[發(fā)明專利]減振車刀及其設計方法

有效

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• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109249043B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 楊毅青;高浩洋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;B23Q11/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤

本發(fā)明提供了一種減振車刀及其設計方法，該減振車刀包括車刀和安裝于所述車刀的動力吸振器，車刀包括依次連接的刀頭、刀座和刀柄，刀柄靠近所述刀座的一側設有用于安裝所述動力吸振器的第一空腔，動力吸振器包括相互連接的第一吸振單元和第二吸振單元，第一吸振單元的一端與所述刀座連接，第一吸振單元的另一端懸置于所述第一空腔中，所述動力吸振器能夠將所述車刀的振動能量分別轉化為所述第一吸振單元的動能和所述第二吸振單元的熱能，從而抑制車削加工中的顫振現象。本發(fā)明將動力吸振器安裝在大長徑比車刀上，并通過調節(jié)動力吸振器的剛度和阻尼比來進行減振，提升加工效率和精度；同時可減少因加工振動引起的刀具磨損，降低加工成本。

技術領域

本發(fā)明涉及機械加工技術領域，特別是涉及一種減振車刀及其設計方法。

背景技術

航空航天領域，通常需要加工一些存在深孔、深腔結構的回轉體復雜工件，由于結構限制，加工過程中需要采用長徑比較大的車刀，但是,車刀長徑比過大會導致加工系統剛度變差，在加工過程中容易產生切削顫振，進而影響正常的加工過程，降低車床的加工精度和加工速度，從而影響工件的質量和生產效率，嚴重時甚至會使切削工作無法正常進行，同時振動過程中產生的噪音也會對操作環(huán)境和操作者產生不利影響。

工件加工過程中，車刀的材料、結構和參數等均會對加工振動產生較大影響，由于刀具的材料和結構不易改變，傳統的改進方法主要集中于對刀具的切削用量進行優(yōu)化，但當長徑比較大時，車刀為加工過程中的弱剛性環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化切削用量并不能明顯提升加工效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是至少解決上述缺陷與不足之一，該目的是通過以下技術方案實現的。

本發(fā)明提供了一種減振車刀，包括車刀和安裝于所述車刀的動力吸振器，所述車刀包括依次連接的刀頭、刀座和刀柄，所述刀柄靠近所述刀座的一側設有用于安裝所述動力吸振器的第一空腔，所述動力吸振器包括相互連接的第一吸振單元和第二吸振單元，所述第一吸振單元的一端與所述刀座連接，所述第一吸振單元的另一端懸置于所述第一空腔中，所述動力吸振器能夠將所述車刀的振動能量分別轉化為所述第一吸振單元的動能和所述第二吸振單元的熱能，從而抑制車削加工中的顫振現象。

進一步地，所述刀頭、刀座和所述刀柄同軸設置，并且所述刀柄的中心軸線與所述第一空腔的中心軸線相同。

進一步地，所述刀座的一端和所述刀頭通過緊固螺釘連接，所述刀座的另一端設有第二空腔，所述第二空腔處于所述刀柄的所述第一空腔中，并且，所述刀座的所述另一端通過螺紋與所述刀柄連接。

進一步地，所述第一吸振單元包括懸臂彈簧桿和質量塊，所述懸臂彈簧桿的一端通過螺紋與所述刀座連接，所述懸臂彈簧桿的另一端與所述質量塊連接，所述質量塊懸置在所述第一空腔中，所述質量塊上還設有用于對所述懸臂彈簧桿和所述質量塊進行軸向固定的頂絲。

進一步地，所述第二吸振單元為阻尼單元，所述阻尼單元通過支座套設在所述懸臂彈簧桿的外周上。

進一步地，所述支座套設在所述懸臂彈簧桿的外周上，所述阻尼單元套設在所述支座的外周上，并且所述懸臂彈簧桿與所述支座通過螺紋連接，所述懸臂彈簧桿的中部設有與所述支座配合的外螺紋。

進一步地，所述阻尼單元為多個橡膠墊片，通過調整所述橡膠墊片的數量能夠調節(jié)所述動力吸振器的阻尼比。

進一步地，所述質量塊為金屬鎢塊，所述質量塊沿其軸向方向設有貫穿其前后兩端的貫通孔，所述懸臂彈簧桿的所述另一端伸入所述貫通孔中與所述質量塊連接，所述質量塊沿其徑向方向設有用于安裝所述頂絲的螺紋孔，所述貫通孔與所述螺紋孔連通，通過調節(jié)所述懸臂彈簧桿伸入所述貫通孔的長度能夠調節(jié)所述動力吸振器的剛度，進而調節(jié)所述動力吸振器的固有頻率。

進一步地，所述質量塊與所述第一空腔的內壁之間具有一定的間隙。

本發(fā)明還提供了一種上述減振車刀的設計方法，包括如下步驟：