Zhejiang Mingxu의 특허 기술 분석 : 긴 샤프트 회전을위한 강성-유연성 결합 진동 억제 시스템 (특허 번호 : ZL 2024 2 1169223.6)

기술적 배경 및 산업 통증

긴 샤프트 구성 요소 (예 : 구동 샤프트 및 리드 나사)의 정밀 회선에서 기존의 단일 엔드 고정 회전 도구는 두 가지 핵심 문제를 겪습니다.

● 부적절한 채터 억제 : 회전 도구의 돌출 된 끝은 절단력 여기에서 10 내지 50μm 범위의 진폭으로 진동을 경험합니다 ( 출처 : int. J. 마하. 도구의 제조. 2021, 167, 103767 ), 표면 파도 (WT 값)에서 최대 6.3μm (ISO 4287 표준에 따라)의 악화로 이어집니다.

● 불균형 동적 강성 : 길이 대 기준 비율 (L/D)의 긴 샤프트를 가공 할 때 시스템의 모달 강성은 800N/μm 미만으로 떨어지면서 재생 채터를 트리거합니다 (DIN 1311 진동 이론을 통해 분석).

핵심 기술 혁신 분석

I. 다단계 동적 강성 향상 아키텍처

1.1 이중 폐쇄 루프 지원 시스템

주요 지원 모듈 :

● 지지대 (7)는 40cr 켄칭 및 템퍼링 된 강철로 제작되며, 고정 너트 (8)가있는 M16 × 2의 외부 스레드가 특징이며 1200 ± 50n의 사전로드 힘을 달성합니다.

● 유한 요소 분석을 통해 최적의 지원 간격은 L/3 (여기서 L은 회전 도구의 길이)로 결정되어 1 차 고유 주파수를 245Hz로 상승시킵니다 (전통적인 구조의 82Hz에 비해).

보조 안정화 모듈 :

● 보조 지지대 (13)는 접촉각이 60 ° ± 1 ° 인 GCR15 베어링 스틸로 구성됩니다. 접촉 응력은 Hertzian 접촉 이론을 사용하여 150-200mpa로 최적화됩니다.

● 진동 테스트 (ISO 10816-3에 따라)는 N = 1500rpm의 작동 조건 하에서 진폭이 3μm (전통적인 구조에서> 15μm와 대조적으로)로 감소 함을 보여줍니다.

1.2 정밀 조정 메커니즘

● 조정 나사산 샤프트 (6)는 이중 선반 사다리꼴 실 (TR20 × 4P8)을 사용하며, 이는 안티 슬립 와셔 (11) (마찰 계수 μ = 0.12와 함께)와 함께 혁명 당 0.025mm의 마이크로 피드 속도를 가능하게합니다.

● 위치 브래킷 (14) 및 클램핑 돌출 (17)은 H7/G6 적합을 사용하여 ± 0.005mm의 반복적 인 위치 정확도를 달성합니다.

II. 적응 진동 억제 토폴로지 설계

2.1 힘 전송 경로 최적화

● 고정 링 (5)은 원형 리브 베드 구조로 설계되었으며, 8mm에서 12mm로 전환되는 벽 두께 구배가 특징 인 굽힘 강성이 180% 향상되었습니다 (ANSYS 워크 벤치 시뮬레이션을 통해 확인).

● 이동식 슬롯 (4)은 직사각형 구멍 설계 (30 × 12mm)를 채택하여 ± 15mm의 수평 보상을 허용하며 φ20mm에서 φ80mm 범위의 샤프트 직경과 호환됩니다.

2.2 댐핑 향상 구조

● 지지대 (7)의 내부에는 실리콘 기반 댐핑 접착제 (손실 계수 tanΔ = 0.35)로 채워져 진동 감쇠 속도를 22db/s로 상승시킨다 (ISO 10816 표준에 따라 테스트 된 바와 같이).

● 가로 연결 플레이트 (15)는 6061-T6 알루미늄 합금으로 구성되어 클램핑 슬롯 (16)을 통해 튜닝 된 질량 댐퍼를 형성하여 500-800Hz 범위에서 고주파 진동을 억제합니다.

주요 기술 매개 변수 비교 테이블

일반적인 가공 시나리오 검증

사례 1 : 정밀 리드 스크류 회전

● φ50 × 2000mm 리드 스크류를 가공 할 때 누적 피치 오류는 1000mm 당 ≤5μm (GB/T 17587.3 표준 충족);

● 공구 수명은 최첨단 당 180 조각으로 확장되었습니다 (전통적인 툴링의 최첨단 당 80 개에 비해).

사례 2 : 유압 실린더 피스톤로드 가공

● 표면 거칠기 RA 값은 지속적으로 0.4μm로 유지되었습니다 (≤0.8μm의 산업 요구 사항 충족).

● 가공 효율이 40% 향상되었습니다 (진동 감소로 인해 피드 속도가 0.1mm/rev에서 0.15mm/Rev로 증가 할 수 있습니다).

이 특허는 두 가지 기술 경로를 통해 긴 샤프트 가공에 대한 진동 억제의 돌파구를 달성합니다. COMSOL 다상 시뮬레이션 시뮬레이션을 통해 검증 된이 시스템은 100-1000Hz 주파수 대역 내에서 진동 에너지를 82% 줄이며 Aero-Engine 로터 가공과 비슷한 진동 억제 수준에 도달합니다.

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