CN110509084B - 一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减振刀杆，具体是一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆。本发明解决了动力减振器式减振刀杆在刀具颤振的频率和方向发生变化时减振效果减弱或消失的问题。一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，包括刀杆体、等强度悬臂梁、弹簧垫圈、对顶螺母、减振颗粒；其中，刀杆体的前端面开设有圆形凹腔，且圆形凹腔的中心线与刀杆体的中心线重合；圆形凹腔的底面中央开设有盲螺孔，且盲螺孔的中心线与圆形凹腔的中心线重合；所述等强度悬臂梁包括正六边形座板、圆台形主体、第一螺柱、第二螺柱；圆台形主体的粗端端面与正六边形座板的前表面固定为一体，且圆台形主体的中心线与正六边形座板的中心线重合。本发明适用于金属切削加工。

Description

一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆
技术领域
本发明涉及减振刀杆，具体是一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆。
背景技术
刀具颤振是金属切削加工中最常见的失效方式之一，其不仅制约着加工精度及加工效率的提高，而且会造成刀具的非正常损坏及噪声污染。为了克服刀具颤振问题，目前最常用的途径是采用动力减振器式减振刀杆。动力减振器式减振刀杆一般采用内置一个或几个质量块的结构型式，此种结构型式的缺陷是只能对特定频率和特定方向的刀具颤振产生减振效果，由此带来的问题是：当刀具颤振的频率和方向随着加工工况的变化而发生变化时，动力减振器式减振刀杆的减振效果会减弱或消失，由此导致动力减振器式减振刀杆的适用范围受限。基于此，有必要发明一种全新的减振刀杆，以解决动力减振器式减振刀杆在刀具颤振的频率和方向发生变化时减振效果减弱或消失的问题。
发明内容
本发明为了解决动力减振器式减振刀杆在刀具颤振的频率和方向发生变化时减振效果减弱或消失的问题，提供了一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，包括刀杆体、等强度悬臂梁、弹簧垫圈、对顶螺母、减振颗粒；
其中，刀杆体的前端面开设有圆形凹腔，且圆形凹腔的中心线与刀杆体的中心线重合；圆形凹腔的底面中央开设有盲螺孔，且盲螺孔的中心线与圆形凹腔的中心线重合；
所述等强度悬臂梁包括正六边形座板、圆台形主体、第一螺柱、第二螺柱；圆台形主体的粗端端面与正六边形座板的前表面固定为一体，且圆台形主体的中心线与正六边形座板的中心线重合；第一螺柱的后端面与圆台形主体的细端端面固定为一体，且第一螺柱的中心线与圆台形主体的中心线重合；第二螺柱的前端面与正六边形座板的后表面中央固定为一体，且第二螺柱的中心线与正六边形座板的中心线重合；第二螺柱旋拧于盲螺孔内；
弹簧垫圈套设于第二螺柱的侧面，且弹簧垫圈的两端端面分别与圆形凹腔的底面和正六边形座板的后表面接触；对顶螺母旋拧于第一螺柱的侧面；减振颗粒填充于圆形凹腔内。
工作时，刀杆体的前端面连接有刀头，且刀头将圆形凹腔的开口封堵。在金属切削加工中，等强度悬臂梁可视为由无穷个动力减振器（每个动力减振器均可进行径向振动）构成的组合体，因此等强度悬臂梁一方面可对更大频率范围的刀具颤振产生减振效果，另一方面可对各个方向的刀具颤振产生减振效果。对顶螺母可视为附加在等强度悬臂梁上且位置可调的质量块，该质量块和等强度悬臂梁组合起来可产生单个动力减振器的减振效果，由此对特定频率（特定频率的大小取决于等强度悬臂梁的弯曲刚度大小）的刀具颤振产生减振效果。通过调节对顶螺母的前后位置，可使等强度悬臂梁的弯曲刚度发生变化，由此使上述特定频率发生变化。减振颗粒一方面产生摩擦减振效果和冲击减振效果，另一方面与等强度悬臂梁之间产生摩擦效应（该摩擦效应既可作为新的耗能途径，又可用于调整等强度悬臂梁的阻尼系数），由此使得本发明的减振方式复合化（动力减振、摩擦减振、冲击减振）。
基于上述过程，与动力减振器式减振刀杆相比，本发明所述的一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆通过采用全新结构，实现了减振范围广谱化（既可对更大频率范围和各个方向的刀具颤振产生减振效果，又可对特定频率的刀具颤振产生减振效果）、减振方式复合化（动力减振、摩擦减振、冲击减振），由此实现了减振效果全面化。换言之，即使刀具颤振的频率和方向随着加工工况的变化而发生变化，本发明的减振效果也不会减弱或消失，因此本发明的适用范围更广。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了动力减振器式减振刀杆在刀具颤振的频率和方向发生变化时减振效果减弱或消失的问题，适用于金属切削加工。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中刀杆体的结构示意图。
图3是本发明中等强度悬臂梁和弹簧垫圈的结构示意图。
图4是图3的右视图。
图中：1-刀杆体，201-正六边形座板，202-圆台形主体，203-第一螺柱，204-第二螺柱，3-弹簧垫圈，4-对顶螺母，5-减振颗粒。
具体实施方式
一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，包括刀杆体1、等强度悬臂梁、弹簧垫圈3、对顶螺母4、减振颗粒5；
其中，刀杆体1的前端面开设有圆形凹腔，且圆形凹腔的中心线与刀杆体1的中心线重合；圆形凹腔的底面中央开设有盲螺孔，且盲螺孔的中心线与圆形凹腔的中心线重合；
所述等强度悬臂梁包括正六边形座板201、圆台形主体202、第一螺柱203、第二螺柱204；圆台形主体202的粗端端面与正六边形座板201的前表面固定为一体，且圆台形主体202的中心线与正六边形座板201的中心线重合；第一螺柱203的后端面与圆台形主体202的细端端面固定为一体，且第一螺柱203的中心线与圆台形主体202的中心线重合；第二螺柱204的前端面与正六边形座板201的后表面中央固定为一体，且第二螺柱204的中心线与正六边形座板201的中心线重合；第二螺柱204旋拧于盲螺孔内；
弹簧垫圈3套设于第二螺柱204的侧面，且弹簧垫圈3的两端端面分别与圆形凹腔的底面和正六边形座板201的后表面接触；对顶螺母4旋拧于第一螺柱203的侧面；减振颗粒5填充于圆形凹腔内。
对顶螺母4可视为附加在等强度悬臂梁上且位置可调的质量块，该质量块和等强度悬臂梁组合起来可产生单个动力减振器的减振效果，由此对特定频率的刀具颤振产生减振效果。
减振颗粒5一方面产生摩擦减振效果和冲击减振效果，另一方面与等强度悬臂梁之间产生摩擦效应，由此使得本发明的减振方式复合化。
具体实施时，所述减振颗粒5为钨颗粒或铅颗粒。

Claims (4)

1.一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，其特征在于：包括刀杆体（1）、等强度悬臂梁、弹簧垫圈（3）、对顶螺母（4）、减振颗粒（5）；
其中，刀杆体（1）的前端面开设有圆形凹腔，且圆形凹腔的中心线与刀杆体（1）的中心线重合；圆形凹腔的底面中央开设有盲螺孔，且盲螺孔的中心线与圆形凹腔的中心线重合；
所述等强度悬臂梁包括正六边形座板（201）、圆台形主体（202）、第一螺柱（203）、第二螺柱（204）；圆台形主体（202）的粗端端面与正六边形座板（201）的前表面固定为一体，且圆台形主体（202）的中心线与正六边形座板（201）的中心线重合；第一螺柱（203）的后端面与圆台形主体（202）的细端端面固定为一体，且第一螺柱（203）的中心线与圆台形主体（202）的中心线重合；第二螺柱（204）的前端面与正六边形座板（201）的后表面中央固定为一体，且第二螺柱（204）的中心线与正六边形座板（201）的中心线重合；第二螺柱（204）旋拧于盲螺孔内；
弹簧垫圈（3）套设于第二螺柱（204）的外圆表面，且弹簧垫圈（3）的两端端面分别与圆形凹腔的底面和正六边形座板（201）的后表面接触；对顶螺母（4）旋拧于第一螺柱（203）的外圆表面，且对顶螺母（4）为相互接触的一对螺母；减振颗粒（5）填充于圆形凹腔内。
2.根据权利要求1所述的一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，其特征在于：对顶螺母（4）可视为附加在等强度悬臂梁上且位置可调的质量块，该质量块和等强度悬臂梁组合起来可产生单个动力减振器的减振效果，由此对特定频率的刀具颤振产生减振效果。
3.根据权利要求1所述的一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，其特征在于：减振颗粒（5）一方面产生摩擦减振效果和冲击减振效果，另一方面与等强度悬臂梁之间产生摩擦效应，由此使得减振方式复合化。
4.根据权利要求1所述的一种等强度悬臂梁式复合动力减振刀杆，其特征在于：所述减振颗粒（5）为钨颗粒或铅颗粒。
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