CN110802265B - 一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法，属于铣削加工领域；本发明提供一种减振效果好、刀具受力小、刀具寿命长、冷却液控制智能化高、加工效率高的插铣刀及安装方法和控制方法。一种减振插铣刀的安装方法，依次安装质量块、刀头、减振模块和组装插铣刀；一种减振插铣刀的控制方法，确定走刀次数，启动机床，总控制器控制气压泵和冷却液泵启停，将每层刀片座设置呈不等齿距，刀杆内设有减振模块降低插铣刀的振动；一种减振插铣刀，第一层刀片座位于第二层刀片座前端，刀头连接端位于第二层刀片座后端；刀头连接端在刀头座前端，刀头座在一号阶梯孔内；减振模块在二号阶梯孔内，刀尾前端安在四号阶梯孔内。本发明主要用于插铣加工，提高刀具寿命。

Description

一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法

技术领域

本发明属于铣削加工领域，具体涉及一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法。

背景技术

插铣加工在现代机械加工中运用广泛，本发明所设计一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法主要运用于加工水轮机水斗，针对加工水轮机水斗所使用的插铣刀长径比达到14:1，较大的长径比在加工过程中必然会引起大的振动；对于呈狭长勺形的水斗来说，加工过程中需要去除大量的金属，对刀具的耐用度以及加工效率提出了更高的要求；加工过程中随着金属去除量的增加，刀具的温度也会增加很大。目前使用的普通插铣刀具有减振效果差、刀具受力大、刀片寿命短、冷却液控制智能化低、加工效率较低等缺陷。

因此，就需要一种减振效果好、刀具受力小、刀具寿命长、冷却液控制智能化高、加工效率高的插铣刀及其安装方法和控制方法。

发明内容

本发明针对现有插铣加工方式减振效果差、刀具受力大、刀片寿命短、冷却液控制智能化低、加工效率较低等缺陷，提供了一种减振效果好、刀具受力小、刀具寿命长、冷却液控制智能化高、加工效率高的插铣刀及其安装方法和控制方法。

本发明所涉及的一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法的技术方案如下：

本发明所涉及的一种减振插铣刀的安装方法，它包括以下步骤：

步骤一、安装质量块：在质量块内填满钢球，并采用阻尼油填充钢球间的间隙，通过螺母和防泄漏垫片密封质量块；

步骤二、安装刀头：刀头上设置有两层刀片座，且每层刀片座呈不等齿距分布，在每层刀片座与刀片接触的一侧设有方槽，温度传感器安装在刀片座的方槽内，所述刀头上开设的圆孔内安装温度控制器；将刀片依次安装到刀片座上；

步骤三、安装减振模块：所述质量块后端的凸起为第一定位轴，所述螺母的一端安装在质量块前端，所述螺母的另一端为第二定位轴，一号橡胶圈和二号橡胶圈分别安装在第一定位轴和第二定位轴上；刀杆内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔从前到后依次为一号阶梯孔、二号阶梯孔、三号阶梯孔和四号阶梯孔，所述减振模块安装在刀杆内的二号阶梯孔内且紧贴二号阶梯孔的左侧内壁上，所述二号阶梯孔的大小与减振模块吻合，定位块安装在减振模块的前端，所述一号阶梯孔内安装有刀头座，且刀头座的后端紧贴定位块的前端；

步骤四、组装：将所述刀头安装于刀头座上，将刀尾前端安装在四号阶梯孔内；

步骤五、所述刀尾、刀杆、刀头座和刀头内开设有贯通的冷却液通道，气压泵和冷却液泵的出口均与冷却液通道的入口连通。

本发明所涉及的一种减振插铣刀的控制方法，它包括以下步骤：

步骤一、根据切削宽度确定走刀次数；

步骤二、启动机床，机床上的转速传感器实时监测插铣刀的转速，温度传感器实时将刀片的温度信号传输给温度控制器，所述温度控制器将温度信号无线传输至总控制器；

步骤三、所述总控制器根据当前的温度信号和转速信号控制气压泵和冷却液泵的启停；

步骤四、插铣刀的振动信号分为两部分，通过将每层刀头座设置呈不等齿距分布，进而抵消第一部分的振动信号；第二部分的振动信号经由刀头、刀头座和刀杆传递至减振模块，使减振模块内的质量块产生多方向振动；

步骤五、所述质量块产生的振动信号分为前后方向振动信号和其它方向振动信号，通过固定在质量块前后两端的二号橡胶圈和一号橡胶圈降低质量块的前后方向振动信号，通过第一定位轴和第二定位轴在一号橡胶圈和二号橡胶圈内的限位降低质量块的其它方向振动信号。

进一步地：在步骤三中，所述插铣刀当前转速为r，所述插铣刀预设转速为a，所述刀片当前温度为t，所述刀片预设温度为b：当r≤a时，总控制器控制冷却液泵和气压泵都停止；当r＞a且t≤b时，总控制器控制气压泵启动，开始吹气，使得气体直接喷射到刀片的刀尖处；当r＞a且t＞b时总控制器控制气压泵停止、冷却液泵启动，开始喷射冷却液，使得冷却液直接喷射到刀片的刀尖处，依次循环。

进一步地：在步骤五中，所述质量块内部的钢球随质量块的振动而振动，所述钢球受到阻尼油的阻碍而减小振动，进而削弱质量块的振动信号。

本发明所涉及的一种减振插铣刀，它包括：刀头、刀头座、刀杆、减振模块、定位块和刀尾；所述刀头包括第一层刀片座、第二层刀片座和刀头连接端，且每层刀片座呈不等齿距分布，所述第一层刀片座位于第二层刀片座前端，所述刀头连接端位于第二层刀片座后端，所述第一层刀片座的直径小于第二层刀片座的直径；所述刀杆内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔由前到后依次开设一号阶梯孔、二号阶梯孔、三号阶梯孔和四号阶梯孔，所述一号阶梯孔、二号阶梯孔、四号阶梯孔和三号阶梯孔直径依次减小；所述刀头连接端设置在刀头座前端，所述刀头座的后端设置在一号阶梯孔内；所述减振模块设置在二号阶梯孔内；所述定位块位于刀头座与减振模块之间，所述定位块前端与刀头座紧密接触，所述定位块后端与减振模块紧密接触；所述减振模块包括质量块、螺母、一号橡胶圈、二号橡胶圈、钢球、阻尼油和防泄漏垫片，所述质量块一端设置有第一定位轴，所述质量块内部开设有圆柱形空腔体，所述圆柱形空腔体前端设有阶梯式螺纹孔，所述螺母后端设有与圆柱形空腔体吻合的阶梯式外螺纹，所述螺母用于密封圆柱形空腔体，所述螺母凸出质量块的一端为第二定位轴，所述一号橡胶圈和二号橡胶圈分别通过第一定位轴和第二定位轴固定在质量块两端；所述钢球和阻尼油分布在圆柱形空腔体内；所述质量块与二号阶梯孔内壁留有间隙；所述防泄漏垫片位于质量块与螺母之间；所述刀尾前端安装在四号阶梯孔内。

进一步地：所述第一层刀片座和第二层刀片座呈阶梯结构，所述第一层刀片座和第二层刀片座分别安装三个刀片，所述第二层刀片座上每个刀片的径向位置位于第一层刀片座每两个刀片中间，所述第一层刀片座与第二层刀片座的轴向距离设置为9mm；所述三个刀片呈不等齿距分布，所述第一层刀片座上的三个刀片两两之间的夹角分别为：117°、120°、123°，所述第二层刀片座上的三个刀片两两之间的夹角分别为：118.5°、121.5°、120°。

进一步地：所述刀头内部开设有四号冷却液通道和多个五号冷却液通道，所述四号冷却液通道与刀头同向，所述多个五号冷却液通道的入口与四号冷却液通道相通，所述多个五号冷却通道的出口分别正对每个刀片的刀尖，所述刀头前端还开设导线孔。

进一步地：它还包括多个温度传感器和温度控制器，所述第一层刀片座和第二层刀片座分别开有方槽，所述多个温度传感器分别安在多个方槽内，所述第一层刀片座中心开设圆孔，所述温度控制器安装在刀头前端的圆孔内。

进一步地：所述刀头座内设有一号冷却液通道，所述刀杆内设有二号冷却液通道，所述刀尾内设有三号冷却液通道；所述三号冷却液通道、二号冷却液通道、一号冷却液通道、四号冷却液通道和五号冷却液通道贯通，所述二号冷却液通道设有两条且呈对称分布于刀杆内，所述的刀杆外形呈阶梯型，所述刀杆前端直径小于刀杆后端直径。

本发明的有益效果是：

本发明所涉及的一种减振插铣刀及其安装方法和控制方法，在刀具的刀头部分将刀片座分布设为不等齿距分布，以及将刀杆设置为空心、阶梯结构，且在刀杆处安装具有减振性能的减振模块，因此刀具的减振性能得到很大提高；在刀头部分采用双层刀片座，阶梯结构设计，使得每齿的切削量减小，进而可以降低刀具的受力，以及刀片的寿命；在刀头部分采用双层刀齿，当铣削宽度一定时，比普通刀具具有更高的加工效率。

附图说明

图1为刀具整体结构示意图；

图2为减振模块剖视图；

图3为刀头结构示意图；

图4为刀头局部剖视图；

图5为刀杆结构示意图；

图6为刀杆A-A视图与B-B视图；

图7为刀头座剖视图；

图8为总控制流程图；

图9为插铣刀刀头铣削仿真简化模型；

图10为X方向铣削力变化曲线对比图；

图11为第五刀铣削后的温度情况；

图12为三点铣削温度变化图；

图13为P1点最低温度变化趋势图；

图14为第5刀铣削后的刀片磨损量情况；

图15为三点刀片磨损量变化图；

图16为P1点最大磨损量变化趋势图。

图中：1为刀头、2为刀头座、3为刀杆、4为减振模块、5为定位块、6为刀尾、7为温度传感器、8为温度控制器、9为刀片；1-1为第一层刀片座、1-2为第二层刀片座、1-3为刀头连接端、1-4为四号冷却液通道、1-5五号冷却液通道、1-6为导线孔、1-7为方槽、1-8为排屑槽、2-1为二号冷却液通道、3-1为一号阶梯孔、3-2为二号阶梯孔、3-3为三号阶梯孔、3-4为四号阶梯孔、3-5为一号冷却液通道、4-1为质量块、4-2为螺母、4-3为一号橡胶圈、4-4为二号橡胶圈、4-5为钢球、4-6为阻尼油、4-7为防泄漏垫片、6-1三号冷却液孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一，结合图1到图7说明本实施方式，本实施方式所述减振插铣刀的安装流程如下：

步骤一、安装质量块4-1：在质量块4-1内填满一定数量的钢球4-5，并采用阻尼油4-6填充钢球4-5间的间隙，之后把防泄漏垫片4-7套在螺母4-2的前端，并将带有防泄漏垫片4-7的螺母4-2通过螺纹连接到质量块4-1前端的阶梯螺纹孔中，并检验是否有阻尼油4-6泄漏，若有泄漏重新安装，直到不泄露为止。

步骤二、安装刀头1：刀头1上设置有两层刀片座(刀片座分为：第一层刀片座1-1和第二层刀片座1-2，每层设有三个刀片座)，且每层刀片座呈不等齿距分布，在每层刀片座与刀片9接触的一侧设有方槽1-7(方槽1-7个数：每层刀片座至少有一个刀片座上设有方槽1-7，最多三个；方槽1-7位置：方槽1-7开设在刀片座上，安装好刀片9后方槽1-7位于刀片9底下)，温度传感器7安装在刀片座的方槽1-7内，并将温度传感器7通过导线与温度控制器8连接，导线放在导线孔1-6内，且导线孔1-6内设有防水装置避免液体沿导线流向温度控制器8，温度控制器8安装在刀头1前端的圆孔内；再将六个刀片9通过螺钉依次安装到刀头1前端的刀片座上，安装时要保证温度传感器7被安放在刀片9的底部，且不能压坏温度传感器7。

步骤三、安装减振模块4：所述质量块4-1后端的凸起为第一定位轴4-1-1，所述螺母4-2的一端安装在质量块4-1前端，所述螺母4-2的另一端为第二定位轴4-2-1且位于质量块4-1外，一号橡胶圈4-3和二号橡胶圈4-4分别安装在第一定位轴4-1-1和第二定位轴4-2-1上；刀杆3内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔从前到后依次为一号阶梯孔3-1、二号阶梯孔3-2、三号阶梯孔3-3和四号阶梯孔3-4，所述减振模块4安装在刀杆3内的二号阶梯孔3-2内且紧贴二号阶梯孔3-2的左侧(左右侧与前后端对应)内壁上，所述二号阶梯孔3-2的大小与减振模块4吻合，所述一号橡胶圈4-3和二号橡胶圈4-4紧贴在二号阶梯孔3-2内壁上，减振模块4与二号阶梯孔3-2内壁留有一定间隙；再将定位块5放入刀杆3的阶梯通孔内，且定位块5安装在减振模块4的前端，使得定位块5紧贴在二号橡胶4-4上；再将刀头座2通过螺纹安装在一号阶梯孔3-1内，安装时保证二号橡胶圈4-4、定位块5和刀头座2三者紧密接触，这里的定位块5材质一般选择橡胶。

步骤四、组装：再将安装完整的刀头1，通过后端的刀头连接端1-3与刀头座2前端螺纹连接；再将刀尾6前端通过螺纹安装到四号阶梯孔3-4内。

步骤五、所述刀尾6、刀杆3、刀头座2和刀头1内开设有贯通的冷却液通道，冷却液通道可通冷却液或者气体，气压泵和冷却液泵的出口均与冷却液通道的入口(机床主轴)连通。

具体实施方式二，结合图1到图8说明本实施方式，本实施方式所述减振插铣刀的控制方法如下：

步骤一、根据切削宽度确定走刀次数，插铣刀使用时：由于刀头1设计为阶梯结构，在加工过程中首先第一层刀齿(每层刀片座上安装刀片9，进而每一个刀片座也可称为一个刀齿)进行铣削加工，之后第二层刀齿开始加工，因此需要根据铣削宽度来确定走刀次数：当铣削总宽度m≤c(m为当前铣削宽度，c为根据插铣刀直径设置的固定最大铣削宽度)时，根据刀头1本身设计尺寸，可计算出每层刀齿的铣削宽度，此时本专利所设计的插铣刀控制方法一次走刀就可以完成铣削加工，且每层刀齿承受的铣削宽度较小，因此铣削力也小，刀齿较多加工效率也会有所提高；普通插铣法此时也可一次走刀完成铣削加工，但普通插铣刀每齿会承担更大的铣削力，且齿数小进而效率低；当铣削总宽度m＞c时，本专利所设计的插铣刀控制方法需多次走刀完成加工，而普通插铣法需更多次数的走刀才能完成加工，进而使得普通插铣刀对刀片9的磨损更大，因此本专利所设计的插铣刀控制方法能够提高加工效率和的延长刀具寿命。

步骤二、启动机床，机床上的转速传感器实时监测插铣刀的转速，温度传感器7实时将刀片9的温度信号传输给温度控制器8，所述温度控制器8将温度信号无线传输至总控制器。

步骤三、所述总控制器根据当前的温度信号和转速信号控制气压泵和冷却液泵的启停；所述插铣刀当前转速为r，所述插铣刀预设转速为a，所述刀片9当前温度为t(温度控制器7将刀片9的多个当前温度t，取t最大值将其传输给总控制器)，所述刀片9预设温度为b，此时：当r≤a时，总控制器控制冷却液泵和气压泵都停止；当r＞a且t≤b时，总控制器控制气压泵启动，开始吹气，气体流经三号冷却液通道6-1、二号冷却液通道3-5、一号冷却液通道2-1、四号冷却液通道1-4和多个五号冷却液通道1-5，最后通过多个五号冷却液通道1-5同时直接喷射到刀片9的刀尖处；当r＞a且t＞b时总控制器控制气压泵停止、冷却液泵启动，开始喷射冷却液，冷却液流经三号冷却液通道6-1、二号冷却液通道3-5、一号冷却液通道2-1、四号冷却液通道1-4和多个五号冷却液通道1-5，最后通过多个五号冷却液通道1-5同时直接喷射到刀片9的刀尖处，依次循环。

所述气压泵和冷却液泵上设有手动启停装置，当遇到紧急情况时可手动启停。

步骤四、插铣刀的振动信号分为两部分：

通过将每层刀片座设置呈不等齿距分布，使得每个刀齿的切入、切出过程频率不统一，以及刀杆3内设有阶梯通孔和刀杆3外形呈阶梯结构，进而抵消第一部分的振动信号；第二部分的振动信号经由刀头1、刀头座2和刀杆3传递至减振模块4，使减振模块4内的质量块4-1产生多方向振动。

步骤五、所述质量块4-1产生的振动信号分为前后方向振动信号和其它方向振动信号，通过固定在质量块4-1前后两端的二号橡胶圈4-4和一号橡胶圈4-3降低质量块4-1的前后方向振动信号，通过第一定位轴4-1-1和第二定位轴4-2-1在一号橡胶圈4-3和二号橡胶圈4-4内的限位降低质量块4-1的其它方向振动信号。

当质量块4-1在受到振动的同时位于圆柱形空腔体4-1-2内的钢球4-5跟随振动，由于钢球4-5在振动的同时受到阻尼油4-6的阻力，进而减弱了钢球4-5的动力，从而减弱质量块4-1的振动，进而对减振模块4起到减振作用；通过上述几种减振方式会使插铣刀振动减弱。

具体实施方式三，结合图1到图7说明本实施方式，本实施方式所述一种减振插铣刀的具体结构如下：

它包括：刀头1、刀头座2、刀杆3、减振模块4、定位块5和刀尾6；所述刀头1包括第一层刀片座1-1、第二层刀片座1-2和刀头连接端1-3，且每层刀片座呈不等齿距分布，所述第一层刀片座1-1位于第二层刀片座1-2前端，所述刀头连接端1-3位于第二层刀片座1-2后端，所述第一层刀片座1-1的直径小于第二层刀片座1-2的直径；所述刀杆3内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔由前到后依次开设一号阶梯孔3-1、二号阶梯孔3-2、三号阶梯孔3-3和四号阶梯孔3-4，所述一号阶梯孔3-1、二号阶梯孔3-2、四号阶梯孔3-4和三号阶梯孔3-3直径依次减小；所述刀头连接端1-3上设有螺纹；所述刀头连接端1-3通过螺纹连接在刀头座2前端，所述刀头座2的后端设置在一号阶梯孔3-1内；所述减振模块4设置在二号阶梯孔3-2内；所述定位块5位于刀头座2与减振模块4之间，所述定位块5前端与刀头座2紧密接触，所述定位块5后端与减振模块4内的二号橡胶圈4-4紧密接触；所述减振模块4包括质量块4-1、螺母4-2、一号橡胶圈4-3、二号橡胶圈4-4、钢球4-5、阻尼油4-6和防泄漏垫片4-7，所述质量块4-1一端设置有第一定位轴4-1-1，所述质量块4-1内部开设有圆柱形空腔体4-1-2，所述圆柱形空腔体4-1-2前端(即质量块4-1前端)设有阶梯式螺纹孔，所述螺母4-2后端设有与圆柱形空腔体4-1-2吻合的阶梯式外螺纹，所述阶梯式外螺纹与圆柱形空腔体4-1-2前端的阶梯式螺纹孔连接，所述螺母4-2用于密封圆柱形空腔体4-1-2，所述螺母4-2凸出质量块4-1的一端为第二定位轴4-2-1，所述一号橡胶圈4-3和二号橡胶圈4-4分别通过第一定位轴4-1-1和第二定位轴4-2-1固定在质量块4-1两端；所述钢球4-5和阻尼油4-6分布在圆柱形空腔体4-1-2内；所述一号橡胶圈4-3、质量块4-1和二号橡胶圈4-4依次放在二号阶梯孔3-2内，所述一号橡胶圈4-3紧贴二号阶梯孔3-2后端，所述一号橡胶圈4-3和二号橡胶圈4-4紧贴二号阶梯孔3-2内壁且加紧质量块4-1，所述质量块4-1与二号阶梯孔3-2内壁留有间隙；所述防泄漏垫片4-7位于质量块4-1与螺母4-2之间；所述刀尾6前端安装在四号阶梯孔3-4内。

所述第一层刀片座1-1和第二层刀片座1-2呈阶梯结构，所述阶梯结构是在刀头1轴向呈阶梯结构，所述第一层刀片座1-1和第二层刀片座1-2分别安装三个刀片9，所述第二层刀片座1-2上每个刀片9的径向位置位于第一层刀片座1-1每两个刀片9中间，所述第一层刀片座1-1与第二层刀片座1-2的轴向距离设置为9mm约为一个齿高；所述三个刀片9呈不等齿距分布，所述第一层刀片座1-1上的三个刀片9两两之间的夹角分别为：117°、120°、123°，所述第二层刀片座1-2上的三个刀片9两两之间的夹角分别为：118.5°、121.5°、120°。

所述刀头1内部开设有四号冷却液通道1-4和多个五号冷却液通道1-5，所述四号冷却液通道1-4与刀头1同向，所述多个五号冷却通道1-5的入口与四号冷却液通道1-4相通，所述多个五号冷却液通道1-5的出口设置在排屑槽1-8上，且五号冷却通道1-5开设位置可使得冷却液直接喷在每个刀片9的刀尖上，所述刀头1前端还开设导线孔1-6。

所述的一种减振插铣刀，它还包括多个温度传感器7和温度控制器8，所述第一层刀片座1-1和第二层刀片座1-2分别开有方槽1-7，所述多个温度传感器7分别安在多个方槽1-7内，所述第一层刀片座1-1中心开设圆孔，所述温度控制器8安装在刀头1前端的圆孔内，所述导线孔1-6内设有防水装置避免液体沿导线口流入温度控制器8。

所述刀头座2内设有一号冷却液通道2-1，所述刀杆3内设有二号冷却液通道3-5，所述刀尾6内设有三号冷却液通道6-1；所述三号冷却液通道6-1、二号冷却液通道3-5、一号冷却液通道2-1、四号冷却液通道1-4和五号冷却液通道1-5贯通刀尾6、刀杆3、刀头座2及刀头1；所述二号冷却液通道3-5设有两条且呈对称分布于刀杆3内，所述的刀杆3外形呈阶梯型，所述刀杆3前端直径小于刀杆3后端直径，所述刀杆3自身结构设计具有一定的减振作用。

具体实施方式四，结合图1到图16说明本实施方式，本实施方式所述本专利设计的插铣刀刀头1与普通插铣刀刀头加工效果对比如下：

通过UG(Unigraphics NX，三维建模软件)三维软件构建本专利所设计的插铣刀刀头1模型，并将模型导入到Deform(Design Enviroment for Forming，有限元分析系统)切削仿真软件中，为了在保证计算精度的条件下节省计算时间，需要对模型进行简化，具体简化模型如图9所示，其中被加工材料是不锈钢0Cr13，本专利设计的插铣刀刀头1主要的几何参数为：插铣刀直径50mm、轴向阶梯距离设置为9mm，双层阶梯结构；第一层刀片座1-1的齿距(齿距即齿间角)是117°，120°，123°，则第二层刀片座1-2的齿距是118.5°，121.5°，120°；两层刀片座在安装好刀片9后的轴向前角是4°，径向前角是-4°，主偏角是14°。铣削参数设置为：转速为2000r/min，进给量0.1mm/r，铣削宽度2mm，铣削仿真后从铣削力、铣削温度、刀片9磨损量观察对比本专利设计的插铣刀刀头9与普通插铣刀刀头的区别。

1.对比铣削力

当刀具刚切入工件时铣削力较小或不稳定，因此本文提取第1750步到第2500步的铣削过程中X方向铣削力变化数据进行观察，通过图10能够看到本专利设计的插铣刀刀头9铣削力更为密集且整体偏低，其主要是由于本专利设计的插铣刀刀头9双层设计使得铣削过程更加的连续，铣削力更低。

2.对比温度

图11是两把插铣刀刚完成第五刀铣削后的温度情况，在两把刀具相同位置的刀片9刀尖上分别取相同的三个点，观察不同刀具三点的温度变化情况，结果如图12所示，通过图11和图12能够发现本专利设计的插铣刀刀头9铣削温度比普通插铣刀更低。提取图12铣削过程中P1点每刀最低温度值，并将数据导入到Origin(函数绘图软件)绘图软件中，绘制折线图，如图13所示；通过图13可以看到本专利设计的插铣刀铣削温度增加较慢，且整体偏低。

3.对比刀片9磨损量

图14是两把插铣刀刚完成第五刀铣削后的刀片9磨损量情况，在两把插铣刀相同位置的刀片9刀尖上分别取相同的三个点，观察不同刀具三点的磨损量变化情况，结果如图15所示，通过图14和图15能够发现本专利设计的插铣刀磨损量更小。提取图15铣削过程中P2点每刀最大磨损量值，并将数据导入到Origin绘图软件中，绘制折线图，如图16所示；通过图16可以看到本专利设计的插铣刀刀片9磨损量增加较慢，且整体偏低。

通过上述铣削力、铣削温度以及刀片9磨损量的对比，能够验证本专利设计的插铣刀刀头1具有很好的优越性，不仅能够提高插铣刀的使用寿命，而且也能够提高加工效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减振插铣刀的安装方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一、安装质量块(4-1)：在质量块(4-1)内填满钢球(4-5)，并采用阻尼油(4-6)填充钢球(4-5)间的间隙，通过螺母(4-2)和防泄漏垫片(4-7)密封质量块(4-1)；

步骤二、安装刀头(1)：刀头(1)上设置有两层刀片座，且每层刀片座呈不等齿距分布，在每层刀片座与刀片(9)接触的一侧设有方槽(1-7)，温度传感器(7)安装在刀片座的方槽(1-7)内，所述刀头(1)上开设的圆孔内安装温度控制器(8)；将刀片(9)依次安装到刀片座上；

步骤三、安装减振模块(4)：所述质量块(4-1)后端的凸起为第一定位轴(4-1-1)，所述螺母(4-2)的一端安装在质量块(4-1)前端，所述螺母(4-2)的另一端为第二定位轴(4-2-1)，一号橡胶圈(4-3)和二号橡胶圈(4-4)分别安装在第一定位轴(4-1-1)和第二定位轴(4-2-1)上；刀杆(3)内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔从前到后依次为一号阶梯孔(3-1)、二号阶梯孔(3-2)、三号阶梯孔(3-3)和四号阶梯孔(3-4)，所述减振模块(4)安装在刀杆(3)内的二号阶梯孔(3-2)内且紧贴二号阶梯孔(3-2)的左侧内壁上，所述二号阶梯孔(3-2)的大小与减振模块(4)吻合，定位块(5)安装在减振模块(4)的前端，所述一号阶梯孔(3-1)内安装有刀头座(2)，且刀头座(2)的后端紧贴定位块(5)的前端；

步骤四、组装：将所述刀头(1)安装于刀头座(2)上，将刀尾(6)前端安装在四号阶梯孔(3-4)内；

步骤五、所述刀尾(6)、刀杆(3)、刀头座(2)和刀头(1)内开设有贯通的冷却液通道，气压泵和冷却液泵的出口均与冷却液通道的入口连通。

2.一种减振插铣刀的控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一、根据切削宽度确定走刀次数；

步骤二、启动机床，机床上的转速传感器实时监测插铣刀的转速，温度传感器(7)实时将刀片(9)的温度信号传输给温度控制器(8)，所述温度控制器(8)将温度信号无线传输至总控制器；

步骤三、所述总控制器根据当前的温度信号和转速信号控制气压泵和冷却液泵的启停；

步骤四、插铣刀的振动信号分为两部分，通过将每层刀片座设置呈不等齿距分布，进而抵消第一部分的振动信号；第二部分的振动信号经由刀头(1)、刀头座(2)和刀杆(3)传递至减振模块(4)，使减振模块(4)内的质量块(4-1)产生多方向振动；

步骤五、所述质量块(4-1)产生的振动信号分为前后方向振动信号和其它方向振动信号，通过固定在质量块(4-1)前后两端的二号橡胶圈(4-4)和一号橡胶圈(4-3)降低质量块(4-1)的前后方向振动信号，通过第一定位轴(4-1-1)和第二定位轴(4-2-1)在一号橡胶圈(4-3)和二号橡胶圈(4-4)内的限位降低质量块(4-1)的其它方向振动信号。

3.根据权利要求2所述的一种减振插铣刀的控制方法，其特征在于，在步骤三中，所述插铣刀当前转速为r，所述插铣刀预设转速为a，所述刀片(9)当前温度为t，所述刀片(9)预设温度为b：当r≤a时，总控制器控制冷却液泵和气压泵都停止；当r＞a且t≤b时，总控制器控制气压泵启动，开始吹气，使得气体直接喷射到刀片(9)的刀尖处；当r＞a且t＞b时总控制器控制气压泵停止、冷却液泵启动，开始喷射冷却液，使得冷却液直接喷射到刀片(9)的刀尖处，依次循环。

4.根据权利要求2所述的一种减振插铣刀的控制方法，其特征在于，在步骤五中，所述质量块(4-1)内部的钢球(4-5)随质量块(4-1)的振动而振动，所述钢球(4-5)受到阻尼油(4-6)的阻碍而减小振动，进而削弱质量块(4-1)的振动信号。

5.一种减振插铣刀，其特征在于，它包括：刀头(1)、刀头座(2)、刀杆(3)、减振模块(4)、定位块(5)和刀尾(6)；所述刀头(1)包括第一层刀片座(1-1)、第二层刀片座(1-2)和刀头连接端(1-3)，且每层刀片座呈不等齿距分布，所述第一层刀片座(1-1)位于第二层刀片座(1-2)前端，所述刀头连接端(1-3)位于第二层刀片座(1-2)后端，所述第一层刀片座(1-1)的直径小于第二层刀片座(1-2)的直径；所述刀杆(3)内开设阶梯通孔，所述阶梯通孔由前到后依次开设一号阶梯孔(3-1)、二号阶梯孔(3-2)、三号阶梯孔(3-3)和四号阶梯孔(3-4)，所述一号阶梯孔(3-1)、二号阶梯孔(3-2)、四号阶梯孔(3-4)和三号阶梯孔(3-3)直径依次减小；所述刀头连接端(1-3)设置在刀头座(2)前端，所述刀头座(2)的后端设置在一号阶梯孔(3-1)内；所述减振模块(4)设置在二号阶梯孔(3-2)内；所述定位块(5)位于刀头座(2)与减振模块(4)之间，所述定位块(5)前端与刀头座(2)紧密接触，所述定位块(5)后端与减振模块(4)紧密接触；所述减振模块(4)包括质量块(4-1)、螺母(4-2)、一号橡胶圈(4-3)、二号橡胶圈(4-4)、钢球(4-5)、阻尼油(4-6)和防泄漏垫片(4-7)，所述质量块(4-1)一端设置有第一定位轴(4-1-1)，所述质量块(4-1)内部开设有圆柱形空腔体(4-1-2)，所述圆柱形空腔体(4-1-2)前端设有阶梯式螺纹孔，所述螺母(4-2)后端设有与圆柱形空腔体(4-1-2)吻合的阶梯式外螺纹，所述螺母(4-2)用于密封圆柱形空腔体(4-1-2)，所述螺母(4-2)凸出质量块(4-1)的一端为第二定位轴(4-2-1)，所述一号橡胶圈(4-3)和二号橡胶圈(4-4)分别通过第一定位轴(4-1-1)和第二定位轴(4-2-1)固定在质量块(4-1)两端；所述钢球(4-5)和阻尼油(4-6)分布在圆柱形空腔体(4-1-2)内；所述质量块(4-1)与二号阶梯孔(3-2)内壁留有间隙；所述防泄漏垫片(4-7)位于质量块(4-1)与螺母(4-2)之间；所述刀尾(6)前端安装在四号阶梯孔(3-4)内。

6.根据权利要求5所述的一种减振插铣刀，其特征在于，所述第一层刀片座(1-1)和第二层刀片座(1-2)呈阶梯结构，所述第一层刀片座(1-1)和第二层刀片座(1-2)分别安装三个刀片(9)，所述第二层刀片座(1-2)上每个刀片(9)的径向位置位于第一层刀片座(1-1)每两个刀片(9)中间，所述第一层刀片座(1-1)与第二层刀片座(1-2)的轴向距离设置为9mm；所述三个刀片(9)呈不等齿距分布，所述第一层刀片座(1-1)上的三个刀片(9)两两之间的夹角分别为：117°、120°、123°，所述第二层刀片座(1-2)上的三个刀片(9)两两之间的夹角分别为：118.5°、121.5°、120°。

7.根据权利要求5所述的一种减振插铣刀，其特征在于，所述刀头(1)内部开设有四号冷却液通道(1-4)和多个五号冷却液通道(1-5)，所述四号冷却液通道(1-4)与刀头(1)同向，所述多个五号冷却通道(1-5)的入口与四号冷却液通道(1-4)相通，所述多个五号冷却液通道(1-5)的出口分别正对每个刀片(9)的刀尖，所述刀头(1)前端还开设导线孔(1-6)。

8.根据权利要求5所述的一种减振插铣刀，其特征在于，它还包括多个温度传感器(7)和温度控制器(8)，所述第一层刀片座(1-1)和第二层刀片座(1-2)分别开有方槽(1-7)，所述多个温度传感器(7)分别安在多个方槽(1-7)内，所述第一层刀片座(1-1)中心开设圆孔，所述温度控制器(8)安装在刀头(1)前端的圆孔内。

9.根据权利要求5所述的一种减振插铣刀，其特征在于，所述刀头座(2)内设有一号冷却液通道(2-1)，所述刀杆(3)内设有二号冷却液通道(3-5)，所述刀尾(6)内设有三号冷却液通道(6-1)；所述三号冷却液通道(6-1)、二号冷却液通道(3-5)、一号冷却液通道(2-1)、四号冷却液通道(1-4)和五号冷却液通道(1-5)贯通，所述二号冷却液通道(3-5)设有两条且呈对称分布于刀杆(3)内，所述的刀杆(3)外形呈阶梯型，所述刀杆(3)前端直径小于刀杆(3)后端直径。

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