基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置以及立式铣床的制作方法

本实用新型涉及机加工设备领域，具体而言，涉及一种基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置以及铣床。

背景技术：

目前，随着智能材料、传感技术的发展，把主动(半主动)控制思想引进切削振动控制当中，取得一定效果。应用到切削振动半主动控制的智能材料以电流变液、磁流变液为主，两种流变液体性能相似，但又有很大差别。

磁流变液现在市场已有销售，获取较为方便。不同于磁流变液，电流变液目前还处于研究阶段，相对于磁流变液研究、应用都比较缓慢，市场上基本没有销售，即使有个别试样出售，价格也要上万。相对于磁流变液，电流变液所具有的粘度、剪切应力、屈服应力只有磁流变液的三分之一，相对来说就会选择性能更优的磁流变液；电流变液的制备技术上较为困难，要用高分子材料做，先合成纳米材料，然后在配置，且成本价格较贵，只是小量制备，用于电流变液自身性能的实验研究，引入其他工程领域应用的电流变液很少；电流变效可理解为在通入电压的情况下，悬浮液体变成类固体，关键问题在于通入的电压要达到千伏级，这样就要做好绝缘措施，所以严重制约电流变液的应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置，以改善传统的铣床在工作过程中颤振导致铣加工质量低的问题。

本实用新型的目的在于提供一种立式铣床，以改善传统的铣床在工作过程中易出现颤振导致铣加工质量低的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

基于上述第一目的，本实用新型提供了一种基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置，包括固定极板、移动极板、铁芯以及励磁线圈，其中，所述铁芯的一端安装在所述移动极板上，其另一端插装在所述固定极板内，所述铁芯与所述固定极板之间形成用于容纳磁流变液的空腔，所述励磁线圈绕设在所述铁芯上，且所述励磁线圈位于所述空腔内；所述移动极板可相对于所述固定极板往复滑动。

在本实用新型较佳的实施例中，所述移动极板上设置有供螺栓穿过的安装孔。

在本实用新型较佳的实施例中，所述移动极板包括有相对设置的第一板面和第二板面，所述第二板面盖装在所述固定极板上，所述第二板面上设置有用于布置所述励磁线圈的凹陷部，所述凹陷部的沿其长度方向的一端延伸至所述移动极板的侧面。

在本实用新型较佳的实施例中，所述凹陷部包括凹槽。

在本实用新型较佳的实施例中，所述移动极板上还设置有注液孔，所述移动极板相对于所述固定极板滑动过程中所述注液孔能够与所述空腔连通。

在本实用新型较佳的实施例中，所述固定极板包括至少一个滑槽，所述滑槽的槽深方向沿垂直于所述固定极板的板面方向向内，所述铁芯位于所述滑槽内，所述铁芯相对于所述固定极板沿所述滑槽的长度方向往复滑动。

在本实用新型较佳的实施例中，所述空腔围绕所述铁芯设置。

在本实用新型较佳的实施例中，所述铁芯包括限位部以及绕设部，所述绕设部的一端固定在所述移动极板上，且另一端与所述限位部连接，所述限位部包括成对设置的两个限位面，两个所述限位面分别与所述滑槽的宽度方向的两个槽侧壁相贴合，所述滑槽的宽度方向的两个侧面与所述绕设部间隔设置，所述励磁线圈绕设在所述绕设部上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述铁芯设置有两个或者两个以上。

基于上述第二目的，本实用新型提供了一种立式铣床，包括所述的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实用新型实施例提供了一种基于磁力变液剪切工作模式的铣床减振装置，其结构简单合理，便于制造加工，安装与使用方便，同时，该铣床减振装置安装在铣床后，进行工件的铣削工作过程中工件与刀具之间有影响工件表面质量的相对运动时，通过调节铁芯上励磁线圈中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变该减振装置的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的。具体如下：

本实施例提供的基于磁流变液剪切工作模式的铣床，移动极板和固定极板为滑动连接方式，在移动极板上安装有铁芯，铁芯插装在固定极板内，铁芯与固定极板之间具有用于储放磁流变液的空腔，在固定极板和移动极板滑动时，铁芯在空腔内作对应的滑动，也即移动极板与铁芯一起相对于固定极板滑动。在铁芯上绕设有励磁线圈，励磁线圈位于空腔内。磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的工作原理：移动极板通过连接结构与工件相连，当工件与刀具之间有影响工件表面质量的相对运动时，带动移动极板上的铁芯相对于固定极板移动，这种移动使铁芯与固定极板形成的空腔内的磁流变液处于剪切工作模式，从而产生磁流变效应。通过调节铁芯上励磁线圈中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变本实用新型的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的。

本实施例提供的立式铣床包括上述的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置，具有基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的侧向示意图；

图3为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的A－A向的剖视示意图；

图4为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的B－B向的剖视示意图；

图5为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的移动极板的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的固定极板的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的应用示意图。

图标：10－固定极板；11－滑槽；30－移动极板；31－第一板面；33－第二板面；35－注液孔；37－导线孔；39－安装孔；50－铁芯；51－绕设部；53－限位部；70－励磁线圈；90－螺纹结构；100－工件。

具体实施方式

电流变液、磁流变液引进切削振动控制以来，大多数研究集中在车削、镗削、卧铣等机床方面的减振控制，用于铣床的颤振控制研究很少。

鉴于此，本实用新型设计者设计了一种基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置以及铣床，通过调节铁芯50上励磁线圈70中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变本实用新型的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置，通过在铣床上安装该减振装置，在铣削过程中，通过调节铁芯 50上励磁线圈70中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变本实用新型的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的，提高铣削的质量。

请参阅图1－图4，铣床减振装置包括有固定极板10、移动极板30、铁芯50和励磁线圈70，铁芯50安装在移动极板30上，移动极板30盖设在固定极板10上，相对于固定极板10滑动，滑动过程中，铁芯50也相对于固定极板10滑动，即铁芯50与移动极板30同步相对于固定极板10滑动。励磁线圈70绕设在铁芯50上，铁芯50与固定极板10之间具有用于储放磁流变液的空腔。实际工作过程中，在空腔内注入磁流变液，将工件100 固定在移动极板30上，将固定极板10安装在操作平台上，当工件100与刀具之间有影响工件100表面质量的相对运动时，带动移动极板30上的铁芯50在空腔内移动，这种移动使空腔内的磁流变液处于剪切工作模式，从而产生磁流变效应。通过调节铁芯50上励磁线圈70中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变本实用新型的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的。

请参阅图5，本实施例中，移动极板30设计为矩形板，能够与铣床本身的结构相匹配，便于安装在铣床的工作台上，且加工和制造方便，节省成本。移动极板30包括有四个侧面以及两个相对设置的板面，为了便于描述，两个板面分别取名为第一板面31和第二板面33，四个侧面依次首尾连接构成矩形环，两个板面分别位于矩形环的两个端口处。移动极板30 需要与工件100连接，实际安装时，可以在移动极板30上设置夹具，将工件100夹持在夹具上，夹具可以采用现有的结构，在此不进行详细说明。为了提高工件100与移动极板30的结合紧密性，工件100与移动极板30 直接采用螺纹结构90连接，工件100放置在移动极板30后，利用螺纹结构90螺接固定，操作方便可靠。进一步的，螺纹结构90为螺栓。

为了便于螺栓将工件100和移动极板30进行固定，本实施例中，在移动极板30上设置供螺栓穿过的安装孔39，安装孔39的数量按需设置，优选设置两个或者两个以上的安装孔39，提高安装的牢固性。安装孔39的排布方式优选为绕着垂直于移动极板30的中轴线设置。安装孔39优选为圆形孔，能够很好的与螺栓进行匹配。

进一步的，在移动极板30上设置有注液孔35，注液孔35的数量按需设置，使用该减振装置时，从注液孔35处将磁流变液注入。

请参阅图1和图3，进一步的，在移动极板30上设置有导线孔37，用于励磁线圈70的布设。励磁线圈70需要伸出固定极板10内的空腔，便于与外部电源连接，因此，在移动极板30上设置导线孔37，励磁线圈70位于导线孔37内，且从导线孔37内伸出。实际加工时，导线孔37设置在第二板面33上，导线孔37为凹陷部，凹陷部的一端连通空腔，另一端延伸至移动极板30的一侧面上，这样的结构设计，励磁线圈70的布设更加合理，不易暴露在视野下，不易影响整体的外观，且励磁线圈70布设在凹陷部内，不会占用外部空间。进一步的，凹陷部为凹槽，凹槽为矩形槽或者半圆形槽，凹槽的结构规整，便于加工。

铁芯50为板状，铁芯50的一侧安装移动极板30上，铁芯50的另一侧插装在固定极板10内。为了提高铁芯50与移动极板30的连接牢固性，在铁芯50的一侧上设置凸出部，凸出部嵌设在移动极板30内，实际安装时，凸出部的长度方向沿着与铁芯50接触的侧面的长度方向延伸，凸出部卡接在凹陷部内。凹陷部为矩形槽时，对应的凸出部为矩形条；凹陷部为半圆形槽，凸出部为半圆形凸起。

请参阅图5，进一步的，铁芯50包括限位部53以及绕设部51，绕设部51的一端固定在移动极板30上，且另一端与限位部53连接，限位部 53包括成对设置的两个限位面，两个限位面分别与滑槽11的宽度方向的两个槽侧壁相贴合，滑槽11的宽度方向的两个侧面与绕设部51间隔设置，励磁线圈70绕设在绕设部51上。凸出部位于绕设部51上。为了便于铁芯 50的加工，绕设部51为矩形板状，限位部53为矩形板状，绕设部51安装在限位部53的一板面上，且绕设部51的平行于其板面的中心面与限位部53的垂直于其板面的中心面位于同一平面内，进一步的，绕设部51的长度方向与限位部53的长度方向平行；在限位部53的远离绕设部51的一板面上设置有圆角。

励磁线圈70绕设在绕设部51上，励磁线圈70布设在凹陷部内，励磁线圈70的一端伸出移动极板30的侧面。

请参阅图6，铁芯50插装在固定极板10内，且在铁芯50与固定极板 10之间形成了间空腔，磁流变液注入到空腔内。为了便于铁芯50的安装，在固定极板10内设置有滑槽11，滑槽11优选为矩形槽，与铁芯50相匹配，铁芯50安装在滑槽11后，移动极板30带动铁芯50相对于固定极板 10移动，铁芯50沿着滑槽11的长度方向移动。铁芯50的限位部53与滑槽11的宽度方向的侧壁贴合，实现限位，保证铁芯50沿着滑槽11的长度方向移动。绕设部51与滑槽11的槽壁之间具有间隙，形成了用于储放磁流变液的空腔。

需要说明的是，铁芯50的数量按需设置，铁芯50的数量和滑槽11 的数量对应，一根铁芯50对应一个滑槽11，本实施例中，铁芯50设置有两根或者两根以上，每根铁芯50插装在一个滑槽11内，具体的，铁芯50 设置有四根，滑槽11设置有四条，每根铁芯50与一个滑槽11形成一组独立的磁流变液阻尼器。在实际工作过程中，根据实际情况合理选择一组或几组阻尼器进行工作。同时，在移动极板30上设置多个注液孔35，每个注液孔35与一个滑槽11连通，磁流变液的注入更加安全方便。在实际注液过程中，可以调整固定极板10和移动极板30的相对位置，便于从注液孔35处将磁流变液注入到滑槽11内。

请参阅图7，磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置的工作原理：移动极板30通过螺纹结构90与工件100相连，当工件100与刀具之间有影响工件100表面质量的相对运动时，带动移动极板30上的铁芯50在滑槽 11中移动，这种移动使磁流变液间隙内的磁流变液处于剪切工作模式，从而产生磁流变效应。通过调节铁芯50上励磁线圈70中电流的大小，改变磁流变液屈服强度，从而改变本实用新型的刚度、阻尼和固有频率等动态特性参数，最大限度降低颤振幅值，达到抑制铣削颤振的目的。

立式铣床实施例

本实施例提供了一种铣床，包括上述实施例提供的基于磁流变液剪切工作模式的铣床减振装置，减振装置安装在铣床的工作台面上。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。