黏弹性阻尼器提升五轴机床低频振动抑制效果

在精密机床加工过程中，低频残余振动是影响加工精度和生产效率的关键因素之一，主要源于轴向运动和整机振动引发的摇摆振动。传统阻尼器嵌入在机床立柱或夹具中，虽然能在一定程度上减小振动，但其对低频残余振动的抑制效果有限，因为机床支撑结构的振动特性直接影响着振动的特性。 为解决这个问题，本文提出了一种新型黏弹性支承阻尼系统，旨在更有效地抑制机床的低频残余振动。首先，作者通过单自由度模型对摆动振动导致的刀具与工件间相对振动位移进行建模，这是一种精确分析振动行为的基础步骤。然后，他们采用了时域迭代计算方法，这是一种定量评估阻尼性能的有效工具，能够从实际机床加工中心的实验数据中获取阻尼行为的模型参数。 新颖的阻尼器设计方法摒弃了传统的串联方式，转而采取并联结构，如图1(b)所示，这样既可以保证阻尼支撑的存在，又不会显著降低机床的整体支撑刚度。阻尼支承与刚度支承分开安装，通过调整阻尼材料的数量和高度调节装置，可以灵活控制阻尼力，从而更好地适应不同情况下的振动控制需求。 文章的重点在于仿真研究和实验验证。通过五轴加工中心的阻尼设计仿真，研究人员模拟了阻尼器在实际工作中的行为，优化了阻尼参数。实验结果证明，安装黏弹性支承阻尼器能够显著减少机床的残余振动，缩短机床达到稳定状态的时间，并且阻尼器的安装面积越大，对于降低振动的效果越明显。这种设计不仅提高了支撑阻尼，还兼顾了机床的刚度需求，使得机床在保持高效加工的同时，具有更好的振动抑制性能。 总结来说，这篇研究深入探讨了黏弹性支承阻尼器在减少机床低频残余振动中的作用，通过创新的设计和计算方法，优化了阻尼器的性能，为提高精密机床的加工精度和稳定性提供了新的解决方案。