[发明专利]刚度与阻尼可调式减振镗杆及控制方法

说明书

刚度与阻尼可调式减振镗杆及控制方法，属于金属切削加工技术领域，本发明为解决镗杆振动控制的问题。本发明减振镗杆包括镗杆、刀头连接件、悬臂梁、质量块、铁块和电磁铁，镗杆设置有前端开口空腔，该空腔的前端开口处设置有刀头连接件，悬臂梁的固定端设置于刀头连接件内壁中心点，质量块为具有中心通孔的圆柱形，质量块左端套设在悬臂梁的悬空端，并可沿悬臂梁轴向移动，质量块右端面设置铁块，电磁铁与铁块同轴相对设置，且二者之间存在轴向间隙，电磁铁通电后与铁块之间产生吸力，进而实现阻尼减振，通过控制电磁铁两端电压值来调节阻尼大小。

技术领域

本发明涉及镗杆减振技术，属于金属切削加工技术领域。

背景技术

在金属切削加工中，内孔加工约占加工总量的33％。20世纪以前，超深孔加工技术多应用于保密的军工领域，且因加工难度大，加工成本高而闻名于整个制造业。进入21世纪后，随着科学技术的飞速发展，超深孔类零件在军用、民用领域得到了广泛的应用，其中多涉及关系国防与民生的军工、航空航天、能源装备等重大领域。

镗杆广泛应用于深孔加工。然而，由于镗杆悬臂梁结构的刚度较低，当镗杆长径比较大时，经常会发生振动。且在镗削加工过程中，由于镗杆需要伸入到工件内部进行加工，工作条件封闭无法直接观测到镗杆实时的加工状态，镗杆和工件的接触在振动、切削热和切削力的作用下较为复杂，而镗杆的加工状态较差时，会对工件的表面质量造成损害，对工件的尺寸精度以及镗床的加工效率产生一定的影响。

发明内容

本发明目的是为了解决镗杆振动控制的问题，提出了一种刚度与阻尼可调式减振镗杆及控制方法。

本发明所述刚度与阻尼可调式减振镗杆，包括镗杆6、刀头连接件2、悬臂梁3、质量块4、铁块5和电磁铁7，

镗杆6设置有前端开口空腔，该空腔的前端开口处设置有刀头连接件2，悬臂梁3的固定端设置于刀头连接件2内壁中心点，质量块4为具有中心通孔的圆柱形，质量块4左端套设在悬臂梁3的悬空端，并可沿悬臂梁3轴向移动，质量块4右端面设置铁块5，

电磁铁7与铁块5同轴相对设置，且二者之间存在轴向间隙，电磁铁7通电后与铁块5之间产生吸力，进而实现阻尼减振，通过控制电磁铁7两端电压值来调节阻尼大小。

优选地，还包括质量块锁定单元12，所述质量块锁定单元12为压电伸缩结构，质量块锁定单元12包括周向均布的四组单元，每个单元包括安装座、压电晶体和弧形压头，安装座固定在质量块4的左端面上，压电晶体固定于安装座上，压电晶体的端部设置有弧形压头，压电晶体通电或断电引起伸缩变化，进而带动弧形压头顶压或离开悬臂梁3，实现抱紧或松开悬臂梁3操作。

优选地，还包括伸缩杆8、滑块9、丝杆10和步进电机11，

镗杆6尾端内部设置有尾端空腔，尾端空腔和前端开口空腔之间的镗杆设有连通孔，伸缩杆8插入该连通孔且两端从孔中伸出，伸缩杆8的首端与电磁铁7螺纹连接，伸缩杆8的尾端与滑块9的首端连接，滑块9的尾端套设在丝杆10上，步进电机11设置在镗杆6的尾端，步进电机11通过丝杆10驱动滑块9在尾端空腔内左右移动。

优选地，伸缩杆8具有轴向走线腔、两端具有进线通孔，尾端空腔的侧壁具有出线孔；

电磁铁7的电线和质量块锁定单元12的电线通过伸缩杆8首端的进线通孔、轴向走线腔、尾端的进线通孔进入尾端空腔，再从尾端空腔的出线孔引至镗杆外部。

优选地，电磁铁7与铁块5的轴向间隙选取为1mm。

本发明还提供另一个技术方案：一种镗杆刚度调节控制方法，该方法为：

S1、质量块锁定单元12松开悬臂梁3，电磁铁7断电；

S2、步进电机11工作，推动滑块9向左移，通过伸缩杆8带动电磁铁7向左移；