CN111421152A - 一种组合式减振刀杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式减振刀杆，包括刀杆本体、悬臂梁减振块、悬臂梁杆、滑块、简支梁减振块和调整杆，刀杆本体的后端面上开设有沿刀杆轴向延伸的内空腔，悬臂梁减振块、滑块和简支梁减振块均置于内空腔内，悬臂梁杆的第一端与悬臂梁减振块连接，第二端可轴向调整地刀杆本体的前端连接，滑块和简支梁减振块通过连接件连接，并装设在调整杆的第一端，调整杆的第二端可轴向调整地与刀杆本体的后端连接，本发明的组合式减振刀杆具有结构简单稳定、减震效果好且参数调整方便等优点。

Description

一种组合式减振刀杆

技术领域

本发明涉及金属切削刀具领域，尤其涉及一种组合式减振刀杆。

背景技术

内孔加工刀具时常需要应用于深孔加工，即刀具需要拥有较大的长径比，但在实际加工中，刀具在悬伸长径比大于4时极易出现刀具振动，不仅会造成产品加工精度下降，严重时还会造成刀具刀刃损坏，且切削产生的噪音对加工人员的健康也会造成不良影响。

为解决上述技术问题，现有技术中已有较多的技术方案，目前，现有技术中较为常用的为动力减振刀杆，即通过在刀杆内部设置一个或几个质量块的结构型式来实现减振，例如：中国专利文献专利CN102974895A公开了一种用于纺织机长套筒深孔加工的减振刀杆，这种刀杆将大质量减振块安装于靠近刀头一端的刀体内，减振块和刀体内壁之间留有间隙并在间隙中注入润滑油，减振块通过弹簧垫圈进行固定，从而构成减振系统。这种设计无法调整减振系统的阻尼和刚度参数，当刀具加工的振动频率随着加工工况的变化而发生变化时，减振效果会减弱，不适应切削加工这种宽频特性的工况；中国专利文献CN109249043A公开了一种减振车刀及其设计方法，这种车刀在靠近刀头侧的刀体中设计了一个空腔，在空腔内设有减振块和由多个橡胶圈组成的阻尼块，减振块和阻尼块通过弹簧杆串接，弹簧杆的一端终点为减振块，另一端连接在刀杆上，形成悬臂梁减振系统，通过改变悬臂梁的悬伸程度和阻尼块上的橡胶圈调整减振系统的刚度系数和阻尼系数，实现减振参数的调整，以适应变频激励的加工环境，该技术方案在进行参数调整时，需要将刀头和刀体拆分，再进行调整操作，操作复杂，加工效率低，而且由于刀头和刀体为分体结构，不利于刀具的强度和刚度设计；中国专利文献CN109465506A公布了一种车削大螺距螺纹减振刀杆，采用磁流变液，通过设计在刀体上的激励线圈传递而来的变化磁场，改变阻尼和刚度系数，实现减振系统的参数调整，但该技术方案存在结构复杂、元件之间的配合条件苛刻、成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单稳定、减震效果好且参数调整方便的组合式减振刀杆。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种组合式减振刀杆，包括刀杆本体、悬臂梁减振块、悬臂梁杆、滑块、简支梁减振块和调整杆，所述刀杆本体的后端面上开设有沿刀杆轴向延伸的内空腔，所述悬臂梁减振块、滑块和简支梁减振块均置于所述内空腔内，所述悬臂梁杆的第一端与所述悬臂梁减振块连接，第二端可轴向调整地所述刀杆本体的前端连接，所述滑块和简支梁减振块通过连接件连接，并装设在所述调整杆的第一端，所述调整杆的第二端可轴向调整地与所述刀杆本体的后端连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述悬臂梁减振块、简支梁减振块均悬空置于所述内空腔内，所述滑块与所述内空腔的内壁滑动配合。

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块分别置于所述简支梁减振块的两侧且均通过所述连接件与所述简支梁减振块螺纹连接，所述第二滑块装设在所述调整杆的第一端。

所述内空腔中位于所述第一滑块前侧、悬臂梁减振块外部的区域内设有阻尼介质，且所述内空腔外壁上设有可调整该区域内阻尼介质数量的进出料孔。

所述内空腔中位于所述第一滑块与第二滑块之间、简支梁减振块外部的区域内设有阻尼介质。

所述刀杆本体前端设有前定位销和前定位销钉，所述前定位销钉用于将所述前定位销固定装设在所述刀杆本体前端，所述前定位销上设有前定位挡块，所述悬臂梁杆包括前螺纹段和前定位段，所述前螺纹段与所述刀杆本体轴向螺纹配合且端部与所述悬臂梁减振块连接，所述前定位段上开设有可与所述前定位挡块配合的前定位凹槽。

所述刀杆本体后端设有螺纹旋钮、后定位销和后定位销钉，所述螺纹旋钮螺纹装设在所述内空腔的开口处，所述后定位销钉用于将所述后定位销固定装设在所述螺纹旋钮上，所述后定位销上设有后定位挡块，所述调整杆包括后螺纹段和后定位段，所述后螺纹段与所述螺纹旋钮轴向螺纹配合，所述后定位段上开设有可与所述后定位挡块配合的后定位凹槽。

所述悬臂梁杆长度为L，所述前螺纹段长度为L1，所述前定位段长度为L2，所述前定位凹槽为L3，其中，L1≥0.5L，0.8L2≤L3≤L2，所述调整杆长度为S，所述后螺纹段长度为S1，所述后定位段长度为S2，所述后定位凹槽为S3，其中，S1≥0.5S，0.8S2≤S3≤S2。

所述悬臂梁杆与所述连接件为弹性材质，所述调整杆为刚性材质。

所述阻尼介质为橡胶减振颗粒。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的组合式减振刀杆，包括刀杆本体、悬臂梁减振块、悬臂梁杆、滑块、简支梁减振块和调整杆，刀杆本体的后端面上开设有沿刀杆轴向延伸的内空腔，悬臂梁减振块、滑块和简支梁减振块均置于内空腔内，悬臂梁杆的第一端与悬臂梁减振块连接，第二端可轴向调整地刀杆本体的前端连接，滑块和简支梁减振块通过连接件连接，并装设在调整杆的第一端，调整杆的第二端可轴向调整地与刀杆本体的后端连接，悬臂梁减振块和悬臂梁杆形成前部减振结构，滑块、简支梁减振块和调整杆形成后部减振结构，前部和后部组合式减振结构可以更加有效地抑制加工过程中的切削振动，增强整体减振效果，且减振结构各部件均是简单的机械结构，稳定可靠，且加工难度低，拆卸方便，调整减振参数时仅需调整调整杆或悬臂梁杆，以改变悬臂梁减振块或滑块和简支梁减振块的轴向位置即可，操作简单方便，提高了刀具的加工效率和加工精度。

附图说明

图1是本发明组合式减振刀杆的剖面图。

图2是本发明组合式减振刀杆的俯视图。

图3是本发明组合式减振刀杆的前定位销的立体图。

图4是本发明组合式减振刀杆的悬臂梁杆的立体图。

图中各标号表示：

1、刀杆本体；2、悬臂梁减振块；3、悬臂梁杆；4、滑块；41、第一滑块；42、第二滑块；5、简支梁减振块；6、调整杆；7、连接件；8、阻尼介质；9、进出料孔；10、前定位销；11、前定位销钉；12、螺纹旋钮；13、后定位销；14、后定位销钉。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图4示出了本发明组合式减振刀杆的一种实施例，包括刀杆本体1、悬臂梁减振块2、悬臂梁杆3、滑块4、简支梁减振块5和调整杆6，刀杆本体1的后端面上开设有沿刀杆轴向延伸的内空腔，悬臂梁减振块2、滑块4和简支梁减振块5均置于内空腔内，悬臂梁杆3的第一端与悬臂梁减振块2连接，第二端可轴向调整地刀杆本体1的前端连接，滑块4和简支梁减振块5通过连接件7连接，并装设在调整杆6的第一端，调整杆6的第二端可轴向调整地与刀杆本体1的后端连接，悬臂梁减振块2和悬臂梁杆3形成前部减振结构，滑块4、简支梁减振块5和调整杆6形成后部减振结构，前部和后部组合式减振结构相互配合，可以更加有效地抑制加工过程中的切削振动，增强整体减振效果，且减振结构各部件均是简单的机械结构，稳定可靠，且加工难度低，拆卸方便，调整减振参数时仅需调整轴向悬臂梁杆3或调整杆6，以改变悬臂梁减振块或滑块和简支梁减振块的轴向位置即可，而不需要进行多个部件的拆装，操作简单方便，提高了刀具的加工效率。

本实施例中，悬臂梁减振块2、简支梁减振块5均悬空置于内空腔内，切削时，刀杆受到的外部激励造成的振动传递给减振系统，减振系统在刀杆传递过来的振动下抖动，使减振系统产生相反的频率，即悬臂梁减振块2、简支梁减振块5在内空腔内以相反的频率抖动，从而抑制刀杆的振动现象，降低了切削振动，滑块4与内空腔的内壁滑动配合，增加后部减振结构的稳定性。

本实施例中，滑块4包括第一滑块41和第二滑块42，第一滑块41和第二滑块42分别置于简支梁减振块5的两侧且均通过连接件7与简支梁减振块5螺纹连接，第二滑块42装设在调整杆6的第一端，第一滑块41、简支梁减振块5和第二滑块42共同形成后部减振结构，结构稳定可靠，内空腔中位于第一滑块41与第二滑块42之间、简支梁减振块5外部的区域内设有阻尼介质8，由于第一滑块41和第二滑块42之间形成一个相对密封区域，阻尼介质8位于该密封区域内，阻尼介质8在刀杆受到外部激励产生振动时，介质内部会发生相互摩擦，以摩擦方式耗散振动能，实现阻尼减振，进一步加强减振效果，阻尼介质8随第一滑块41、简支梁减振块5和第二滑块42的移动而改变轴向位置，实现后部减振结构的减振参数调整。

本实施例中，内空腔中位于第一滑块41前侧、悬臂梁减振块2外部的区域内设有阻尼介质8，阻尼介质8在刀杆受到外部激励产生振动时，介质内部会发生相互摩擦，以摩擦方式耗散振动能，进一步加强减振效果，且内空腔外壁上设有可调整该区域内阻尼介质8数量的进出料孔9，通过进出料孔9增加或减少内空腔中位于第一滑块41前侧、悬臂梁减振块2外部的区域内的阻尼介质8的数量，从而调整前部减振结构的阻尼系数，即实现了减振参数调整。

本实施例中，刀杆本体1前端设有前定位销10和前定位销钉11，前定位销钉11用于将前定位销10固定装设在刀杆本体1前端，前定位销10上设有前定位挡块，悬臂梁杆3包括前螺纹段和前定位段，前螺纹段与刀杆本体1轴向螺纹配合且端部与悬臂梁减振块2连接，前定位段上开设有可与前定位挡块配合的前定位凹槽，当需要调整前部减振结构的参数时，拧出前定位销钉11，将前定位销10取出，转动悬臂梁杆3，调整悬臂梁杆3的悬出长度，即改变了悬臂梁减振块2的轴向位置，转动悬臂梁杆3的圈数应为整数(即转动角度为360度的整数倍)，以保证调整完成后，装入前定位销10和前定位销钉11，前定位挡块始终能与前定位凹槽配合以避免悬臂梁杆3发生转动，即完成了悬臂梁杆3的固定，结构简单、稳定，调整方便。

悬臂梁杆3长度为L，前螺纹段长度为L1，前定位段长度为L2，前定位凹槽为L3，其中，为保证悬臂梁杆3与刀杆本体1的定位刚度，需满足：L1≥0.5L，为保证悬臂梁杆3的周向定位强度，需满足：0.8L2≤L3≤L2，本实施例中，L1＝0.6L，L3＝0.9L2。

本实施例中，刀杆本体1后端设有螺纹旋钮12、后定位销13和后定位销钉14，螺纹旋钮12螺纹装设在内空腔的开口处，后定位销钉14用于将后定位销13固定装设在螺纹旋钮12上，后定位销13上设有后定位挡块，调整杆6包括后螺纹段和后定位段，后螺纹段与螺纹旋钮12轴向螺纹配合，后定位段上开设有可与后定位挡块配合的后定位凹槽，当需要调整后部减振结构的参数时，拧出后定位销钉14，将后定位销13取出，转动调整杆6，调整调整杆6在内空腔中的悬出长度，即改变了第一滑块41、简支梁减振块5和第二滑块42的轴向位置，转动调整杆6的圈数应为整数(即转动角度为360度的整数倍)，以保证调整完成后，装入后定位销13和后定位销钉14，后定位挡块始终能与后定位凹槽配合以避免调整杆6发生转动，即完成了调整杆6的调整和固定，结构简单、稳定，调整方便；将螺纹旋钮12从刀杆本体1取下，即可将悬臂梁减振块2滑块4和简支梁减振块5均取出进行维护或更换，操作非常简单。

调整杆6长度为S，后螺纹段长度为S1，后定位段长度为S2，后定位凹槽为S3，其中，为保证调整杆6与刀杆本体1的定位刚度，需满足：S1≥0.5S，为保证调整杆6的周向定位强度，需满足：0.8S2≤S3≤S2。本实施例中，S1＝0.6S，S3＝0.9S2。

本实施例中，悬臂梁杆3与连接件7为弹性材质，悬臂梁3和连接件7作为动力减振系统中的弹性元件，设置为弹性材质为整个减振系统提供弹簧效果，调整杆6为刚性材质，以便更好地对第一滑块41、第二滑块42以及简支梁减振块5进行连接定位。

本实施例中，阻尼介质8为橡胶减振颗粒，橡胶减振颗粒不仅方便装载，且不需要设置过多的密封结构，简化了刀杆的结构，在刀杆受到外部激励产生振动时，橡胶减振颗粒相互摩擦，以摩擦方式耗散振动能，进出料孔9的直径应大于橡胶减振颗粒直径的1.5倍，以保证橡胶减振颗粒可以顺利装入或取出。

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。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种组合式减振刀杆，其特征在于：包括刀杆本体(1)、悬臂梁减振块(2)、悬臂梁杆(3)、滑块(4)、简支梁减振块(5)和调整杆(6)，所述刀杆本体(1)的后端面上开设有沿刀杆轴向延伸的内空腔，所述悬臂梁减振块(2)、滑块(4)和简支梁减振块(5)均置于所述内空腔内，所述悬臂梁杆(3)的第一端与所述悬臂梁减振块(2)连接，第二端可轴向调整地所述刀杆本体(1)的前端连接，所述滑块(4)和简支梁减振块(5)通过连接件(7)连接，并装设在所述调整杆(6)的第一端，所述调整杆(6)的第二端可轴向调整地与所述刀杆本体(1)的后端连接。

2.根据权利要求1所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述悬臂梁减振块(2)、简支梁减振块(5)均悬空置于所述内空腔内，所述滑块(4)与所述内空腔的内壁滑动配合。

3.根据权利要求2所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述滑块(4)包括第一滑块(41)和第二滑块(42)，所述第一滑块(41)和第二滑块(42)分别置于所述简支梁减振块(5)的两侧且均通过所述连接件(7)与所述简支梁减振块(5)螺纹连接，所述第二滑块(42)装设在所述调整杆(6)的第一端。

4.根据权利要求3所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述内空腔中位于所述第一滑块(41)前侧、悬臂梁减振块(2)外部的区域内设有阻尼介质(8)，且所述内空腔外壁上设有可调整该区域内阻尼介质(8)数量的进出料孔(9)。

5.根据权利要求4所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述内空腔中位于所述第一滑块(41)与第二滑块(42)之间、简支梁减振块(5)外部的区域内设有阻尼介质(8)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述刀杆本体(1)前端设有前定位销(10)和前定位销钉(11)，所述前定位销钉(11)用于将所述前定位销(10)固定装设在所述刀杆本体(1)前端，所述前定位销(10)上设有前定位挡块，所述悬臂梁杆(3)包括前螺纹段和前定位段，所述前螺纹段与所述刀杆本体(1)轴向螺纹配合且端部与所述悬臂梁减振块(2)连接，所述前定位段上开设有可与所述前定位挡块配合的前定位凹槽。

7.根据权利要求6所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述刀杆本体(1)后端设有螺纹旋钮(12)、后定位销(13)和后定位销钉(14)，所述螺纹旋钮(12)螺纹装设在所述内空腔的开口处，所述后定位销钉(14)用于将所述后定位销(13)固定装设在所述螺纹旋钮(12)上，所述后定位销(13)上设有后定位挡块，所述调整杆(6)包括后螺纹段和后定位段，所述后螺纹段与所述螺纹旋钮(12)轴向螺纹配合，所述后定位段上开设有可与所述后定位挡块配合的后定位凹槽。

8.根据权利要求7所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述悬臂梁杆(3)长度为L，所述前螺纹段长度为L1，所述前定位段长度为L2，所述前定位凹槽为L3，其中，L1≥0.5L，0.8L2≤L3≤L2，所述调整杆(6)长度为S，所述后螺纹段长度为S1，所述后定位段长度为S2，所述后定位凹槽为S3，其中，S1≥0.5S，0.8S2≤S3≤S2。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述悬臂梁杆(3)与所述连接件(7)为弹性材质，所述调整杆(6)为刚性材质。

10.根据权利要求5所述的组合式减振刀杆，其特征在于：所述阻尼介质(8)为橡胶减振颗粒。

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