Patentteknologianalys av Zhejiang Mingxu: ett styvt flexibelt kopplat vibrationssuppressionssystem för tunnväggig komponentbearbetning (patentnr: ZL 2023 2 2998408.x)

Teknisk bakgrund och branschsmärtpunkter

I precisionsbehandlingen av tunnväggiga rör (såsom flyg- och rymdrör och halvledarreaktionskamrar) lider traditionella enkelsnöjningssystem av två kärnproblem:

l Otillräckligt chatterundertryckning: De fria slutupplevelserna tvingade vibrationer med amplituder på 5-20 μ M Under skärkraftsexcitation (datakälla: CIRP Annals 2021, 70 (1), 357-360), vilket resulterar i ytråhet RA-värden som försämras till över 3,2 μ M (ISO 4288 Standard);

l Dynamisk styvhetsobalans: Enkelpunktsstöd gör att systemmodal styvhet är mindre än 1 × 10 ³ N/mm, med betydande resonansrisker med kritiska hastigheter (DIN 1311 vibrationsteorianalys).

Kärnteknologi innovationsanalys

I. Multidegre-av-fri-vibrationssuppressionssystem

1.1 Trepunktsbegränsningstopologistruktur

Nedre dubbla stödhjul (12):

l Använd högkolhaltig kromstål (GCR15) hjulkroppar med krökningsradier som matchar arbetsstyckets ytterdiameter (tolerans ± 0,02 mm), kontaktvinklar på 60 ° ± 1 ° och optimerade kontaktspänningar på 80-120MPA genom Hertzian kontaktteori;

l Hjulaxlar har vinkelkontaktkullager (7206B, förbelastning av 50n), med radiell körning mindre än 2 μ M (ISO 492 Standard).

Topp justerbart tryckhjul (26):

l Applicera dynamisk förbelastningskraft F = 200 ± 10n via en tryckfjäder (31) för stängd slingkraftskontroll;

l Tryckhjulets laserklädda med WC-10CO-beläggning, med en friktionskoefficient μ≤... 0,08 (ASTM G99 -testning).

1.2 Dynamisk styvhetsförbättringsdesign

T-formad styrplatta (15) och rörlig spår (14):

l Anställ H6/G5 -passningar för att begränsa horisontell förskjutning till mindre än 5 μ m, med buffertfjädrar (10) (styvhet k = 50n/mm ± 5%) i vertikal riktning;

l Modal analys visar att systemets första ordning naturliga frekvens ökas till 325Hz (98Hz för traditionella strukturer) och undviker typiska skärande excitationsfrekvensband (80-250Hz).

Ii. Adaptivt kraftkontrollsystem

2.1 Regleringsmekanism med dubbla stängda slingor

Axial förbelastningsjustering:

l Använd en blyskruv (27) med en tonhöjd p = 1 mm, i kombination med en tryckfjäder (31) för att uppnå 0,05-0,2 mm mikromatningsupplösning;

l Efter låsning med en tredje låsmutter (29) når axiell styvhet 2,5 × 10 ⁴ N/MM (ISO 10791-2 Testning).

Radiell dynamisk kompensation:

l Rörbar bas (16) utrustad med linjära guider (HGW25CA, repeterbarhet ± 1 μ m) för ± 15mm strokekompensation;

l Länkad kontroll med en servomotor (35), med en responstid på mindre än 50 ms (baserat på PID -algoritm).

2.2 Vibrationsenergispridningsväg

Kompositdämpningsstruktur:

l Anti-halkbrickor (9) Använd nitrilgummimetalllaminatmaterial (förlustfaktor Tan Δ = 0,25);

l Systemets vibrationsdämpningshastighet ökas till 18dB/s (jämfört med 6dB/s för traditionella strukturer, baserat på ISO 10816-3).

Teknisk parameterjämförelse tabell

Typiska bearbetningsscenario validering

Fall 1: Fräsning av flyg- titanlegering tunnväggiga rör

l Under förhållanden med n = 3000 rpm och f = 0,1 mm/varv upprätthålls amplitudkontroll vid ＜ 3 μ m ( ＞ 15 μ m med traditionella fixturer);

l Bearbetning av rundhet är ≤ 2 μ M (ASME B89.3.4 Standard kräver ≤ 5 μ m).

Fall 2: Innerväggborrning av halvledare kvartskamrar

l Bearbetningsprocessvibrationsacceleration är ＜ 0,5 g ( ＞ 2,5 g med traditionella system);

l Verktygslivslängden förlängs till 380 hål/kant (branschgenomsnittet är 120 hål/kant).

Detta patent etablerar ett nytt paradigm för vibrationsundertryckning i tunnväggig komponentbearbetning genom tre huvudsakliga tekniska vägar: multikodi dynamisk återhållsamhetstopologi, adaptiv kraft stängd slingkontroll och sammansatt dämpningsdesign. Systemet verifieras av Comsol Multiphysics Simulations och uppnår vibrationsöverföringsförlust ＞ 15dB inom ett brett frekvensband 2000-5000Hz och når vibrationsundertryckningsnivån för bearbetning av aero-motorblad.

Om du vill lära dig mer och köpa självsmörjande lager produkter, vänligen kontakta Mingxu -maskiner För att få den kompletta patentrapporten: undersö[email protected] .