一种组合式智能自供电减振镗杆的制作方法

本发明涉及一种刀具，具体涉及一种组合式智能自供电减振镗杆，属于金属切削加工技术领域。

背景技术：

在机械加工中，通常通过镗刀来进行孔加工。深孔加工中需要镗杆有较大的长径比，此时镗杆刚度低，容易发生切削颤振，使得被加工表面的粗糙度达不到要求，为了减少和抑制镗杆振动，常采用带有吸振器的减振镗杆进行加工。

现有的减振镗杆主要包括被动式和主动式两大类，其中被动式吸振器无法根据工况自动调节刚度和阻尼，针对性差；主动式吸振器往往需要外加电源、传感器和执行器等部件，结构复杂。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种组合式智能自供电减振镗杆，利用压电陶瓷的压电效应，采集振动能量，实现自供电，产生的电能用于控制电流变液的阻尼和刚度，使吸振器工作在最佳减振状态，提高被加工表面的加工质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种组合式智能自供电减振镗杆，包括镗杆、第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、电流变液、大质量块、定位档环、小质量块、第三压电陶瓷片、密封档环、控制器、端盖，所述第三压电陶瓷片设置在镗杆的头部，第三压电陶瓷片与第一压电陶瓷片之间设置定位档环，第三压电陶瓷片内部设有小质量块，第一压电陶瓷片内部设有第二压电陶瓷片，所述电流变液设置在第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片之间，电流变液两端设有密封档环，所述大质量块设置在第二压电陶瓷片内部，大质量块内部设有空腔，所述控制器利用端盖固定在镗杆的尾部，所述第三压电陶瓷片的内、外表面与控制器相连形成检测回路，所述第一压电陶瓷片的外表面和第二压电陶瓷片的内表面与控制器相连形成自供电控制回路。

镗杆发生切削颤振时，先带动小质量块振动，对第三压电陶瓷片产生压力，由于压电效应，在第三压电陶瓷片的内、外表面之间有电压输出，将第三压电陶瓷片的内、外表面与控制器相连形成检测回路，控制器可以根据检测回路接收到的电压大小计算出镗杆的振动状态。

镗杆发生切削颤振时，带动大质量块振动，对第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片同时产生压力，由于压电效应，在第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片的内、外表面之间有电压输出，分别形成两个独立电源，将第一压电陶瓷片的外表面和第二压电陶瓷片的内表面与控制器相连形成自供电控制回路，自供电控制回路在第一压电陶瓷片的内表面和第二压电陶瓷片的外表面之间形成电场作用于电流变液。

控制器根据检测回路计算得到的镗杆的振动状态，改变加载在电流变液上的电场强度，进而改变电流变液的阻尼和刚度，使吸振器工作在最佳减振状态。

本发明的有益效果是：

（1）控制器可以根据检测回路上第三压电陶瓷片产生电能的大小计算出镗杆的振动状态，无需外接传感器，结构简单。

（2）第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片产生的电能被用于控制加载在电流变液上的电场，实现了镗杆内部的自供电，无需外接电源。

（3）控制器根据检测回路上计算得到的镗杆的振动状态，可以针对性地控制电流变液的阻尼和刚度，使吸振器工作在最佳减振状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为电路示意图。

附图标记列表：

1.镗杆；2.第一压电陶瓷片；3.第二压电陶瓷片；4.电流变液；5.大质量块；6.定位档环；7.小质量块；8.第三压电陶瓷片；9密封档环；10控制器；11.端盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本发明所述的一种组合式智能自供电减振镗杆，包括镗杆1、第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3、电流变液4、大质量块5、定位档环6、小质量块7、第三压电陶瓷片8、密封档环9、控制器10、端盖11；所述第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3、电流变液4、大质量块5、定位档环6、小质量块7、第三压电陶瓷片8、密封档环9为空心管状。

所述的电流变液4设置在第一压电陶瓷片2和第二压电陶瓷片3之间，轴向上利用密封档环9加以密封；所述的第一压电陶瓷片2和第三压电陶瓷片8在轴向上利用定位档环6进行定位；所述的控制器10利用端盖11固定在镗杆1的尾部。

所述的小质量块7振动时对第三压电陶瓷片8产生压力，由于压电效应，如图2所示，在第三压电陶瓷片8的内、外表面之间有电压输出，将第三压电陶瓷片8的内、外表面与控制器10相连形成检测回路，控制器可以根据检测回路接收到的电压大小计算出镗杆1的振动状态。

所述的大质量块5振动时对第一压电陶瓷片2和第二压电陶瓷片3同时产生压力，由于压电效应，如图2所示，在第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3的内、外表面之间有电压输出，分别形成两个独立电源，将第一压电陶瓷片2的外表面和第二压电陶瓷片3的内表面与控制器10相连形成自供电控制回路，自供电控制回路在第一压电陶瓷片2的内表面和第二压电陶瓷片3的外表面之间形成电场作用于电流变液4，控制器10根据检测回路计算得到的镗杆1的振动状态，改变加载在电流变液4上的电场强度，进而改变电流变液4的阻尼和刚度，使吸振器工作在最佳减振状态。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种组合式智能自供电减振镗杆，包括镗杆、第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、电流变液、大质量块、定位档环、小质量块、第三压电陶瓷片、密封档环、控制器、端盖，第三压电陶瓷片内部设有小质量块，所述电流变液设置在第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片之间，大质量块设置在第二压电陶瓷片内部，所述控制器利用端盖固定在镗杆的尾部，所述第三压电陶瓷片的内、外表面与控制器相连形成检测回路，所述第一压电陶瓷片的外表面和第二压电陶瓷片的内表面与控制器相连形成自供电控制回路，控制器根据检测回路计算出镗杆的振动状态，对施加在电流变液上的电场进行控制，改变电流变液的阻尼和刚度，使吸振器工作在最佳减振状态。

技术研发人员：孙蓓蓓;李烈;华海涛
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2018.09.14
技术公布日：2018.12.07