Patentechnologieanalyse von Zhejiang mingxu: Ein starr-flexibler gekoppelter Vibrationsunterdrückungssystem für die dünnwandige Komponentenbearbeitung (Patent Nr.: ZL 2023 2 2998408.x)

Technischer Hintergrund und SchMerzpunkte der Branche

Bei der Präzisionsbearbeitung von dünnwandigen Röhrchen (wie Luft- und RauMfahrthydraulikrohre und Halbleiter-Reaktionskammern) leiden herkömmliche Ein-End-Klemmsysteme unter zwei Kernproblemen:

l Unzureichende Chatter-Unterdrückung: Die freien End-Erlebnisse erzwungenen Vibrationen mit Amplituden von 5-20 μ m unter Schneidkraftanregung (Datenquelle: CIRP Annals 2021, 70 (1), 357-360), was zu einer Oberflächenrauheit führt, die sich zu über 3,2 verschlechtert. μ M (ISO 4288 Standard);

l Ungleichgewicht der dynamischen Steifigkeit: Ein-Punkte-Unterstützung führt dazu × 10 ³ N/mm mit signifikanten Resonanzrisiken bei kritischen Geschwindigkeiten (DIN 1311 -Vibrationstheorieanalyse).

Analyse der Kerninnovation innovation

I. Multi-Grad-of-Freiedom-Vibrationssystem

1.1 Topologiestruktur mit drei Punkten Einschränkungen

Bottom Dual -Stützräder (12):

l Verwenden Sie mit Hochkohlenstoff-Chrom-Chrom-Stahl (GCR15) Radkörpern mit Krümmungsradien, die dem Außendurchmesser der Werkstück entspricht (Toleranz ± 0,02 mm), Kontaktwinkel von 60 ° ± 1 ° und optimierte Kontaktspannungen von 80-120 mPA durch die Hertzsche Kontakttheorie;

l Radwellen enthalten eckige Kontaktkugellager (7206B, Vorspannung von 50 n), wobei radialer Laufstoffe weniger als 2 μ M (ISO 492 Standard).

Oberes einstellbares Druckrad (26):

l Dynamische Vorspannkraft F = 200 anwenden ± 10N über eine Druckfeder (31) zur Kontrolle mit geschlossener Schleife;

l Druckradoberfläche Laserverkleidet mit WC-10CO-Beschichtung mit einem Reibungskoeffizienten μ ≤ 0,08 (ASTM G99 -Test).

1.2 Dynamiksteifigkeitsverbesserungsdesign

T-förmige Führungsplatte (15) und beweglicher Schlitz (14):

l Verwenden Sie H6/G5 -Anpassungen, um die horizontale Vertreibung auf weniger als 5 zu begrenzen μ m mit Pufferfedern (10) (Steifheit k = 50 n/mm ± 5%) in vertikaler Richtung;

l Die modale Analyse zeigt, dass die Eigenfrequenz erster Ordnung des Systems auf 325 Hz (98 Hz für traditionelle Strukturen) erhöht wird, wodurch typische Schneidanregungsfrequenzbänder (80-250Hz) vermieden werden.

Ii. Adaptive Force Control System

2.1 Regulierungsmechanismus mit zwei geschlossener Schleife

Axiale Vorspannungsanpassung:

l Verwenden Sie eine Bleischraube (27) mit einer Tonhöhe P = 1 mm, kombiniert mit einer Druckfeder (31), um eine Auflösung von 0,05 bis 0,2 mm zu erreichen.

l Nach der Verriegelung mit einer dritten Locknuss (29) erreicht die axiale Steifheit 2,5 × 10 ⁴ N/mM (ISO 10791-2 Tests).

Radiale dynamische Kompensation:

l Bewegliche Basis (16) mit linearen Guides (HGW25CA, Wiederholbarkeit ± 1 μ m) für ± 15 -mm -Schlaganfallkompensation;

l Verknüpfte Kontrolle mit einem Servomotor (35) mit einer Antwortzeit von weniger als 50 ms (basierend auf dem PID -Algorithmus).

2.2 Schwingsenergie -Dissipationspfad

Verbunddämpfungsstruktur:

l Anti-Rutsch-Unterlegscheiben (9) Nitril-Gummi-Metall-Laminatmaterialien verwenden (Verlustfaktor Tan δ = 0,25);

l Die Abschwingungsrate der Systemvibrationen wird auf 18 dB/s erhöht (im Vergleich zu 6 dB/s für traditionelle Strukturen, basierend auf ISO 10816-3).

Technische Parametervergleichstabelle

Typische Bearbeitungsszenario -Validierung

Fall 1: Mahlen von Dünnwandelrohre von Luft- und Raumfahrttitanlegierungen

l Unter Bedingungen von n = 3000 U/min und F = 0,1 mm/rev wird die Amplitudenkontrolle bei beibehalten ＜ 3 μ m ( ＞ 15 μ m mit traditionellen Leuchten);

l Bearbeitungsrundness -Fehler ist ≤ 2 μ M (ASME B89.3.4 Standard erfordert ≤ 5 μ M).

Fall 2: Innenwandbohrung von Halbleiter -Quarzkammern

l Bearbeitungsprozessschwingungsbeschleunigung ist ＜ 0,5 g ( ＞ 2,5 g mit traditionellen Systemen);

l Die Lebensdauer wird auf 380 Löcher/Kanten verlängert (der Branchendurchschnitt beträgt 120 Löcher/Kanten).

Dieses Patent legt ein neues Paradigma für die Vibrationsunterdrückung in der dünnwandigen Komponentenbearbeitung durch drei Haupttechnologische Wege fest: dynamische Zurückhaltung der multibodischen, adaptiven Kraft mit geschlossenem Schleifen und Verbunddämpfungsdesign. Das System durch Comsol -Multiphysik -Simulationen verifiziert, erreicht das System einen Vibrationsübertragungsverlust ＞ 15 dB innerhalb einer breiten Frequenzbande von 2000-5000 Hz und erreicht den Vibrationsunterdrückungsniveau der Aero-Engine-Blade-Bearbeitung.

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