变阻尼减振镗杆减振机理与振动控制研究
深孔镗削加工过程中镗杆处于悬臂状态，随着悬伸的增加其刚度会有所降低，在加工过程中容易产生振动，这种情况会对加工质量和加工效率产生严重影响。因此镗削加工的振动控制是当前需要解决的关键问题。要想提高镗削加工零件的表面质量，对加工过程中镗杆状态实时监测和振动控制就显得非常重要。本文提出一种变阻尼减振镗杆，对镗削刀具进行相应的功能集成。 通过对镗削加工过程中镗杆的自激振动的分析，得到镗杆加工过程中的振动规律，对摩擦和速度反馈引起的负阻尼效应进行研究。通过MATLAB软件分析了镗杆在振动作用下的镗削力模型，结果分析得出在子系统中不同的质量、刚度和阻尼都会对振动产生影响，但综合考虑阻尼相对于其他两个参数而言更易于调节，因此本文选择变阻尼减振镗杆进行设计。 设计变阻尼减振镗杆的结构，分析镗杆的动力学模型，对变阻尼吸振器的结构进行设计分析。分析刚度、质量和阻尼对吸振器性能的影响，结果得出吸振器刚度与悬伸成反比，吸振器质量与吸振器刚度成反比，吸振器的电压与阻尼成正比。通过ANSYS仿真软件对其产生的磁场进行静态和动态仿真分析，得出随着质量块与励磁线圈之间距离的减小和励磁线圈供电电压的增大质量块的受力逐渐增大，且振动衰减速率也随之提升。 通过对减振镗杆的感知与控制系统进行设计，提出感知与控制系统的技术要求。对感知与控制系统的工作流程及硬件选择进行介绍，然后分别对振动状态感知和振动控制流程进行分析，最后搭建基于LabVIEW的系统平台。通过平台的功能实现变阻尼减振镗杆的系统管理、数据采集、数据回放、信号分析，振动控制等功能。 进行变阻尼减振镗杆性能测试实验。首先搭建变阻尼吸振器性能测试实验平台，对不同情况下变阻尼吸振器的性能进行验证，然后对实验结果进行分析，最终选择变阻尼吸振器的悬臂梁直径为4mm、质量块质量为0.6Kg、气隙长度为0.3mm。将装配好的变阻尼减振镗杆进行性能测试，在不同切削参数情况下对镗杆的状态感知与振动控制的性能进行验证，其中一组对比实验结果表明振动控制后镗杆的振动加速度最大值减小了约34.7%。本文的研究在镗杆减振方面具有一定的指导意义，为镗杆设计提供了新思路。
镗削加工;减振镗杆;变阻尼吸振器;振动控制;切削参数
哈尔滨理工大学
硕士
机械工程
刘强
2022
中文
TG53;TG502.31
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）