一种超精密机床减震用磁流变液阻尼器的制作方法

1.本发明涉及机床减震的设计领域，具体为一种超精密机床减震用磁流变液阻尼器。


背景技术：

2.机床向来被誉为“工业母机”，是制造机器的机器，其重要性毋庸置疑。机床是整个装备制造业的核心生产基础，尤其是超高精度机床、五轴高档数控机床等顶级机床，其技术水平直接反映了一个国家制造业的整体竞争力。
3.制造业无论哪个领域都无法脱离高精度机床，大到国防武器、航空航天、航母舰船的关键零部件，小到手表齿轮、各类精密仪器等，莫不如是。近些年来，中国智能制造崛起，航空工业、自主航母、高新产业迅猛发展，制造业的每一次飞跃，都离不开机床制造精度的提升。今天的工业生产中，柔性制造、高效、精密等新标准被不断地推向新高度，都对超高精度机床提出了更高的要求。
4.因此，为提高超精密机床的加工精度和稳定性，将使用磁流变液作为阻尼材料：在无外加磁场时，磁流变液表现为流动良好的牛顿流体，但在外加磁场作用下，流体的流变特性发生巨大变化，其黏度可在10ms内增加几个数量级，并呈现类似固体的力学性质，且流变特性是连续可逆的，即去掉磁场后，又变成可以流动的液体。
5.然而现有的超精密机床存在以下缺陷：1）隔振性能较弱；2）阻尼范围有限；3）发热量大，效率低，无法满足生产需要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种超精密机床减震用磁流变液阻尼器，可以高效地控制电流范围，达到理想的阻尼需求，快速减少外部振动对超精密机床的影响，进而提高超精密机床的加工精度。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超精密机床减震用磁流变液阻尼器，磁流变液阻尼器包括磁流变液阻尼器主体、励磁系统、阻尼器基座，所述磁流变液阻尼器主体和励磁系统共同焊接在阻尼器基座上，阻尼器基座通过螺栓固定在超精密机床支撑柱上；所述的磁流变液阻尼器主体包括阻尼器推杆、阻尼器端盖、阻尼器外壳、密封圈、弹簧以及活塞头；所述阻尼器推杆末端为活塞头，阻尼器端盖螺栓连接在阻尼器外壳上，密封圈设置在阻尼器推杆和阻尼器外壳之间，弹簧在阻尼器外壳的底部；所述的励磁系统包括硅钢片、线圈、线圈圆柱；所述线圈缠绕在硅钢片上组成螺线管，多个螺线管安装在线圈圆柱内；
其中，磁流变液充满阻尼器外壳与活塞头之间的空隙内；所述励磁系统在阻尼器外壳表面由上而下呈4层分布状态，每层为8个磁极组成的阵列；根据位移传感器分析外部激励的情况，调节励磁系统内的线圈的电流大小，产生的磁场从硅钢片发出，穿过阻尼器外壳，迅速地改变对应部位磁流变液的流变性质，增大阻尼，迅速吸收能量，减小其对机床的影响。
8.所述的磁流变液阻尼器主体中的阻尼器推杆顶部铰接在超精密机床支撑柱上。
9.所述的励磁系统一共为32个磁极：根据不同活塞头的位移大小与频率触发与之对应的磁极，来减少振动，提高阻尼器应用的范围：小振动幅值，高频率时，打开与活塞头对应的磁极，根据具体的幅值大小调节电流；大振动幅值突然激励时，将所有的磁极打开，提供大阻尼，迅速吸收能量。
10.所述的线圈圆柱采用不锈钢1cr18ni9ti，不仅可以安装螺线管，还可以改变磁感线分布，流体间隙的磁场充足，节省能耗，减少不必要的发热。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、由于原先精密气浮仅提供大刚度，本发明增加了磁流变液阻尼器，提供超精密机床可变的阻尼，以减小外部激励源对正在加工的机床干扰；2、励磁系统由4层8个磁极组成的阵列，一共32个磁极；根据不同活塞头的位移大小与频率（由位移传感器获取）触发与之对应的磁极，来减少振动，提高阻尼器应用的范围：比如小振动幅值，高频率时，只需打开与活塞头对应的磁极，根据具体的幅值大小调节电流；如果大振动幅值突然激励时，将所有的磁极打开，提供大阻尼，迅速吸收能量，减小其对机床的影响；3、由于外部的励磁线圈分布了4层，相对于原先的单个或多个内部磁极磁流变液阻尼器，其发热减小，增大阻尼的效率更高，更加便于拆装；4、线圈圆柱采用不锈钢1cr18ni9ti，不仅可以安装螺线管，还可以改变磁感线分布，流体间隙的磁场充足，节省能耗，减少不必要的发热。
附图说明
12.图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明磁流变液阻尼器整体结构示意图；图3为本发明磁流变液阻尼器主体结构示意图；图4为本发明磁流变液阻尼器截面示意图；图5为本发明磁流变液阻尼器内部剖视图。
13.图中：1、超精密机床支撑柱，2、磁流变液阻尼器，3、精密气浮，4、超精密机床主体，21、磁流变液阻尼器主体，22、励磁系统，23、阻尼器基座，31、阻尼器推杆，32、阻尼器端盖，33、阻尼器外壳，34、密封圈，35、弹簧，36、活塞头，41、硅钢片，42、线圈，43、线圈圆柱。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.如图1所示：一种超精密机床减震用磁流变液阻尼器；包括超精密机床支撑柱1、磁流变液阻尼器2、精密气浮3、超精密机床主体4，所述四个超精密机床支撑柱1支撑着超精密机床主体4，超精密机床支撑柱1由磁流变液阻尼器2、精密气浮3构成；如图2、图3和图4所示：磁流变液阻尼器2包括磁流变液阻尼器主体21、励磁系统22、阻尼器基座23，所述磁流变液阻尼器主体21和励磁系统22共同焊接在阻尼器基座23上，阻尼器基座23通过螺栓固定在超精密机床支撑柱1上；所述的磁流变液阻尼器主体21包括阻尼器推杆31、阻尼器端盖32、阻尼器外壳33、密封圈34、弹簧35以及活塞头36；所述阻尼器推杆31末端为活塞头36，阻尼器端盖32螺栓连接在阻尼器外壳33上，密封圈34设置在阻尼器推杆31和阻尼器外壳33之间，弹簧35在阻尼器外壳33的底部；如图5所示：所述的励磁系统22包括硅钢片41、线圈42、线圈圆柱43；所述线圈42缠绕在硅钢片41上组成螺线管，多个螺线管安装在线圈圆柱43内；所述的线圈圆柱43采用不锈钢1cr18ni9ti，不仅可以安装螺线管，还可以改变磁感线分布，流体间隙的磁场充足，节省能耗，减少不必要的发热；其中，磁流变液充满阻尼器外壳33与活塞头36之间的空隙内；所述励磁系统22在阻尼器外壳33表面由上而下呈4层分布状态，每层为8个磁极组成的阵列；根据位移传感器分析外部激励的情况，调节励磁系统22内的线圈42的电流大小，产生的磁场从硅钢片41发出，穿过阻尼器外壳33，迅速地改变对应部位磁流变液的流变性质，增大阻尼，迅速吸收能量，减小其对机床的影响；所述的励磁系统22一共为32个磁极：根据不同活塞头36的位移大小与频率触发与之对应的磁极，来减少振动，提高阻尼器应用的范围：小振动幅值，高频率时，打开与活塞头36对应的磁极，根据具体的幅值大小调节电流；大振动幅值突然激励时，将所有的磁极打开，提供大阻尼，迅速吸收能量。
16.如图1：所述的磁流变液阻尼器主体21中的阻尼器推杆31顶部铰接在超精密机床支撑柱1上。
17.综上所述：1、由于原先精密气浮仅提供大刚度，本发明增加了磁流变液阻尼器，提供超精密机床可变的阻尼，以减小外部激励源对正在加工的机床干扰；2、励磁系统22由4层8个磁极组成的阵列，一共32个磁极；根据不同活塞头36的位移大小与频率（由位移传感器获取）触发与之对应的磁极，来减少振动，提高阻尼器应用的范围：比如小振动幅值，高频率时，只需打开与活塞头36对应的磁极，根据具体的幅值大小调节电流；如果大振动幅值突然激励时，将所有的磁极打开，提供大阻尼，迅速吸收能量，减小其对机床的影响；3、由于外部的线圈42分布了4层，相对于原先的单个或多个内部磁极磁流变液阻尼器，其发热减小，增大阻尼的效率更高，更加便于拆装；
4、线圈圆柱43采用不锈钢1cr18ni9ti，不仅可以安装螺线管，还可以改变磁感线分布，流体间隙的磁场充足，节省能耗，减少不必要的发热。
18.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。