Patentteknologianalys av Zhejiang Mingxu: styv-flexibel kopplad vibrationssuppressionssystem för lång axelvridning (patentnr: ZL 2024 2 1169223.6)

Teknisk bakgrund och branschsmärtpunkter

I precision av långa axelkomponenter (såsom drivaxlar och blyskruvar) lider traditionella enstaka fasta vridningsverktyg av två kärnproblem:

● Otillräckligt chatterundertryckning: Det överhängande änden av vändverktyget upplever vibrationer med amplituder som sträcker sig från 10 till 50μm under skärkraftscitation ( Källa: Int. J. Mach. Verktyg manuf. 2021, 167, 103767 ), vilket leder till en försämring av ytvågan (WT -värde) upp till 6,3 um (enligt ISO 4287 -standarder);

● Obalanserad dynamisk styvhet: Vid bearbetning av långa axlar med ett längd-till-diameterförhållande (L/D) större än 5, faller systemets modala styvhet under 800N/μm, vilket utlöser regenerativ chatter (som analyserades genom DIN 1311 vibrationsteori).

Analys av kärnteknologiska innovationer

I. Dynamisk styvhetsförbättringsarkitektur

1.1 Supportsystem med dubbla stängda slingor

Huvudstödmodul:

● Supportstången (7) är tillverkad från 40CR -släckt och härdat stål, med en extern tråd på M16 × 2 som paras med en fast mutter (8), vilket uppnår en förbelastningskraft på 1200 ± 50N;

● Genom ändlig elementanalys fastställs det optimala stödavståndet att vara L/3 (där L är längden på svängverktyget), vilket höjer den första ordningens naturliga frekvens till 245Hz (jämfört med 82Hz i traditionella strukturer).

Hjälpstabiliseringsmodul:

● Hjälphjulet (13) är konstruerat av GCR15 -lagerstål, med en kontaktvinkel på 60 ° ± 1 °. Kontaktspänningen är optimerad till 150-200MPA med Hertzian kontaktteori;

● Vibrationstestning (i enlighet med ISO 10816-3) avslöjar att under driftsförhållandena på n = 1500 rpm reduceras amplituden till 3μm (i motsats till> 15μm i traditionella strukturer).

1.2 Precisionsjusteringsmekanism

● Justeringsgängad axel (6) använder en dubbelledande trapezoidal tråd (TR20 × 4P8), som i samband med en antislipbricka (11) (med en friktionskoefficient μ = 0,12) möjliggör en mikrofoder på 0,025 mm per revolution;

● Positioneringsfästet (14) och klämt utsprång (17) använder en H7/G6 -passning, vilket uppnår en repetitiv positioneringsnoggrannhet på ± 0,005 mm.

Ii. Adaptiv vibrationssuppression topologisk design

2.1 Optimering av kraftöverföringsvägar

● Den fasta ringen (5) är utformad med en cirkulär ribbstruktur, med en väggtjockleksgradient som övergår från 8 mm till 12 mm, vilket resulterar i en 180% förbättring av böjningsstyvhet (verifierad genom ANSYS Workbench -simuleringar);

● Det rörliga spåret (4) antar en avlång håldesign (30 × 12 mm), vilket möjliggör ± 15 mm horisontell kompensation och är kompatibel med axeldiametrar som sträcker sig från φ20mm till φ80mm.

2.2 Dämpningsförbättringsstruktur

● Interiören i stödstången (7) är fylld med ett kiselbaserat dämpande lim (med en förlustfaktor tanδ = 0,35), vilket höjer vibrationsdämpningshastigheten till 22dB/s (som testats i enlighet med ISO 10816-standarder);

● Den tvärgående anslutningsplattan (15) är konstruerad av 6061-T6 aluminiumlegering, och bildar en avstämd massdämpare genom klämspåret (16) för att undertrycka högfrekvensvibrationer i intervallet 500-800Hz.

Viktiga tekniska parameterjämförelse tabell

Typiska bearbetningsscenarioverifieringar

Fall 1: Precisionsledningsskruvvridning

● Vid bearbetning av en × 2000 mm blyskruv var det kumulativa tonhöjdsfelet ≤5 um per 1000 mm (uppfyller GB/T 17587.3 -standarden);

● Verktygslivet förlängdes till 180 stycken per banbrytande (jämfört med 80 stycken per banbrytande med traditionellt verktyg).

Fall 2: Hydraulisk cylinder kolvstångbearbetning

● Ra -värdet för ytan i ytan bibehölls konsekvent vid 0,4 um (uppfyller branschkravet på ≤0,8 um);

● Bearbetningseffektiviteten förbättrades med 40% (på grund av minskad vibration, vilket möjliggjorde matningshastigheten att höjas från 0,1 mm/varv till 0,15 mm/varv).

Detta patent uppnår genombrott i vibrationsundertryckning för lång axelbearbetning genom två tekniska vägar: multikroppsdynamisk återhållsamhet och dämpande gradientdesign. Systemet har verifierats genom COMSOL multiphysics-simuleringar och minskar vibrationsenergin med 82% inom frekvensbandet på 100-1000Hz och når en vibrationsundertryckningsnivå jämförbar med den för aero-motorrotorbearbetning.

Om du vill lära dig mer, vänligen kontakta Mingxu -maskiner för att få den fullständiga patentrapporten: förfrå[email protected] .