大型精密数控颗粒阻尼减振机床

原文出处:
CN102294617A 一种颗粒阻尼减振机床
Inventor 李威段东平肖望强边贺川邓乐 
Original Assignee 中国科学院等
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大型精密数控机床的振动会直接影响工件的加工精度，并缩短机床的使用寿命。引起数控机床振动的因素很多，而且多数情况下机床无报警，归纳起来主要有如下 5个方面 ：

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1) 加工程序。加工较为复杂的曲面时，一般采用 CAM 编程软件，如在采用MasterCAM 编程时，有些企业为了追求较高的精度或者为了圆弧插补出错，采用了较小的过滤甚至不过滤，生成的程序是很密集的点位，在加速性稍差的数控机床上加工时会产生抖动的振动现象。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3310.html

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2) 电气元件故障引起的振动。电气故障包括编码器的连结线接触不良、电源三相输入不平衡、伺服电动机、变频器等负责速度信号反馈及速度调节的电器元件引发的故障。当出现故障使反馈信号不稳定时，变频器或伺服驱动根据波动的频率和电压使得电动机不停地加减速，从而使机床产生破坏性振动，并使机床负载表指示值变大。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3310.html

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3) 机械故障引起的振动。轴承档的磨损、轴承的损坏、联轴器的损坏或松动、丝杠的预紧力不足、丝杠与导轨不平行、反向间隙过大或补偿过头等机械故障都可引起床身较大的振动。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3310.html

4) 机床系统共振。机床在某一特定的转速时可能出现共振现象，另外如果机床的参数设定不当，也可能引起机床系统振荡，严重时将极大地降低机床的使用寿命。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3310.html

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5) 机床的地脚螺栓松动。由于环境条件不达标，当机床 X、Y 轴来回快速移动时，这种不稳定的固定方式将严重影响数控机床的精度。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3310.html

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大型精密数控机床振动的控制是一个非常复杂的系统工程，上述 5 点可能引发振动的主因在机床加工过程中不可能全部避免，而目前常用的被动减振技术中，粘弹性材料阻尼减振是应用最为广泛的，由于粘弹性材料对温度非常敏感，同时随着使用时间延长粘弹性材料出现老化等失效，减振效果逐渐变差，因而在机床工作的恶略条件下采用粘弹性材料就受到很大的限制，难以实现工业应用。颗粒阻尼技术能适用温度范围和频域宽，因此采取颗粒阻尼被动减振技术降低上述系统故障产生的振动对机床产生的危害，对延长大型精密数控机床使用寿命具有重要意义。

颗粒阻尼减振机床

机床结构件，机床结构件中设有空腔 2，在空腔 2 中密封填充阻尼颗粒 3。

空腔是一圆柱形或立方体空腔，根据大型机床床身 1 的几何特征和应力状况以及振动工况来确定空腔的数目和位置，空腔内填充阻尼颗粒 3。

颗粒阻尼减振床的机床结构件可以是机床床身 1、机床横梁 6、机床立柱 5、机床顶梁 4、机床加强梁 6 等等。 处于实际工作状态下的大型机床床身处于模态密集的振动状况，机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床加强梁等部件要承受很强的交变应力作用。solidworks教程网 致力于提供机械的行业技术 ,为行业人士建立和拓展全技术能力提供技术服务，是机械行业一个跨屏技术互动应用系统。更多行业技术请关注微信 solidworks教程网

当作用于机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床加强梁等部件振源方向与颗粒重力方向平行时，上述阻尼颗粒为具有一定形状的外部高减振特性、芯部高韧性的复合颗粒材质 ；当当作用于机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床加强梁等部件振源方向与颗粒重力方向垂直时，上述阻尼颗粒为具有一定形状的外部高减振特性、芯部高强度的复合颗粒材质。

阻尼颗粒 3 的粒径范围与机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床、加强梁等部件的空腔形状相关，当空腔形状为类立方体时，颗粒粒径为从 0.4S/h2mm ～ 7.5S/h2mm(S 为立方体水平截面积，h 为立方体高度 ) ；当空腔形状为类圆柱体时，颗粒粒径为从0.35M/h2mm ～ 7M/h2mm(M 为圆柱体截面积，h 为圆柱体高度 )。

阻尼颗粒的填充率与振源方向相关，当作用于机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床加强梁等部件振源方向与颗粒重力方向平行时，上述阻尼颗粒填充率应控制在 85％～ 90％；当当作用于机床床身、机床横梁、机床立柱、机床顶梁、机床加强梁等部件振源方向与颗粒重力方向垂直时，上述阻尼颗粒填充率应控制在 90％～ 95％。