼器的频率和阻尼比，最后调节可调式质量阻尼器至优化的频率和阻尼比，在铣削过程中起到抑振作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的可调式质量阻尼器包括内套筒、短螺栓、外套筒、质量阻尼块、长螺栓、摩擦盘、柱形工件和基座，内套筒的内径与柱形工件的直径相等，质量阻尼块由圆柱形底座和圆筒组成，其中圆柱形底座的直径大于圆筒的外径，且质量阻尼块的圆筒的内径与内套筒的外径相等，外套筒的内径与质量阻尼块圆筒的外径相同，先将内套筒套进柱形工件，且柱形工件在内套筒上方的高度大于需要铣削的长度，然后将质量阻尼块套在内套筒的外侧，再将外套筒套在质量阻尼块的圆筒外侧，且外套筒与内套筒在同一高度，四根短螺栓穿过外套筒，固定内套筒和质量阻尼块。

将柱形工件穿过摩擦盘的中孔后固定在机床的基座上，两个长螺栓分别插入摩擦盘的螺孔，且两根长螺栓的底部插在基座的盲孔中，调整两根长螺栓控制摩擦盘进行上下移动，使摩擦盘上表面与质量阻尼块的下表面接触。

使用本发明的可调式质量阻尼器进行的柱形零件铣削抑振方法，包括以下步骤：

步骤一、工件-阻尼器系统传递函数的实部G(iω)和虚部H(iω)为：

公式(1)中：

其中，v＝ω/ω₀,u＝m_d/m₀,f＝ω_d/ω₀,m₀,c₀,k₀分别表示工件主导模态的质量，阻尼和刚度，m_d,c_d,k_d表示阻尼器主导模态的质量，阻尼和刚度；

步骤二、铣削极限切深a_lim为：

其中：N为刀具齿数，K_t为切向切削力系数，Γ_R和Γ_I为加工系数；

步骤三、将步骤一得到的传递函数的实部和虚部带入步骤二的极限切深，确定目标函数p为：

步骤四、将柱形工件装夹固定在机床上，使用力锤和加速度传感器与其配套设备对柱形工件进行模态测试，得到工件传递函数，确定步骤一中的工件模态参数m₀,ω₀,ξ₀，通过步骤一的公式计算可得m₀,c₀,k₀；