Analisis Teknologi Paten Zhejiang Mingxu: Sistem Penekanan Getaran Tambah Kaku yang Kaku untuk Pemesinan Komponen Dinding Tipis (No. Paten: ZL 2023 2 2998408.x)

Latar belakang teknis dan titik nyeri industri

DalaM perMesinan presisi tabung berdinding tipis (seperti tabung hidrolik aerospace dan ruang reaksi semikonduktor), sistem penjepit ujung tunggal tradisional menderita dua masalah inti:

l Penindasan obrolan yang tidak mencukupi: Pengalaman akhir bebas getaran paksa dengan amplitudo 5-20 μ m di bawah eksitasi gaya pemotongan (sumber data: CIRP Annals 2021, 70 (1), 357-360), menghasilkan nilai Ra kekasaran permukaan yang memburuk hingga di atas 3.2 μ M (standar ISO 4288);

l Ketidakseimbangan Kekakuan Dinamis: Dukungan Single Point menyebabkan kekakuan modal sistem kurang dari 1 × 10 ³ N/mm, dengan risiko resonansi yang signifikan pada kecepatan kritis (analisis teori getaran DIN 1311).

Analisis Inovasi Teknologi Inti

I. Sistem penindasan getaran multi-derajat-kebebasan

1.1 Struktur topologi kendala tiga poin

Roda Dukungan Ganda Bawah (12):

l Memanfaatkan baja kromium karbon tinggi (GCR15) Badan roda dengan radivature Radii r yang cocok dengan diameter luar benda kerja (toleransi ± 0,02mm), kontak sudut 60 ° ± 1 ° , dan mengoptimalkan tekanan kontak 80-120mpa melalui teori kontak Hertzian;

l Poros roda menggabungkan bantalan bola kontak sudut (7206b, preload 50n), dengan runout radial kurang dari 2 μ M (standar ISO 492).

Roda tekanan yang dapat disesuaikan atas (26):

l Terapkan Dynamic Preload Force F = 200 ± 10n melalui pegas tekanan (31) untuk kontrol gaya loop tertutup;

l Laser permukaan roda tekanan-berlapis dengan lapisan WC-10CO, dengan koefisien gesekan μ≤ 0,08 (pengujian ASTM G99).

1.2 Desain Peningkatan Kekakuan Dinamis

Pelat pemandu berbentuk T (15) dan slot yang dapat dipindahkan (14):

l Menggunakan H6/G5 yang cocok untuk membatasi perpindahan horizontal menjadi kurang dari 5 μ M, dengan pegas buffer (10) (kekakuan k = 50n/mm ± 5%) dalam arah vertikal;

l Analisis modal menunjukkan bahwa frekuensi alami orde pertama sistem meningkat menjadi 325Hz (98Hz untuk struktur tradisional), menghindari pita frekuensi eksitasi pemotongan khas (80-250Hz).

Ii. Sistem Kontrol Kekuatan Adaptif

2.1 mekanisme regulasi loop ganda

Penyesuaian Preload Axial:

l Manfaatkan sekrup timbal (27) dengan pitch P = 1mm, dikombinasikan dengan pegas tekanan (31) untuk mencapai resolusi umpan mikro 0,05-0.2mm;

l Setelah dikunci dengan warga kunci ketiga (29), kekakuan aksial mencapai 2,5 × 10 ⁴ N/mM (pengujian ISO 10791-2).

Kompensasi Dinamis Radial:

l Basis bergerak (16) yang dilengkapi dengan panduan linier (HGW25CA, pengulangan ± 1 μ m) untuk ± Kompensasi stroke 15mm;

l Kontrol terkait dengan motor servo (35), dengan waktu respons kurang dari 50 ms (berdasarkan algoritma PID).

2.2 Jalur disipasi energi getaran

Struktur redaman komposit:

l Mesin cuci anti-slip (9) Memanfaatkan bahan laminasi logam karet nitril (faktor kehilangan tan δ = 0,25);

l Tingkat atenuasi getaran sistem meningkat menjadi 18dB/s (dibandingkan dengan 6dB/s untuk struktur tradisional, berdasarkan ISO 10816-3).

Tabel Perbandingan Parameter Teknis

Validasi skenario pemesinan yang khas

Kasus 1: Penggilingan Tabung Tipis Titanium Aerospace Titanium

l Dalam kondisi n = 3000rpm dan f = 0,1mm/rev, kontrol amplitudo dipertahankan pada ＜ 3 μ m ( ＞ 15 μ m dengan perlengkapan tradisional);

l Kesalahan bulat pemesinan adalah ≤ 2 μ M (ASME B89.3.4 Standar membutuhkan ≤ 5 μ M).

Kasus 2: Pengeboran Dinding Dalam Semikonduktor Quartz Chambers

l Percepatan getaran proses pemesinan adalah ＜ 0,5g ( ＞ 2.5g dengan sistem tradisional);

l Kehidupan alat diperluas ke 380 lubang/tepi (rata -rata industri adalah 120 lubang/tepi).

Paten ini menetapkan paradigma baru untuk penekanan getaran dalam pemesinan komponen berdinding tipis melalui tiga jalur teknologi utama: topologi pengekangan dinamis multibody, kontrol loop tertutup gaya adaptif, dan desain redaman komposit. Diverifikasi dengan simulasi multiphisika comsol, sistem mencapai kehilangan transmisi getaran ＞ 15dB dalam pita frekuensi luas 2000-5000Hz, mencapai tingkat penindasan getaran pemesinan blade engine aero.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut dan membeli Bantalan pelumasan diri Produk, silakan hubungi Mesin Mingxu Untuk mendapatkan laporan paten lengkap: [email protected] .