Analýza patentovej technológie Zhejiang Mingxu: rigidný flexibilný systém potlačenia vibrácií pre dlhé otáčanie hriadeľa (patent č.: ZL 2024 2 1169223.6)

Technické pozadie a body bolesti v priemysle

Pri presnom otáčaní komponentov s dlhým hriadeľom (napríklad hnacie hriadele a olovené skrutky) tradičné nástroje s pevnými otáčaním jedného konca trpia dvoma jadrovými problémami:

● Nedostatočné potlačenie chatovania: Previslý koniec nástroja na otáčanie prežíva vibrácie s amplitúdmi v rozmedzí od 10 do 50 μm pri excitácii reznej sily ( Zdroj: int. J. Mach. Nástroje manuf. 2021, 167, 103767 ), čo vedie k zhoršeniu povrchovej zlnenia (hodnota WT) do 6,3 μm (podľa noriem ISO 4287);

● Nerovnovávacia dynamická tuhosť: Pri obrábaní dlhých hriadeľov s pomerom dĺžky k priemeru (L/D) väčšie ako 5, modálna tuhosť systému klesá pod 800N/μm, čím spúšťa regeneratívne chatovanie (ako sa analyzuje pomocou teórie vibrácií DIN 1311).

Analýza základných technologických inovácií

I. Viacstupňová architektúra dynamickej tuhosti

1.1 Systém podpory s dvoma zatvorenými slučkami

Hlavný podporný modul:

● Podporná tyč (7) je vyrobená z 40CR Clested a temperovanej ocele, ktorá obsahuje vonkajšie vlákno M16 × 2, ktoré sa spája s pevnou matičkou (8), čím sa dosiahne predbežná sila 1200 ± 50N;

● Prostredníctvom analýzy konečných prvkov je optimálny podpora určený na L/3 (kde L je dĺžka otáčania nástroja), čím zvyšuje prirodzenú frekvenciu prvého poriadku na 245 Hz (v porovnaní s 82 Hz v tradičných štruktúrach).

Modul pomocného stabilizácie:

● Pomocné podporné koleso (13) je skonštruované z ložnej ocele GCR15 s kontaktným uhlom 60 ° ± 1 °. Kontaktné napätie je optimalizované na 150-200MPA pomocou teórie Hertzian Contact Teória;

● Testovanie vibrácií (v súlade s ISO 10816-3) ukazuje, že za prevádzkových podmienok n = 1500 ot./min sa amplitúda zníži na 3 μm (na rozdiel od> 15 μm v tradičných štruktúrach).

1.2 Mechanizmus úpravy presnosti

● Nastavovací závitový hriadeľ (6) využíva lichobežné vlákno s dvojitou vodou (TR20 × 4P8), ktorá v spojení s protišmykovou podložkou (11) (s koeficientom trenia μ = 0,12) umožňuje rýchlosť mikroflikovania 0,025 mm na revolúciu;

● Držiak na polohovanie (14) a upínacie vyčnievanie (17) využívajú prispôsobenie H7/G6, čím sa dosiahne opakovaná presnosť umiestnenia ± 0,005 mm.

II. Topologický dizajn adaptívneho potlačenia vibrácií

2.1 Optimalizácia cesty prenosu prenosu

● Pevný krúžok (5) je navrhnutý s kruhovou rebrovanou štruktúrou s gradientom hrúbky steny, ktorý prechádza z 8 mm na 12 mm, čo vedie k 180% zlepšeniu tuhosti ohybu (overené prostredníctvom simulácií Workbench ANSYS);

● Pohyblivý slot (4) prijíma podlhovastý dizajn dier (30 × 12 mm), čo umožňuje ± 15 mm horizontálnej kompenzácie a je kompatibilný s priemermi hriadeľa od φ20 mm do φ80 mm.

2.2 Štruktúra zvýšenia tlmenia

● Interiér podpornej tyče (7) je naplnený tlmením na báze kremíka (so stratovým faktorom TanA = 0,35), čím sa zvýši rýchlosť útlmu vibrácií na 22 dB/s (ako je testované v súlade s normami ISO 10816);

● Priečna spojovacia doska (15) je skonštruovaná z hliníkovej zliatiny 6061-T6, ktorá vytvára vyladený hmotnostný tlmič cez upínacie sloty (16), aby sa potlačili vysokofrekvenčné vibrácie v rozsahu 500-800 Hz.

Tabuľka porovnávania technických parametrov

Typické overovanie scenára obrábania

Prípad 1: Presná otočná skrutka

● Pri obrábaní vodnej skrutky A φ50 × 2000 mm bola kumulatívna chyba tónu ≤ 5 μm na 1 000 mm (splnenie štandardu GB/T 17587.3);

● Životnosť nástroja sa rozšírila na 180 kusov na reznú hranu (v porovnaní s 80 kusmi na rezanie s tradičným náradím).

Prípad 2: Ovládanie piestovej tyče hydraulického valca

● Hodnota drsnosti povrchu RA sa neustále udržiavala na 0,4 μm (splnenie priemyselnej požiadavky ≤0,8 μm);

● Účinnosť obrábania sa zlepšila o 40% (v dôsledku znížených vibrácií, čo umožnilo zvýšenie rýchlosti posuvu z 0,1 mm/rev na 0,15 mm/rev).

Tento patent dosahuje prielomy v potláčaní vibrácií pri obrábaní dlhých hriadeľa dvoma technologickými dráhami: Dynamic Dynamic Ošliaty a dizajn gradientov viacerých látok. Systém, overený prostredníctvom simulácií Comsol Multifysics, redukuje vibračnú energiu o 82% v rámci frekvenčného pásma 100-1 000 Hz, čím dosiahne úroveň potlačenia vibrácií porovnateľnú s aero motorom obrábania rotora.

Ak sa chcete dozvedieť viac, kontaktujte mašinériu Mingxu a získajte úplnú patentovú správu: [email protected] .