Patenttechnologieanalyse van Zhejiang Mingxu: een rigide gekoppeld trillingsonderdrukkingssysteem voor dunwandige componentbewerking (Patent nr.: ZL 2023 2 2998408.x)

Technische achtergrond en pijnpunten in de industrie

In de precisiebewerking van buizen Met dunne wanden (zoals hydraulische buizen voor ruiMtevaart en halfgeleiderreactiekamers), lijden traditionele single-end klemsystemen aan twee kernproblemen:

l Onvoldoende geklets onderdrukking: de vrije eindvaringen Geforceerde trillingen met amplitudes van 5-20 μ M onder snijkrachtexcitatie (gegevensbron: CIRP Annals 2021, 70 (1), 357-360), wat resulteert in RA-waarden van oppervlakte-ruwheid verslechteren tot boven 3,2 μ M (ISO 4288 -standaard);

l Dynamische stijfheidonbalans: Single-Point Support zorgt ervoor dat systeemmodale stijfheid minder is dan 1 × 10 ³ N/mm, met significante resonantierisico's bij kritieke snelheden (DIN 1311 Vibratatietheorie -analyse).

Analyse van kerntechnologie -innovatie

I. Multi-graad-of-freedom trillingsonderdrukkingssysteem

1.1 Topologiestructuur met drie punten

Bottom Dual Support Wheels (12):

l Gebruik met hoge koolstofstaal (GCR15) wiellichamen met krommingstralen die overeenkomen met de buitendiameter van de werkstuk (tolerantie ± 0,02 mm), contacthoeken van 60 ° ± 1 ° en geoptimaliseerde contactspanningen van 80-120MPa via de Hertziaanse contacttheorie;

l Wielschachten bevatten hoeklagers met hoekcontact (7206b, voorbelasting van 50N), met radiale uitloop minder dan 2 μ M (ISO 492 -standaard).

Bovenste verstelbaar drukwiel (26):

l Pas dynamische voorspellingen toe F = 200 toe ± 10N via een drukveer (31) voor krachtige krachtcontrole;

l Drukwieloppervlak laser bekleed met WC-10CO-coating, met een wrijvingscoëfficiënt μ≤ 0,08 (ASTM G99 -testen).

1.2 Dynamische stijfheidsverbeteringsontwerp

T-vormige geleidplaat (15) en beweegbare slot (14):

l Gebruik H6/G5 -passen om de horizontale verplaatsing te beperken tot minder dan 5 μ M, met bufferveren (10) (stijfheid k = 50n/mm ± 5%) in verticale richting;

l Modale analyse toont aan dat de natuurlijke frequentie van het systeem de eerste-orde wordt verhoogd tot 325Hz (98Hz voor traditionele structuren), waardoor typische snijxcitatiefrequentiebanden (80-250Hz) worden vermeden.

II. Adaptief krachtcontrolesysteem

2.1 Dubbele gesloten lusregulatiemechanisme

Axiale vooraf laadaanpassing:

l Gebruik een loodschroef (27) met een steek P = 1 mm, gecombineerd met een drukveer (31) om een ​​resolutie van 0,05-0,2 mm micro-feed te bereiken;

l Na het vergrendelen met een derde vergrendeling (29), bereikt axiale stijfheid 2,5 × 10 ⁴ N/mM (ISO 10791-2 testen).

Radiale dynamische compensatie:

l Beweegbare basis (16) uitgerust met lineaire gidsen (HGW25CA, herhaalbaarheid ± 1 μ m) voor ± 15 mm slagcompensatie;

l Gekoppelde regeling met een servomotor (35), met een responstijd van minder dan 50 ms (gebaseerd op PID -algoritme).

2.2 Vibratie -energiedissipatiepad

Samengestelde dempingsstructuur:

l Antislip-sluitringen (9) gebruiken nitril rubberen metaal laminaatmaterialen (verliesfactor tan δ = 0,25);

l Systeemtrillingsverzwakkingssnelheid wordt verhoogd tot 18 dB/s (vergeleken met 6dB/s voor traditionele structuren, gebaseerd op ISO 10816-3).

Technische parametervergelijkingstabel

Typische validatie van het bewerkingsscenario

Geval 1: Frezen van titaniumlegering van de ruimtevaart dunne muurbuizen

l Onder omstandigheden van n = 3000 tpm en f = 0,1 mm/rev, wordt amplitude -regeling gehandhaafd op ＜ 3 μ m ( ＞ 15 μ m met traditionele armaturen);

l Rondheidsfout van bewerking is ≤ 2 μ M (ASME B89.3.4 Standaard vereist ≤ 5 μ M).

Case 2: Binnenwandboren van halfgeleider kwarts kamers

l Bewerkingsproces trillingsversnelling is ＜ 0,5 g ( ＞ 2.5G met traditionele systemen);

l De levensduur van het gereedschap wordt verlengd tot 380 gaten/rand (het industriële gemiddelde is 120 gaten/rand).

Dit octrooi vormt een nieuw paradigma voor trillingsonderdrukking in dunwandige componentbewerking door drie belangrijke technologische routes: multibody dynamische beperkingstopologie, adaptieve kracht gesloten luscontrole en composietdempingontwerp. Geverifieerd door COMSOL Multiphysics -simulaties, bereikt het systeem verlies van trillingstransmissie ＞ 15dB binnen een brede frequentieband van 2000-5000Hz, die het trillingsonderdrukkingsniveau van aero-engine mesbewerking bereikt.

Als u meer wilt weten en kunt kopen Zelfvermindering van lager Producten, neem contact op Mingxu -machines Om het volledige patentrapport te verkrijgen: [email protected] .