一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置的制作方法

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置。

背景技术：

深孔加工一直是机械制造技术中重要的组成部分，同时也是难点之一。其中加工时需要孔加工的已经占到了全部机械加工的三分之一左右了，而这些孔加工中有40％左右的是做深孔加工的。所谓深孔，一般指孔深度与孔直径之比大于5的孔。深孔加工技术最早应用于军事器械的生产，如：枪管、炮管等，同时也使得该技术因涉及军事领域而处于封闭发展。随着经济和科技不断发展，深孔加工技术也逐渐转向民用方面，主要应用在能源开采、汽车制造、机床制造、航空航天等行业中。深孔加工过程中面临难度高、工作量大的问题，并且成为机械加工中较关键的问题。同时随着时代不断的进步发展，各类产品的更替周期缩短，且强度和硬度较高的新型难加工材料层出不穷，所以对深孔加工时的加工质量和效率甚至刀具的耐用程度都有了更加苛刻的要求。在深孔的加工过程中，振动的形式一般存在三种：自由振动、强迫振动和颤振。一般情况下，自由振动或者强迫振动采用消除外部激振源的方法可进行抑制，该方法甚至可以达到消除的效果，然而颤振却难以抑制，长久以来都困扰深孔加工技术的发展。在深孔加工的过程中，颤振的发生不仅降低加工效率、刀具损坏、机床加速磨损，而且对加工人员的健康带来不利影响。全面掌握深孔加工过程中颤振产生的机理并对颤振进行有效抑制，对改善加工质量以及降低废品率具有重要的现实意义。针对目前加工深孔过程中颤振难以抑制的问题，特此开发了一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术中出现的问题，提供一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置，该装置使用带有磁流变材料的装置抑制颤振，利用弹性模量随磁场变化而变化的特性来改变切削系统的支撑刚度和阻尼特性，可控性较好且响应迅速，可以达到较好的减震效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置，包括支撑套、电磁发生机构、端盖和磁流变液材料，所述电磁发生机构设置在支撑套内，所述电磁发生机构包括电磁线圈和空心电磁铁芯，所述空心电磁铁芯的开有2个环形凹糟，所述凹糟内缠绕电磁线圈，所述空心电磁铁芯中部还分别对称开有2组通孔，每组通孔包括2个注入孔，所述注入孔攻有内螺纹，所述端盖中部开有和加工件对应的通孔，所述支撑套后端与端盖螺栓连接。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的铁芯两端在与支撑套和端盖接触处分别设置有密封圈。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的支撑套与其中一个注入孔的对应处开有通孔。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的注入孔内设置有支撑螺钉，所述支撑螺钉与注入孔螺纹连接。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的支撑套前端小颈处设置有钻杆，所述钻杆与小颈处通孔使用固定螺钉连接。

本发明所具有的有益效果：

1.本发明采用挤压和剪切模式，利用弹性模量随磁场变化而变化的特性来改变切削系统的支撑刚度和阻尼特性，可控性较好且响应迅速，可以达到较好的减震效果。

2.本发明采用变刚度的方法实现对颤振的抑制，该方法可以从颤振的源头对其进行抑制，所以可以实现对颤振的快速抑制，进而保证工件的加工质量。

3.本发明采用支撑刚度可控型结构，该结构可以保证较好可控性的前提下，使装置结构体积较小。较小的体积使得该装置可以安装在靠近钻头端的一次，从而提高颤振抑制效果。

4.本发明不仅可以实现变刚度而且可以实现变阻尼，在变刚度和变阻尼的双重作用下，可以为钻杆提供支撑作用，提高颤振的抑制效果和抑制速度。而且磁流变液颤振抑制装置同时具有结构简单、便于安装和保养、成本较低、适用性较好的特点。由于磁流变液材料并不是连续不断的工作，所以可以保证磁流变液材料的使用寿命，从而降低成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、支撑套；2、密封圈；3、空心电磁铁芯；4、电磁线圈；5、注入孔；6、支撑螺钉；7、连接螺钉；8、端盖；9、线圈通孔；10、磁流变液材料；11、钻杆；12、固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示的一种深孔加工磁流变液颤振抑制装置，包括：支撑套1、电磁发生机构、端盖8和磁流变液材料10，所述电磁发生机构设置在支撑套1内，所述电磁发生机构包括：电磁线圈4和空心电磁铁芯3，所述空心电磁铁芯3的开有2个环形凹糟，所述凹糟内缠绕电磁线圈4，所述空心电磁铁芯3中部还分别对称开有2组通孔，每组通孔包括2个注入孔5，所述注入孔5攻有内螺纹，所述端盖8中部开有和加工件对应的通孔，所述支撑套1后端与端盖8螺栓连接。所述的空心电磁铁芯3两端在与支撑套1和端盖8接触处分别设置有密封圈3。所述的支撑套1与其中一个注入孔5的对应处开有通孔。所述的注入孔5内设置有支撑螺钉6，所述支撑螺钉6与注入孔5螺纹连接。所述的支撑套1前端小颈处设置有钻杆11，所述钻杆11与小颈处通孔使用固定螺钉12连接。在钻深孔时，将上述装置在钻孔刀具合适未设置装配好后，可启动刀具开始进行钻孔。

工作前准备工作为：把支撑套1套在在钻杆上，并用固定螺钉12固定防止其旋转。在空心电磁铁芯3上缠绕上电磁线圈4，并通过支撑螺钉6对钻杆11定位，放入支撑套1内部，把电磁线圈4通过线圈通孔9过穿出来。两端用密封圈密封3，并用端盖8压紧，通过注入口把磁流变液材料10注入装置内，用支撑螺钉6把注入口密封。其中，固定螺钉12的作用是固定支撑套1，防止工作旋转；支撑螺钉6的作用一方面是支撑空心电磁铁芯3，使空心电磁铁芯3与钻杆11间形成空腔，以便注入磁流变液材料10，另一方面是作为磁流变液材料10的注入孔5的密封塞，在磁流变液材料10注入后起到密封的作用。

在钻孔刀具工作时，磁流变液材料分为2种工作模式，在剪切模式下：上下两块极板中，其中一块极板需要固定，另一块极板则是可活动的，本实施例中空心电磁铁芯3圆孔内表面作为固定极板，钻孔刀具的外边面作为可活动极板，一块极板相对的沿平行于另外极板的直线方向运动，或者以另外极板为圆心做圆周运动，同时场所施加的方向与两极板之间的磁流变液的流动方向相互垂直。由于做运动的极板会与磁流变液材料产生剪切作用，这样便使剪切模式中有阻尼力产生，通过控制所施加的磁场强度就能实现对磁流变液的剪切屈服应力的控制，进而控制整个系统的阻尼力。剪切模式中结构比较简单，且无磁场作用时阻尼力较小，使阻尼器调节范围较大，但由于运动极板比较小，相对固定极板面积较小，所以不能提供较大的阻尼力。为了获得较大的阻尼力，本发明根据圆柱型钻孔刀具的特性，使用圆柱外表面积最大的原理，以增大极板面积来增大阻尼力。

在挤压模式下：上下两块极板中，其中一块极板需要固定，另一块极板则是可活动的，本实施例中空心电磁铁芯3圆孔内表面作为固定极板，钻孔刀具的外边面作为可活动极板，其中一块极板相对垂直于另外极板的直线方向往复运动，使的两块极板之间的距离往复变化，这时磁流变液材料就会受到挤压或者拉伸的交替作用。由于在极板往复运动时，磁流变液材料由于收到挤压和拉伸作用，会形成挤出和流入的现象，这样就是其不只是收到拉力和压力，还是还会受到剪切应力的作用。

通过上述两种模式，可以是本发明能够有效地抑制颤振，利用弹性模量随磁场变化而变化的特性来改变切削系统的支撑刚度和阻尼特性，可控性较好且响应迅速，可以达到较好的减震效果。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。