Patenttechnologieanalyse van Zhejiang Mingxu: rigide-flexibel gekoppeld trillingsonderdrukkingssysteem voor lange schacht (octrooi nr.: ZL 2024 2 1169223.6)

Technische achtergrond en pijnpunten in de industrie

In de precisie-draaien van lange ascomponenten (zoals aandrijfassen en loodschroeven), lijden traditionele single-end vaste draaigereedschappen aan twee kernproblemen:

● Onvoldoende geklets onderdrukking: het overhangende uiteinde van de draaigereedschap ervaart trillingen met amplitudes variërend van 10 tot 50 μm onder excitatie van snijkrachten ( Bron: int. J. Mach. Tools manuf. 2021, 167, 103767 ), wat leidt tot een verslechtering van oppervlaktegolijn (WT -waarde) tot 6,3 urn (volgens ISO 4287 -normen);

● Onevenwichtige dynamische stijfheid: bij het bewerken van lange assen met een verhouding tussen lengte/diameter (L/D) groter dan 5, daalt de modale stijfheid van het systeem onder de 800N/μm, het activeren van regeneratief chatter (zoals geanalyseerd door din 1311 vibratietheorie).

Analyse van kerntechnologische innovaties

I. Multi-fase dynamische stijfheidsverbetering architectuur

1.1 Duble-gesloten lussteunsysteem

Hoofdondersteuningsmodule:

● De ondersteuningsstaaf (7) is vervaardigd van 40CR gebluste en gehard staal, met een externe draad van M16 × 2 die poort met een vaste moer (8), waardoor een voorbelastkracht van 1200 ± 50n wordt bereikt;

● Door middel van eindige elementanalyse wordt de optimale ondersteuningsafstand bepaald als L/3 (waarbij L de lengte van het draaigereedschap is), waardoor de natuurlijke frequentie van de eerste orde tot 245 Hz wordt verhoogd (vergeleken met 82Hz in traditionele structuren).

Hulpstabilisatiemodule:

● Het hulpondersteuningswiel (13) is gebouwd uit GCR15 -lagerstaal, met een contacthoek van 60 ° ± 1 °. De contactstress is geoptimaliseerd tot 150-200 mpa met behulp van de Hertzian Contact Theory;

● Vibratietests (in overeenstemming met ISO 10816-3) onthult dat, onder bedrijfsomstandigheden van n = 1500 tpm, de amplitude wordt gereduceerd tot 3μM (in tegenstelling tot> 15 μm in traditionele structuren).

1.2 Precisie -aanpassingsmechanisme

● De aanpassingsas met schroefdraad (6) maakt gebruik van een trapeziumvormige draad met dubbele lood (TR20 × 4P8), die, in combinatie met een antislipring (11) (met een wrijvingscoëfficiënt μ = 0,12), een micro-feedsnelheid van 0,025 mm per revolutie mogelijk maakt;

● De positioneringsbeugel (14) en de klemuitsteeksel (17) maken gebruik van een H7/G6 -pasvorm, waardoor een repetitieve positioneringsnauwkeurigheid van ± 0,005 mm wordt bereikt.

II. Adaptieve trillingsonderdrukking Topologisch ontwerp

2.1 Optimalisatie van krachttransmissiepad

● De vaste ring (5) is ontworpen met een cirkelvormige geribbelde structuur, met een wanddikte -gradiënt die overgaat van 8 mm naar 12 mm, wat resulteert in een 180% verbetering van de buigstijfheid (geverifieerd door ANSYS Workbench -simulaties);

● Het beweegbare slot (4) neemt een langwerpig gatontwerp (30 × 12 mm) aan, waardoor ± 15 mm horizontale compensatie mogelijk is en compatibel is met asdiameters variërend van φ20 mm tot φ80 mm.

2.2 Dempingverbeteringsstructuur

● Het interieur van de ondersteuningsstaaf (7) is gevuld met een op silicium gebaseerde demping-lijm (met een verliesfactor TANδ = 0,35), waardoor de trillingsverzwakkingssnelheid wordt verhoogd tot 22dB/s (zoals getest in overeenstemming met ISO 10816-normen);

● De transversale verbindingsplaat (15) is geconstrueerd uit 6061-T6 aluminiumlegering, waardoor een afgestemde massamoter wordt gevormd door de klemsleuf (16) om hoogfrequente trillingen in het bereik van 500-800Hz te onderdrukken.

Belangrijkste technische parametervergelijkingstabel

Typische verificatie van bewerkingsscenario

Geval 1: Precisiekloodschroef draaien

● Bij het bewerken van een φ50 × 2000 mm loodschroef was de cumulatieve toonhoogtefout ≤5μm per 1000 mm (voldaan aan de GB/T 17587.3 -standaard);

● De levensduur van het gereedschap werd verlengd tot 180 stuks per snijrand (vergeleken met 80 stuks per snijrand met traditionele gereedschap).

Case 2: Hydraulische cilinderzuiger staafbewerking

● De RA -waarde van de oppervlakteruwheid werd consequent gehandhaafd op 0,4 μm (voldoet aan de industrie -eis van ≤0,8 μm);

● Bewerkingsefficiëntie werd verbeterd met 40% (vanwege verminderde trillingen, waardoor de voedingssnelheid kon worden verhoogd van 0,1 mm/REV tot 0,15 mm/REV).

Dit octrooi bereikt doorbraken in trillingsonderdrukking voor lange schachtbewerking door twee technologische paden: dynamische multibody dynamische terughoudendheid en demping gradiëntontwerp. Geverifieerd door COMSOL multiphysics-simulaties, vermindert het systeem trillingsergie met 82% binnen de frequentieband van 100-1000H

Als u meer wilt weten, neem dan contact op met Mingxu Machinery om het volledige patentrapport te verkrijgen: [email protected] .