Patentteknologianalyse af Zhejiang Mingxu: En stiv fleksibel koblet vibrationsundertrykkelsessystem til tyndvægget komponentbearbejdning (patentnr.: ZL 2023 2 2998408.x)

Teknisk baggrund og industri smertepunkter

I præcisionsbearbejdning af tyndvæggede rør (såsom rumfartshydrauliske rør og halvlederreaktionskamre) lider traditionelle enkelt-end klemmesystemer af to kerneproblemer:

l Utilstrækkelig skrav undertrykkelse: De frie endeoplevelser tvang vibrationer med amplituder på 5-20 μ m Under Cutting Force Excitation (datakilde: CIRP Annals 2021, 70 (1), 357-360), hvilket resulterer i, at overfladefremhed RA-værdier forværres til over 3.2 μ M (ISO 4288 Standard);

l Dynamisk stivhed Ubalance: Enkeltpunktsstøtte får systemets modale stivhed til at være mindre end 1 × 10 ³ N/mm, med betydelige resonansrisici ved kritiske hastigheder (DIN 1311 vibrationsteori -analyse).

Kerneteknologi innovationsanalyse

I. Multi-graders-frihedsvibrationsundertrykkelsessystem

1.1 Tre-punkts begrænsningstopologistikstruktur

Nederst dobbelt supporthjul (12):

l Brug hjullegemer med høj kulstofkromstål (GCR15) med krumningsradier, der matcher emnets ydre diameter (tolerance ± 0,02 mm), kontaktvinkler på 60 ° ± 1 ° , og optimerede kontaktspændinger på 80-120mpa gennem Hertzian-kontaktteori;

l Hjulaksler indarbejder vinkelkontaktkuglelejer (7206b, forbelastning af 50N), med radial runout mindre end 2 μ M (ISO 492 Standard).

Top justerbart trykhjul (26):

l Anvend dynamisk forudindlæst kraft f = 200 ± 10n via et trykfjeder (31) til kontrol med lukket sløjfe;

l Trykhjuloverflade Laserklædt med WC-10CO-belægning med en friktionskoefficient μ≤ 0,08 (ASTM G99 -test).

1.2 Dynamisk stivhedsforbedringsdesign

T-formet guideplade (15) og bevægelig slot (14):

l Anvend H6/G5 -pasninger for at begrænse vandret forskydning til mindre end 5 μ m, med bufferfjedre (10) (stivhed k = 50n/mm ± 5%) i den lodrette retning;

l Modal analyse viser, at systemets første ordens naturlige frekvens øges til 325Hz (98Hz for traditionelle strukturer), idet man undgår typiske klipte excitationsfrekvensbånd (80-250Hz).

Ii. Adaptivt kraftstyringssystem

2.1 Mekanisme med dobbelt-lukket loop-regulering

Aksial forudindlæst justering:

l Brug en blyskrue (27) med en tonehøjde p = 1 mm kombineret med en trykfjeder (31) for at opnå 0,05-0,2 mm mikrofodesopløsning;

l Efter låsning med en tredje låsemøtrik (29) når aksial stivhed 2,5 × 10 ⁴ N/mm (ISO 10791-2 testning).

Radial dynamisk kompensation:

l Bevægelig base (16) udstyret med lineære guider (HGW25CA, gentagelighed ± 1 μ m) for ± 15 mm slagkompensation;

l Koblet kontrol med en servomotor (35) med en responstid på mindre end 50ms (baseret på PID -algoritme).

2.2 VIBRATION ENERGY DISPATIONS STIE

Sammensat dæmpningsstruktur:

l Anti-slip-skiver (9) Brug nitrilgummimetalaminatmaterialer (tabsfaktorbrun Δ = 0,25);

l Systemvibrationsdæmpningshastighed øges til 18dB/s (sammenlignet med 6dB/s for traditionelle strukturer, baseret på ISO 10816-3).

Teknisk sammenligningstabel for parameter

Typisk bearbejdningsscenarievalidering

Sag 1: Fræsning af rumfarts titanlegering tyndvæggede rør

l Under betingelser med n = 3000 o/min og f = 0,1 mm/rev opretholdes amplitude kontrol ＜ 3 μ m ( ＞ 15 μ m med traditionelle inventar);

l Bearbejdningsrundhedsfejl er ≤ 2 μ M (ASME B89.3.4 Standard kræver ≤ 5 μ m).

Sag 2: Indvendig vægboring af halvlederkvartskamre

l Bearbejdningsprocesvibrationsacceleration er ＜ 0,5 g ( ＞ 2,5 g med traditionelle systemer);

l Værktøjets levetid udvides til 380 huller/kant (industriens gennemsnit er 120 huller/kant).

Dette patent etablerer et nyt paradigme til vibrationsundertrykkelse i tyndvægget komponentbearbejdning gennem tre vigtige teknologiske veje: multibody dynamisk begrænsningstopologi, adaptiv kraft med lukket sløjfe og sammensat dæmpningsdesign. Bekræftet af COMSOL Multiphysics Simuleringer opnår systemet vibrationsoverførselstab ＞ 15dB inden for et bredt frekvensbånd på 2000-5000Hz og når vibrationsundertrykkelsesniveauet for aero-motorbladbearbejdning.

Hvis du gerne vil lære mere og købe Selvmøringsleje Produkter, kontakt venligst Mingxu Machinery For at få den komplette patentrapport: undersø[email protected] .