[發明專利]一種阻尼減振刀桿

無效

• 申請號: 201110221380.8
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102275086A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 肖望強;段東平;邊賀川;李威;鄧樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;唐山市三川鋼鐵機械制造有限公司;北京科技大學;中國科學院唐山高新技術研究與轉化中心
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及用于機械加工的刀具的技術領域，具體地，本發明涉及一種阻尼減振刀桿。

背景技術

在金屬切削加工中，切削力的作用會使得刀桿產生彎曲和振顫。在一定力的作用下，刀桿的彎曲程度主要取決于刀桿的靜剛度，而刀桿的振顫的幅度和頻率取決于刀桿的靜剛度和動剛度。對于一股的刀桿，在長徑比(L/D)超過4倍時刀具自身將產生顫振，使得加工無法進行。也就是說，在刀桿的長徑比大于4倍時，刀具本身的剛度已經明顯達不到加工的要求。減少刀桿懸伸長度和增加刀桿的直徑對于減少刀桿的變形量是有利的。

但是，由于受加工工件尺寸的限制，改變這兩個參數是不現實的。另外，通過減少切削量來降低切削力也可以達到減少刀桿變形量的目的，但這樣勢必會導致生產效率下降，而且在某些情況下，即使減小切削力也不能達到加工要求，所以這也不是最好的方法。目前，比較常用的減小刀桿在切削過程中產生顫振方法是增加靜剛度的方法是采用硬質合金鋼、陶瓷或氮化硼等材料來增加刀桿的彈性模量，從而減少刀桿彎曲變形，另外一種方法就是對金屬等材料的加工過程進行改進。利用硬質合金鋼作為刀具材料的方法現在被大量使用，他們主要是用來代替常規一股的刀桿，但對于更大長徑比的刀具這種方法并不能起到很好的減振效果，特別是在要求工具具有比較復雜的形狀結構的情況下，其造價特別高。因此，目前所采用的減小刀桿在切削過程中產生顫振的方法都存在效果較差，而且使加工過程復雜成本提高的弊端。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服上述問題，從而提供一種阻尼減振刀桿，用來降低銑削工作時的振動和噪聲，以提高加工精度。

為實現上述發明目的，本發明的阻尼減振刀桿包括：刀柄2和設置于刀柄2下端的刀頭1，所述的刀柄2內同軸設置有圓柱形空腔4，在所述圓柱形空腔4中密封填充有阻尼顆粒5。

所述刀柄2內同軸設置一圓柱形空腔4，位于刀柄的中央位置，圓柱形空腔4內填充阻尼顆粒5，由于切削、銑削工作屬于中頻、模態密集的高度非線性振動系統，顆粒的材質必須選擇具有一定形貌的高減振特性的顆粒，顆粒的粒度分布需根據機床的型號和工況確定，同時填充10％～15％的粘性液體。

所述刀柄2的上端有一密封件3用來密封圓柱形空腔。

所述阻尼顆粒5需依據刀桿長徑比來進行選擇：

在長徑比(L/D)為4～6時，阻尼顆粒5材料為SiC體積百分數為12％的SiC_p/Al復合材料，粒徑范圍為0.02毫米～5毫米；

在長徑比(L/D)為7～9時，阻尼顆粒5材料為互穿網絡型聚合物，所述互穿網絡聚合物是通過雙網絡之間相互交叉滲透、機械纏結而產生強迫互容和協同效應作用形成的一類綜合性能良好的高分子材料。該聚合物通過雙網絡之間相互交叉滲透、機械纏結而產生強迫互容和協同效應，達到顆粒阻尼減振的效果，粒徑范圍為0.5毫米～8毫米；

在長徑比(L/D)為10～12時，阻尼顆粒5材料為鎢基合金材料，且需滿足力學性能：極根杭拉強度大于650Mpa、沖擊強度大于15J/cm²，延伸率大于6.5％，粒徑范圍為0.8毫米～6毫米。

所述的阻尼顆粒5可以為單一粒徑的顆粒，也可以為混合粒徑的顆粒材質，顆粒的粒度分布需根據刀桿的型號和工況確定。

顆粒阻尼減振屬于被動減振技術的一種，通過顆粒之間以及顆粒與腔體內壁之間的相對運動而產生阻尼效應的，通過這些碰撞和摩擦消耗能量，達到減振效果，目前多用于土木工程中混凝土封砂結構減震中。

本發明的特點在于，將顆粒阻尼技術應用在減振刀桿上，銑削、切削工作時刀柄內的顆粒處于離心場中，受到離心力的作用，更能充分發揮其碰撞和摩擦耗能機理；此減振刀桿同時利用了粘性液體的粘彈性和顆粒的阻尼效應進行減振。

本發明的特點在于，減振刀桿可以應用在多種刀具上，如銑刀刀桿、車刀刀桿、鏜刀刀桿等。

本發明為了提高機械加工的精度，提供的應用顆粒阻尼技術的新型阻尼減振刀桿，所述刀桿的優點為：

1)本發明的減振刀桿采用顆粒阻尼減振系統的防振刀具，它可以在造價相對比較低的情況下，實現較大長徑比，使加工過程更簡捷、加工效率更高。

2)本發明的減振刀桿可以提高刀具加工的精度、延長刀具的壽命。

3)同時在機械加工中，利用減振刀具，可以提高表面加工質量、大大提高工作效率，特別是在鏜刀中運用此減振刀桿，對深孔鏜切，提高內表面質量以及加快鏜切速度都會有很大的幫助。