[發明專利]一種可調節刀墊剛度的車刀桿系統及方法

在審

• 申請號: 202211266820.6
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115502434A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 張培榮;蘇國勝;杜勁;夏巖
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B23B29/22
• 分類號: B23B29/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉天柱

本發明涉及機械加工技術領域，特別涉及一種可調節刀墊剛度的車刀桿系統及方法，包括車刀桿，端部設有容置空間，刀片裝配其中；刀墊，具有刀墊基體，所述刀墊基體設于所述刀片下部并適配其形狀，所述刀墊基體內設有若干可沿其支撐方向自由升降的支撐柱，所述支撐柱的彈性模量大于所述刀墊基體的彈性模量；驅動機構，設于所述刀墊下部，驅動全部所述支撐柱同步運動以調節所述刀墊剛度；本發明車刀桿系統可根據加工過程中的沖擊載荷改變刀墊剛度，起到緩沖保護刀片的目的，提高刀具抗機械沖擊破損性能，有效解決了高速或重載切削加工時刀具破損嚴重的難題。

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，特別涉及一種可調節刀墊剛度的車刀桿系統及方法。

背景技術

刀具的切削性能很大程度上決定了工件的加工效率，采用大的進給速度或切削深度的重載切削，或采用高的線切削速度或主軸轉速的高速切削是提高加工效率的有效手段。但由于切削厚度變化、材料中彌散的強化相、硬質點、缺陷及切屑鋸齒化等，切削力發生周期性或非周期性波動，對刀片(刀具)形成力(機械)沖擊和力致熱沖擊。在重載和高速切削中，力、熱沖擊在加劇刀具磨損的同時更易導致刀具特別是脆硬材料刀具的崩刃、剝落、斷裂等突發性破損。特別是高硬度的鑄、鍛毛坯件重載粗加工中，力沖擊可導致刀片直接沖擊斷裂。這些不確定性給加工效率的提高造成很大的限制。

通過增韌補強措施可以提高刀具的抗機械沖擊破損性能。但刀具材料強度/硬度和韌性是矛盾的兩個方面，高強度/硬度材料的韌性較低，反之亦然。這使得高硬度的刀具無法應用于具有強烈沖擊的切削場合。

發明內容

本發明的目的是提供一種可調節刀墊剛度的車刀桿系統及方法，以解決現有增韌補強措施難以克服高速或重載切削加工時刀具破損嚴重的問題。為了實現上述目的，本發明通過如下的技術方案來解決：

第一方面，本發明提供了一種可調節刀墊剛度的車刀桿系統，包括：

車刀桿，端部設有容置空間，刀片裝配其中；

刀墊，具有刀墊基體，所述刀墊基體設于所述刀片下部并適配其形狀，所述刀墊基體內設有若干可沿其支撐方向自由升降的支撐柱，所述支撐柱的彈性模量大于所述刀墊基體的彈性模量；

驅動機構，設于所述刀墊下部，驅動全部所述支撐柱同步運動以調節所述刀墊剛度。

作為進一步的技術方案，所述驅動機構包括若干凸輪軸，所述凸輪軸與所述支撐柱的底端抵接，通過所述凸輪軸的旋轉驅動所述支撐柱運動。

作為進一步的技術方案，所述支撐柱陣列布置，每個所述凸輪軸對應一列。

作為進一步的技術方案，所述凸輪軸的輪廓曲線依次由小圓弧、過渡曲線、大圓弧和過渡曲線組成，各段曲線對應90°，所述過渡曲線采用阿基米德螺旋線。

作為進一步的技術方案，全部所述凸輪軸配置一個驅動。

作為進一步的技術方案，所述凸輪軸與其相鄰所述凸輪軸之間、所述驅動與所述凸輪軸之間均通過齒輪副連接。

作為進一步的技術方案，所述刀墊下部設有監測所述刀墊受力的傳感器，所述傳感器配置有控制裝置。

作為進一步的技術方案，所述傳感器為壓電陶瓷傳感器。

作為進一步的技術方案，還包括壓板，用于壓緊所述刀片和所述刀墊基體。

第二方面，本發明提供了根據如第一方面所述可調節刀墊剛度的車刀桿系統的工作方法，包括以下步驟：

當加工過程中受到沖擊載荷時，刀墊基體內的支撐柱在重力作用下向下移動，使彈性模量較小的刀墊基體單獨支撐刀片；

反之，當加工過程平穩、無沖擊時，支撐柱在驅動機構的作用下向上移動，使彈性模量較大的支撐柱和刀墊基體共同支撐刀片。