[發明專利]非彈性碰撞和滾動粘滯阻力顆粒耦合耗能刀桿

有效

• 申請號: 201410392332.9
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104096873B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 肖望強
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B23B29/02
• 分類號: B23B29/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;曾權

技術領域

本發明涉及一種切削刀具，尤其是涉及一種非彈性碰撞和滾動粘滯阻力顆粒耦合耗能刀桿。

背景技術

在機械加工中，深孔加工一直是一個難題。在鏜削過程中，當刀桿的長徑比超過4倍時，刀具自身將在切削力作用下產生顫振，使得加工精度下降，甚至無法進行加工。

國內的一些抑振刀具多數處于研究階段，采用的方法(參見中國專利200920061678.5)主要是增加刀桿靜剛度，如鎳基重合金防振刀具等。但對于長徑比超過4倍的刀桿，這種方法效果不明顯，特別是在刀具結構比較復雜的情況下，其造價很高，同時由于受加工工件尺寸的限制，很多情況下無法增大刀具直徑，因此提高刀具靜剛度有一定應用局限性。另外，減少切削量來降低切削力可以減少刀桿變形量，但會導致生產效率下降。因此，當使用長徑比超過4倍的刀桿進行深孔加工時，由于切削力在刀桿懸臂末端的刀具上產生的大位移振動，導致加工精度和表面質量變差，且生產效率較低，制約了深孔零部件的鏜削加工。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非彈性碰撞和滾動粘滯阻力顆粒耦合耗能刀桿。

本發明設有刀桿本體、刀桿連接件、刀頭、耦合耗能板；在耦合耗能板上設有凹槽陣列，在凹槽陣列的每一凹槽內設有1粒表面低恢復系數顆粒和至少2粒高表面粘滯阻力高分子顆粒，在高表面粘滯阻力高分子顆粒表面包覆高聚合物薄膜，在耦合耗能板上設有用于安裝耦合耗能板的固定槽。

所述凹槽陣列可設為m×n凹槽陣列，m為耦合耗能板的長度方向顆粒凹槽數，n為耦合耗能板的寬度方向顆粒凹槽數。

所述高表面粘滯阻力高分子顆粒可采用互穿網絡型聚合物，互穿網絡型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的一種綜合性能良好的甲基苯基聚硅氧烷與丙烯酸酯互穿聚合物高分子材料，高表面粘滯阻力高分子顆粒的粒徑可為0.2～0.5mm；每個凹槽內能放置成千粒高表面粘滯阻力高分子顆粒。

所述高聚合物薄膜可采用聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，高聚合物薄膜的厚度可為0.2～0.6mm。

所述表面低恢復系數顆粒可采用金屬顆粒外面包覆甲基苯基聚硅氧烷與丙烯酸酯互穿網絡型聚合物，金屬顆粒的密度可為5～18.3g/cm³，若刀桿截面為矩形，刀桿高度為H，刀桿上部放置的金屬顆粒的粒徑為0.095～0.013H，包覆的聚合物厚度為0.2～0.4mm，刀桿下部放置的金屬顆粒的粒徑為0.058～0.071H，包覆的聚合物厚度為0.2～0.3mm；若刀桿截面為圓形，直徑為R，刀桿上部放置的金屬顆粒的粒徑為0.092～0.014R，包覆的聚合物厚度為0.2～0.4mm，刀桿下部放置的金屬顆粒的粒徑為0.055～0.069R，包覆的聚合物厚度為0.2～0.3mm。

所述耦合耗能板為表面設有m×n凹槽陣列的金屬板。所述耦合耗能板可設有3～7層，在刀桿內部加工出安裝耦合耗能板的固定槽。

所述耦合耗能板的凹槽直徑d₁可為0.91～0.95d，d為表面低恢復系數顆粒的直徑，凹槽深度h₁可為0.19～0.24d，凹槽內填放的高表面粘滯阻力高分子顆粒距耦合耗能板表面的深度h₂可為0.075～0.083d。

相鄰表面低恢復系數顆粒之間可保留一個必要的間隙δ，間隙δ可為0.14～0.19d，間隙δ過大會導致表面低恢復系數顆粒發生非彈性碰撞的頻率降低，間隙δ過小會影響表面低恢復系數顆粒非彈性碰撞的壓縮階段和恢復階段的沖量衰減，因此凹槽的加工精度、表面低恢復系數顆粒的形狀精度等的公差范圍須滿足表面低恢復系數顆粒之間的間隙δ。