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基于电流变材料的智能结构在机械

发布日期：2008-03-13　来源：网络

1.支撑套 2.正电极 3.O型圈 4.绝缘套 5.镗杆 6.镗刀
图1 智能型镗杆结构(L₁为镗杆的悬伸长度，L₂为镗杆的装卡长度)

图2 镗削加工切削振动监控原理框图

图3 在线镗削颤振预报控制实验结果

1 在超精加工中的应用

1999年，Hidenori Shinno提出了在超精定位工作台的滑动导轨上安装电流变材料阻尼器的设计方案，通过调控电场强度，可以使外界的干扰在极短的时间内被消除掉。实验中装有电流变阻尼器的工作台定位精度达到2nm。

2 在切削颤振在线抑制中的应用

基于通过在线改变切削系统动态特性来抑制颤振这一新的控制策略，我们利用电流变材料设计了一种具有在线可调动态特性的智能化镗杆，通过连续小范围地改变镗削系统固有频率，成功地实现了切削颤振的在线抑制。

详细的镗杆结构图如图1所示。正电极2为薄壁钢圈，支撑套1与正电极2相对的部分作为电流变材料的负极(也就是接地)，两电极间隙为$0.5mm。正电极2与镗杆5间有绝缘套4，电流变材料的密封靠2个O型圈3来保证。采用激振器对镗杆激振测试表明，当电场强度变化范围在0～2000V/mm时，镗杆固有频率有近30Hz的变化量。

颤振是切削系统的自激振动，是切削过程中产生的动态切削力激起的切削系统的共振。利用智能型镗杆动态特性可控的特点，可通过颤振预报来在线改变切削系统的动态特性，达到避开系统共振、抑制颤振的效果。镗削颤振预报控制系统原理图如图2所示。

采用图2所示控制原理进行切削颤振的在线预报控制实验结果如图3所示。实验系统建立在CA6140车床上，工件悬臂卡置在主轴上，镗刀则安装在特制刀架上。采集的振动信号为镗杆端部水平方向的加速度信号。从图3中可以看到在颤振振幅还没有增加较大时，颤振就被抑制下去，在工件表面也没有发现留下明显的振痕。

(本文来源：网络　责任编辑：expert)

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