腊月的四九城,寒风凛冽。何雨柱刚结束在冰城军工大学的行程,风尘仆仆地回到第五研究院。还没等他坐稳,一封加急文件就送到了他的办公桌上——来自精密机械研究所的求助信。
何主任,实在不好意思,知道你刚回来。精密机械研究所的刘总工亲自找上门,一脸愁容,我们在为新型号加工关键陀螺仪部件时,遇到了一个诡异的难题。
何雨柱立即随刘总工来到精密机械研究所的恒温车间。这里摆放着数台从苏联引进的高精度机床,工人们正围在一台精密铣床前窃窃私语。
你看这个。刘总工拿起一个巴掌大小的铝合金部件,这是导航系统核心的陀螺仪框架。我们在最后一道精加工工序时,表面总会产生一种极细微的周期性振纹。
何雨柱接过部件,对着灯光仔细观察。在特定角度下,确实能看到一道道光洁表面上细微的波纹,如同水面的涟漪,间距均匀得令人吃惊。
这种振纹的幅度只有0.5微米,但足以影响陀螺仪的精度。刘总工叹气,我们检查了机床主轴、导轨、刀具,甚至地基减震,所有指标都在允许范围内。更换了三个老师傅操作,问题依旧。
旁边一位老师傅插话:何主任,这活儿邪门得很。就像有只看不见的手在推着刀具振动,怎么调整切削参数都不行。
在场的工程师们已经排查了两周,从机械结构到控制系统,从材料特性到环境因素,始终找不到振动的源头。新型号的研制进度因此严重滞后。
何雨柱没有立即表态。他绕着机床走了一圈,仔细观察着机床的运行状态,手指轻轻搭在床身上感受着细微的振动。
刘总工,你们排查过电机驱动系统吗?何雨柱突然问道。
电机?刘总工一愣,我们测过电机振动,完全正常啊。
不是机械振动。何雨柱摇头,我指的是电机的电磁振动。特别是驱动产生的谐波振动。
这话一出,在场的工程师们都愣住了。他们都是机械专业出身,对电气驱动了解不深。
这台机床使用的是新型的直流伺服电机,采用脉宽调制控制。何雨柱指着电控柜说,频率与机械结构的某个固有频率如果发生耦合,就会产生这种难以察觉的受迫振动。
他拿起纸笔,快速列出一个简单的方程:假设基频是f0,那么它的谐波频率就是2f0、3f0...如果某个谐波频率恰好与刀架-工件系统的固有频率重合......
这......这可能吗?一位电气工程师迟疑道,谐波的振幅很小啊。
是啊,何主任。刘总工也表示怀疑,我们更倾向于认为是机械传动链的问题。
振幅小,但如果是共振,效果就会被放大。何雨柱耐心解释,而且这种振动通过结构传递,很难通过常规振动测试发现。
在场的工程师们交换着怀疑的眼神。这个思路太过新颖,与他们传统的机械故障诊断经验相去甚远。