技术领域
[0001] 本发明涉及机械制造技术领域，尤其是涉及一种螺旋变质量减振镗杆。
相关背景技术
[0002] 镗削加工是机械制造行业中一种重要的零件加工方法，广泛应用于航空航天、精密机械、仪器仪表和汽车制造等领域。零件的精度直接影响其使用性能和寿命。然而，在镗削加工过程中，由于冲击力，会产生振动，导致加工表面质量下降。在某些条件下，还可能发生颤振，严重影响切削过程的稳定性。刀杆和工件之间的相对振动会在加工表面留下振痕，降低零件精度，缩短刀杆寿命，甚至导致无法进行切削加工。
[0003] 镗杆广泛应用于深孔加工，但是由于其悬臂梁结构的刚度较低，当镗杆的长径比较大时，常常会出现振动问题，这不仅会影响加工精度，还可能损坏刀具。
[0004] 因此提供一种螺旋变质量减振镗杆解决上述问题。
具体实施方式
[0045] 以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0046] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0047] 如附图1‑图11所示，本发明提供了一种螺旋变质量减振镗杆，包括杆体3和设置在杆体3内部的悬臂梁4，悬臂梁4与杆体3内壁之间设置有腔体，腔体内设置有电机套筒7，电机套筒7与旋转套筒9之间根据直线轨道配合连接，直线轨道设置为4根，螺旋形盖板901与质量块8螺旋配合连接，电机套筒7的一端设置有电机套筒垫片6，电机套筒垫片6的一端设置有电机套筒压板5，电机套筒7的另一端设置有电机垫片10，电机垫片10与伺服电机的机座固定连接，伺服电机的外转子与电机套筒7固定连接，电机垫片10通过导线12与控制单元13和电源14连接。螺旋形盖板901设置在旋转套筒9的内壁上，螺旋形盖板901与设置在质量块8上的挡板801和浅槽配合，挡板801的高度与浅槽底部平齐；质量块8上设置有螺旋槽，螺旋槽设置在质量块8的左右端面之间，螺旋槽从左侧到中间设置为固定深度深槽，螺旋槽从中间到右侧设置为固定深度浅槽，深槽的底部直径大于悬臂梁4的直径，浅槽的深度小于悬臂梁4的直径，深槽的一端设置有挡板801，挡板801间隔可调节，旋转套筒9在质量块8上通过旋转来左右移动，螺旋形盖板901与螺旋槽的挡板配合形成封闭空间，把阻尼油给封闭起来，增加质量块8的质量且阻尼油在封闭空间里不会发生晃动。旋转套筒9的右端面与远离挡板的螺旋槽的端面平齐，电机垫片10的另一端面与远离挡板的螺旋槽的端面固定连接。
伺服电机设置为中空力矩伺服电机11，中空力矩伺服电机11转动带动电机套筒7按固定方向转动，旋转套筒9则会在质量块8上旋转着从左向右移动，形成前中后三种形态。由于质量块8的两端螺旋槽没有开出质量块8左右两端面，因此旋转套筒9旋转到左/右两端时就不能继续向前，通过伺服电机反转退回。
[0048] 杆体3的一端设置有刀头1，刀头1通过刀头连接件2与悬臂梁4固定连接，刀头1处设置有加速度传感器15，加速器传感器15通过导线12与控制单元13连接，导线12通道尾端设置有橡胶塞16，橡胶塞16中间有孔，方便导线12穿过，加速器传感器提取切削力的波动幅值FA与激振频率ω，控制单元13内集成控制算法。
[0049] 控制单元13内控制算法的控制方法具体包括：
[0050] S1：试切第一刀测量镗杆所受切削力时，加速度传感器提取切削力的波动幅值FA与激振频率ω；
[0051] S2：切削第二刀时将镗杆的动力学参数与切削力的波动幅值FA和激振频率ω带入动力学方程绘制振幅倍率曲线；
[0052] 镗杆的振幅倍率表示为：
[0053]
[0054] 式中A1为为主系统稳态振动幅值， Ast为静变形，ω为简谐激励力的角频率；ζ为子系统阻尼比，ω1主系统固有频率比，ω2子系统固有频率比；
[0055] 其中 表示为：
[0056]
[0057] 式中，FA为简谐力的幅值；主系统阻尼比 主系统固有频率比子系统阻尼比 子系统固有频率比 静变形
质量比 K1为主系统刚度，k2为子系统刚度。C1为主系统阻尼，c2为子系统阻尼，M1为杆体等效质量，m2为吸振器质量；
[0058] 在公式 中，FA为简谐力的幅值：
[0059] a＝(K1+k2‑M1ω2)(k2‑m2ω2)‑k22‑(C1+c2)c2ω2+c22ω2
[0060] b＝(K1+k2‑M1ω2)c2ω+(k2‑m2ω2)(C1+c2)ω+2(K1+k2)c2ω；
[0061] d＝c2ω；
[0062] h＝k2‑m2ω2；
[0063] S3：找到振幅倍率曲线的最小值点所对应的吸振块质量；
[0064] S4：通过中空力矩伺服电机旋转一定的圈数或角度来对吸振器吸振块质量进行调节，完成减振镗杆最优减振性能的调节。
[0065] 中空力矩伺服电机11可以控制旋转的角度，当中空力矩伺服电机11通电后不能用手随意转动，也起到了锁紧旋转套筒9和电机套筒7的作用，通过控制单元13来控制中空力矩伺服电机11转动的角度，电机套筒7的轴向分布有四个方形孔洞便于阻尼油通过。四个孔洞使腔体中的高密度阻尼液充满螺旋槽深槽。
[0066] 电机套筒垫片6与电机套筒7远离伺服电机的一端面同心连接，通过电机套筒压板5把电机套筒7轴向的运动固定，电机套筒压板5的内圆部分与质量块8重合并用螺栓固定，电机套筒压板5的外圆部分和与电机套筒垫片6之间设置有间隙，不会妨碍电机套筒7的旋转。
[0067] 旋转套筒9的材质为轻质量件，设置为碳纤维或钛金属。选用轻质量件是为了减小旋转套筒9左右移动时对悬臂梁4刚度的影响，旋转套筒9在最右边时，悬臂梁4的刚度最小，反之最大。选用轻质量件就是减小它的影响。
[0068] 电机套筒7、旋转套筒9、电机套筒压板5和电机套筒垫片6均设置在悬臂梁4上，腔体内加注高密度阻尼油。首先加入阻尼油当吸振器上下振动时可以提供一个阻尼力，其次高密度的阻尼油可以通过旋转套筒快速调节吸振器质量，吸振器吸振块质量的大小对吸振性能的影响很大，通过旋转套筒9向左移动使高密度的阻尼油锁在旋转套筒9与质量块8螺旋较深处的挡板形成的一个一个的密闭空间里，阻尼油不会由于操作产生晃动，越向左移动锁住的质量越大，实现对吸振块质量的调节，从而实现对减振镗杆减振性能的调节。
[0069] 因此，本发明采用上述一种螺旋变质量减振镗杆，通过调节吸振器质量对减振镗杆的减振性能进行调节，从而实现最优减振的目的。
[0070] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
