[發明專利]一種車床用深孔減震刀桿的設計制造方法

有效

• 申請號: 201310528375.0
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103559345B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 梁青林;龔志強;趙金
• 申請（專利權）人: 北京星航機電裝備有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 劉東升

技術領域

本發明屬于機械制造技術領域，具體涉及一種車床用深孔減震刀桿的設計制造方法。

背景技術

深孔加工一直是機械加工中的一個難題。對于加工過程中的一般刀桿，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。目前大都采用的是增加刀桿靜剛度的方法。例如，選用強高強度材料加工刀桿、增加刀桿半徑、增加配重等方法。但對于長徑比較大的內孔加工、并且尺寸精度較高的內孔，這些方法對刀具震顫的改善效果不是很明顯。

鑒于上述情況，如何研發出一種既能保證刀桿剛度(或剛度基本保持不變)，又能增強刀桿吸振能力的刀桿結構，從而顯著提高刀桿的抗振性的車床用深孔減震刀桿，對于本領域技術人員來說，是十分迫切需要努力實現的方向和目標。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是通過對車床刀桿結構的改進，提高刀桿的抗震性。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種車床用深孔減震刀桿的設計制造方法，包括四個步驟：其特征在于：

(1)選擇一種未加工銷孔且截面形狀確定的刀桿；

(2)利用有限元軟件ANSYS對刀桿進行諧響應分析，得出刀桿剛度諧響應最高值和刀桿長度位置的對應關系；

(3)在刀桿上諧響應最強處加工六邊形銷孔，并對已加工銷孔的刀桿進行諧響應分析，重新測定刀桿剛度值和諧響應最強處位置；

(4)重復步驟(3)，隨著銷孔的增加，當刀桿剛度大幅減小時，即可確定此種刀桿的最優減震狀態的結構。

(三)有益效果

與現有技術相比較，本發明具備如下有益效果：

1、采用本發明所述方法設計的車床用深孔減震刀桿，提高刀桿抗振性，提高深孔加工質量；

2、通過本發明對刀桿剛度和抗振性的研究，為后續抗振刀桿的制作和深孔加工技術提供一定的技術支持。

附圖說明

本發明包括2幅附圖。

圖1為本發明提供的車床用深孔減震刀桿的設計方法的流程圖；

圖2為截面為圓形、六邊形銷釘刀桿的外形圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

一般長徑比大的刀桿在切削過程中容易引起振動的主要原因是刀桿的剛性差，要提高刀桿的抗振性一方面是要提高刀桿本身的剛度，另一方面是要增加系統阻尼擴大系統吸收振動能量的能力。

K＝L³/(3EJ)

式中：K為最大撓度與刀桿所承受力的比值，L為刀桿的長度，E為彈性模量，J為慣性距。

如果縮短刀桿長度、增大截面慣性矩、提高彈性模量則可提高刀桿的剛度。但一般情況刀桿長度無法改變，只能靠提高彈性模量或增加慣性矩的方法來提高剛度。然而高彈性模量的材料價格高，如整體采用會增大成本，同時現有的制造工藝也難以滿足該長度要求。因此，只能從增加截面慣性矩或增加阻尼、提高系統消耗振動能量著手解決刀桿抗振性問題。如果既能夠提高刀桿的剛度同時又增強其吸振能力，那么刀桿的抗振性會顯著增強，由此，

如圖1所示。本發明提供的車床用深孔減震刀桿的設計方法，包括四個步驟：

(1)選擇一種未加工銷孔且截面形狀確定的刀桿，如圖2所示，刀桿為圓截面車刀桿，六邊形銷釘結構，銷釘外圓包裹橡膠后與孔配合，用普通45號鋼制成長1000mm、直徑100mm的車刀桿，左端槽用于安裝車刀；

(2)利用有限元軟件ANSYS對刀桿進行諧響應分析，得出刀桿剛度諧響應最高值和刀桿長度位置的對應關系；

(3)在刀桿上諧響應最強處加工六邊形銷孔，并對已加工銷孔的刀桿進行諧響應分析，重新測定刀桿剛度值和諧響應最強處位置；

(4)重復步驟(3)，隨著銷孔的增加，當刀桿剛度大幅減小時，即可確定此種刀桿的最優減震刀桿結構。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。