[發(fā)明專利]具有抑制振動(dòng)的部件的刀具

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965582.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111975048A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫思叡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海名古屋精密工具股份有限公司
• 主分類號(hào): B23B51/00
• 分類號(hào): B23B51/00;B23C5/00;B23D77/00;B24B41/00;B24B41/04
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務(wù)所 31302
• 代理人: 包文超

一種具有抑制振動(dòng)的部件的刀具，包括本體，在本體上設(shè)置至少1個(gè)抑制振動(dòng)的部件，抑制振動(dòng)的部件包括1個(gè)容置腔，在容置腔內(nèi)放置一些顆粒狀物質(zhì)。容置腔整體上沿本體的軸向布置，沿本體徑向同時(shí)得到本體的截面和容置腔的截面，容置腔的截面的中心和本體的截面中心距離大于0。本發(fā)明提供的刀具應(yīng)用于切削加工中，刀具的振動(dòng)現(xiàn)象顯著減少或下降，被加工產(chǎn)品表面的振刀紋消失，符合加工表面粗糙度的要求，不僅加工質(zhì)量顯著提高，產(chǎn)品的加工周期也顯著縮短，加工工序減少，效益顯著增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于機(jī)加工的刀具，尤其涉及一種在實(shí)施切削加工中，振動(dòng)現(xiàn)象顯著降低的刀具，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的精加工，縮短產(chǎn)品的加工周期。

背景技術(shù)

切削刀具包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等，是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，其主要用于切削金屬材料。切削刀具包括刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲(chǔ)切屑的結(jié)構(gòu)，以及用于加入或排出切削液的結(jié)構(gòu)等。其中，刃是切削刀具實(shí)施切削加工的主要結(jié)構(gòu)。

刀具在切削中不可避免會(huì)發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而破壞了被加工產(chǎn)品的表面，降低表面粗糙度，并伴隨著刀具壽命的縮短。尤其是在深孔鏜銑加工中，由于刀具自身長(zhǎng)徑比很大又是單向受力，十分容易發(fā)生激烈的振動(dòng)導(dǎo)致加工不能，通常鏜刀的長(zhǎng)徑比不能超過(guò)5倍。由此可見(jiàn)，如何避免或者減少刀具在加工中的振動(dòng)以提高被加工產(chǎn)品表面質(zhì)量并延長(zhǎng)刀具壽命就是一個(gè)重要問(wèn)題，避免或者減少刀具的在加工中的振動(dòng)主要依靠提高刀具自身的動(dòng)剛度，即提高靜剛度和阻尼實(shí)現(xiàn)，而提高被加工產(chǎn)品表面質(zhì)量則可以靠提高刀具自身的動(dòng)平衡特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

不平衡振動(dòng)是困擾旋轉(zhuǎn)機(jī)械正常工作的主要因素。為解決刀具的動(dòng)平衡問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)主要從設(shè)計(jì)和加工兩個(gè)方面入手，首先在設(shè)計(jì)階段盡量多采用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)等現(xiàn)代技術(shù)手段預(yù)先對(duì)于刀體進(jìn)行分析，盡量做到設(shè)計(jì)上的對(duì)稱。其次，在刀具加工完成后，對(duì)刀具進(jìn)行動(dòng)平衡在線檢測(cè)并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果通過(guò)打孔/銑面/安裝配重螺釘?shù)确绞綄?duì)刀具各部分的重量進(jìn)行微調(diào)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡。

為了抑制或減少刀具在切削中發(fā)生振動(dòng)的情形，提高被加工的產(chǎn)品表面質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)主動(dòng)抑制振動(dòng)和被動(dòng)抑制振動(dòng)兩條技術(shù)路線。前者主要是在刀具后端(連接主軸的一端)追加電磁或機(jī)械驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)源，通過(guò)該振動(dòng)源發(fā)出與加工造成的振動(dòng)頻率幅度相當(dāng)?shù)较蛳喾吹恼駝?dòng)來(lái)抵消加工的振動(dòng)，這種技術(shù)主要為國(guó)外采用，在實(shí)際使用中，一般采用頻率振幅可調(diào)型振動(dòng)源以匹配不同工況；后者主要是在刀具中心設(shè)置空腔并在其中置入阻尼塊或阻尼液(下稱阻尼機(jī)構(gòu))，在加工時(shí)通過(guò)阻尼機(jī)構(gòu)的阻尼運(yùn)動(dòng)吸收振動(dòng)動(dòng)能從而減少加工振動(dòng)，這種技術(shù)路線實(shí)施上較為簡(jiǎn)易，因而得到相對(duì)廣泛的使用。

采用阻尼機(jī)構(gòu)的被動(dòng)抑制振動(dòng)技術(shù)具有如下缺點(diǎn)：

1、阻尼機(jī)構(gòu)一般采用鉛或硬質(zhì)合金等等大密度金屬制成(在一些輕切削案例里也可以用阻尼液代替)，其兩端需要置入橡膠阻尼塊密封才能構(gòu)成阻尼系統(tǒng)，而橡膠阻尼塊在使用中會(huì)因受熱等工況因素不斷發(fā)生劣化損耗，進(jìn)而造成阻尼系數(shù)衰減或阻尼液泄露，并最終導(dǎo)致抑制振動(dòng)的效果衰減而不得不定期更換，增加使用勞動(dòng)強(qiáng)度和系統(tǒng)不穩(wěn)定性，特別是在相對(duì)惡劣(高溫、急速溫差)的工況下此類刀具無(wú)法長(zhǎng)期使用。

2、大密度金屬塊的設(shè)計(jì)尺寸與振動(dòng)頻率有關(guān)，即一種規(guī)格的金屬塊僅能對(duì)特定加工參數(shù)條件下的特定規(guī)格刀具起到振動(dòng)抑制作用，在非設(shè)計(jì)參數(shù)段使用，有時(shí)還會(huì)反過(guò)來(lái)促進(jìn)振動(dòng)(激振)，這大大限制了該類刀具的廣泛使用，而實(shí)際上客戶現(xiàn)場(chǎng)工況條件千差萬(wàn)別，加工參數(shù)也不一而終，而為客戶量身定制設(shè)計(jì)大密度金屬塊又大大增加了生產(chǎn)制造的復(fù)雜性，使得刀具產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性下降。

3、為了獲得更好的抑制振動(dòng)效果，阻尼機(jī)構(gòu)都設(shè)置于刀具圓周中心處以獲得盡量大的阻尼腔體尺寸，當(dāng)?shù)毒咧行挠锌讜r(shí)(一般為了導(dǎo)出冷卻液以冷卻刀具前端)需要額外設(shè)計(jì)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)才能保證中心出水的同時(shí)搭載阻尼機(jī)構(gòu)，這大大增加設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的復(fù)雜性并降低了刀具的經(jīng)濟(jì)性。

4、在刀具出廠前進(jìn)行動(dòng)平衡修正額外增加了工序，提高了生產(chǎn)成本并減慢了交貨速度。

發(fā)明內(nèi)容