CN112846333A - 一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀 - Google Patents

一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀 Download PDF

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CN112846333A
CN112846333A CN202110259403.8A CN202110259403A CN112846333A CN 112846333 A CN112846333 A CN 112846333A CN 202110259403 A CN202110259403 A CN 202110259403A CN 112846333 A CN112846333 A CN 112846333A
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刘旭辉
张远方
吴雁
姚行艳
方紫韵
胡慧娜
蒲美玲
付泽民
成玫
叶鸣强
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Shanghai Yibei Industry Co ltd
Shanghai Yuanhe Electromechanical Technology Co ltd
Shanghai Institute of Technology
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Shanghai Yibei Industry Co ltd
Shanghai Yuanhe Electromechanical Technology Co ltd
Shanghai Institute of Technology
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/28—Features relating to lubricating or cooling

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，包括铣刀本体和减震装置，所述减震装置包括缸体、磁流变弹性体、线框和线圈，所述铣刀本体贯穿所述缸体；所述磁流变弹性体内套于所述缸体中，并且外套于所述铣刀本体上；所述线框套设于所述缸体上，所述线圈缠绕在所述线框上，当向所述线圈输入电流时，磁力线从所述铣刀本体产生并径向穿过所述磁流变弹性体进入所述缸体，并沿所述缸体的轴向移动，再从所述缸体的径向穿过所述磁流变弹性体回到所述铣刀本体，形成闭合回路；磁力线径向穿过所述磁流变弹性体时，使所述磁流变弹性体中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，抑制所述铣刀本体在旋转运动时产生的震动。

Description

一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀
技术领域
本发明涉及铣刀技术领域，特别涉及一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀。
背景技术
铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量，铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。在使用铣刀进行加工时，刀杆因为快速旋转造成抖动严重，甚至有可能导致断裂绷刀，造成加工质量不好或无法进行加工，大大降低了工作效率，同时可能会造成生产安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，包括铣刀本体和减震装置，所述减震装置包括缸体、磁流变弹性体、线框和线圈，所述铣刀本体贯穿所述缸体；所述磁流变弹性体内套于所述缸体中，并且外套于所述铣刀本体上；所述线框套设于所述缸体上，所述线圈缠绕在所述线框上，当向所述线圈输入电流时，磁力线从所述铣刀本体产生并径向穿过所述磁流变弹性体进入所述缸体，并沿所述缸体的轴向移动，再从所述缸体的径向穿过所述磁流变弹性体回到所述铣刀本体，形成闭合回路；磁力线径向穿过所述磁流变弹性体时，使所述磁流变弹性体中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，抑制所述铣刀本体在旋转运动时产生的震动。
较佳地，所述缸体包括减震筒和固设在所述减震筒上下两端的上端盖和下端盖；
所述磁流变弹性体呈圆柱筒状，并轴向固定在所述减震筒内；
所述铣刀本体轴向贯穿所述磁流变弹性体的中心孔，并且其上下两端分别穿过所述上端盖和下端盖，所述铣刀本体相对于所述磁流变弹性体可做旋转运动。
较佳地，所述铣刀本体的中部外壁上设有凸缘，所述凸缘、上端盖和下端盖上均设有相通的散热孔。
较佳地，所述减震筒包括同轴间隔设置的内筒和外筒，所述内筒和外筒在一端部固定，所述外筒和内筒之间形成环形凹槽，所述线框嵌设在所述环形凹槽内；
所述磁流变弹性体的外壁固定嵌设在所述内筒的内壁上。
较佳地，所述下端盖的上端面的中部设有凸台，所述凸台伸入至所述内筒内并抵住所述磁流变弹性体。
较佳地，所述铣刀本体和所述减震筒均为高磁导率和高磁饱和强度的纯铁。
较佳地，所述磁流变弹性体由羟基铁粉、704硅橡胶和二甲基硅油按质量分数比2:7:1配置而成的固体结构。
较佳地，还包括电涡流位移传感器、控制模块和电源模块，所述电涡流位移传感器与所述控制模块电连接，所述电源模块分别与所述控制模块和所述线圈电连接；所述电涡流位移传感器用于收集所述铣刀本体X轴和Y轴两方向的位移数据，并传给所述控制模块，所述控制模块根据收集到的位移数据，控制所述电源模块输入所述线圈的电流大小。
较佳地，所述电涡流位移传感器包括用于测量所述铣刀本体在X向位移的X向电涡流位移传感器和用于测量所述铣刀本体在Y向位移的Y向电涡流位移传感器。
较佳地，所述X向电涡流位移传感器通过X向传感器支架设置在所述缸体的下端，所述Y向电涡流位移传感器通过Y向传感器支架设置在所述缸体的下端。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
1.本发明的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，当所述减震装置中输入电流时，磁力线从所述铣刀本体产生并径向穿过所述环形磁流变弹性体进入所述减震筒，并沿轴向移动，再从所述减震筒径向穿过所述环形磁流变弹性体回到所述铣刀本体，形成闭合回路。磁力线径向穿过所述环形磁流变弹性体时，使弹性体中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，阻止所述铣刀本体与所述减震筒的相对旋转运动，起到缓冲减震的作用。
2.本发明的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，不用考虑减震装置的密封问题。
3.本发明的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，所述铣刀本体中间凸起的凸缘、所述上端盖和所述下端盖圆周都均匀分布了四个散热孔，用以散发其工作时摩擦产生的热量，减震装置的散热性能优异。
4.本发明的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，采用反应速度快，可逆性好、可控性强的磁流变弹性体使其控制精度高，反应灵敏。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀的剖视图；
图2为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀的装配图；
图3为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀的拆解图。
具体实施方式
以下将结合图1至图3对本发明提供的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
请参考图1至图3，一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，包括铣刀本体1和减震装置，所述减震装置包括缸体2、磁流变弹性体3、线框4和线圈5，所述铣刀本体1贯穿所述缸体2；所述磁流变弹性体3内套于所述缸体2中，并且外套于所述铣刀本体1上；所述线框4套设于所述缸体2上，所述线圈5缠绕在所述线框4上，当向所述线圈5输入电流时，磁力线从所述铣刀本体1产生并径向穿过所述磁流变弹性体3进入所述缸体2，并沿所述缸体2的轴向移动，再从所述缸体2的径向穿过所述磁流变弹性体3回到所述铣刀本体1，形成闭合回路；磁力线径向穿过所述磁流变弹性体3时，使所述磁流变弹性体3中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，抑制所述铣刀本体1在旋转运动时产生的震动，起到缓冲减震的作用。
在本实施例中，所述缸体2包括减震筒22和通过螺纹紧固件固设在所述减震筒22上下两端的上端盖21和下端盖23；
所述磁流变弹性体3呈圆柱筒状，并轴向固定在所述减震筒22内，如磁流变弹性体3与减震筒22通过过盈配合的方式固定；
所述铣刀本体1轴向贯穿所述磁流变弹性体3的中心孔，并且其上下两端分别穿过所述上端盖21和下端盖23，所述铣刀本体1相对于所述磁流变弹性体3可做旋转运动。
所述铣刀本体1的中部外壁上设有凸缘11，所述凸缘11、上端盖21和下端盖23上均设有相通的散热孔10，用以散发铣刀本体1工作时摩擦产生的热量。在本实施例中，凸缘11与磁流变弹性体3间隙配合。
在本实施例中，所述减震筒22包括同轴间隔设置的内筒222和外筒221，所述内筒222和外筒221在一端部固定，所述外筒221和内筒222之间形成环形凹槽223。可以是内筒222和外筒221的上端或下端固定，本实施例以内筒222和外筒221的上端固定为例，所述线框4从所述环形凹槽223的下端插入所述环形凹槽223内，线框4嵌设在所述环形凹槽223内；
所述磁流变弹性体3的外壁固定嵌设在所述内筒222的内壁上。
所述下端盖23的上端面的中部设有凸台，所述凸台伸入至所述内筒222内并抵住所述磁流变弹性体3。
在本实施例中，所述铣刀本体1和所述减震筒22均为高磁导率和高磁饱和强度的纯铁，上端盖21和下端盖23均不导磁。所述磁流变弹性体3由羟基铁粉、704硅橡胶和二甲基硅油按质量分数比2:7:1配置而成，从而保证其有较好的剪切力学性能。而且所述环形磁流变弹性体3为固体，所以不用考虑其密封的问题。
在本实施例中，可通过改变线圈5的电流大小以产生合适的阻尼力，作为一种实施例，可通过电源直接控制线圈5的电流；作为另外一种实施例，根据电涡流位移传感器采集铣刀本体1在工作时的X轴和Y轴两方向的位移数据来控制电源输出的电流，具体结构如下：
一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀还包括电涡流位移传感器、控制模块和电源模块，所述电涡流位移传感器与所述控制模块电连接，所述电源模块分别与所述控制模块和所述线圈5电连接；所述电涡流位移传感器用于收集所述铣刀本体1X轴和Y轴两方向的位移数据，并传给所述控制模块，所述控制模块根据收集到的位移数据，控制所述电源模块输入所述线圈5的电流大小。所述电涡流位移传感器包括用于测量所述铣刀本体1在X向位移的X向电涡流位移传感器7和用于测量所述铣刀本体1在Y向位移的Y向电涡流位移传感器9，所述X向电涡流位移传感器7通过X向传感器支架6设置在所述缸体2的上端和下端，以下端为例，所述Y向电涡流位移传感器9通过Y向传感器支架8设置在所述缸体2下端盖23的下端面。在本实施例中，以所述铣刀本体1的中轴线为旋转中心的同一平面圆内，X向电涡流位移传感器7和Y向电涡流位移传感器9呈90度分布。
当铣刀本体1被动力机构带动剧烈旋转时，以铣刀本体1的中轴线为旋转中心呈水平90度分布的X向电涡流位移传感器7和Y向电涡流位移传感器9分别收集铣刀本体1在X轴和Y轴两方向的位移数据，并传给控制模块，控制模块根据收集到的位移数据，控制电源模块输入线圈5的电流大小，使磁力线从铣刀本体1产生并径向穿过磁流变弹性体3进入减震筒22，并沿减震筒22的轴向移动，再从减震筒22径向穿过磁流变弹性体3回到铣刀本体1，形成闭合回路。磁力线径向穿过环形磁流变弹性体3时，使弹性体中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，阻止铣刀本体1与减震筒22的相对旋转运动，起到缓冲减震的作用。

Claims (10)

1.一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，包括铣刀本体和减震装置，所述减震装置包括缸体、磁流变弹性体、线框和线圈，所述铣刀本体贯穿所述缸体；所述磁流变弹性体内套于所述缸体中，并且外套于所述铣刀本体上；所述线框套设于所述缸体上，所述线圈缠绕在所述线框上，当向所述线圈输入电流时，磁力线从所述铣刀本体产生并径向穿过所述磁流变弹性体进入所述缸体，并沿所述缸体的轴向移动，再从所述缸体的径向穿过所述磁流变弹性体回到所述铣刀本体，形成闭合回路；磁力线径向穿过所述磁流变弹性体时，使所述磁流变弹性体中的磁性颗粒沿径向分布，从而产生剪切力，抑制所述铣刀本体在旋转运动时产生的震动。
2.如权利要求1所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述缸体包括减震筒和固设在所述减震筒上下两端的上端盖和下端盖；
所述磁流变弹性体呈圆柱筒状，并轴向固定在所述减震筒内；
所述铣刀本体轴向贯穿所述磁流变弹性体的中心孔，并且其上下两端分别穿过所述上端盖和下端盖，所述铣刀本体相对于所述磁流变弹性体可做旋转运动。
3.如权利要求2所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述铣刀本体的中部外壁上设有凸缘，所述凸缘、上端盖和下端盖上均设有相通的散热孔。
4.如权利要求2所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述减震筒包括同轴间隔设置的内筒和外筒，所述内筒和外筒在一端部固定，所述外筒和内筒之间形成环形凹槽，所述线框嵌设在所述环形凹槽内；
所述磁流变弹性体的外壁固定嵌设在所述内筒的内壁上。
5.如权利要求4所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述下端盖的上端面的中部设有凸台，所述凸台伸入至所述内筒内并抵住所述磁流变弹性体。
6.如权利要求2所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述铣刀本体和所述减震筒均为高磁导率和高磁饱和强度的纯铁。
7.如权利要求1所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述磁流变弹性体由羟基铁粉、704硅橡胶和二甲基硅油按质量分数比2:7:1配置而成的固体结构。
8.如权利要求1所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，还包括电涡流位移传感器、控制模块和电源模块，所述电涡流位移传感器与所述控制模块电连接，所述电源模块分别与所述控制模块和所述线圈电连接；所述电涡流位移传感器用于收集所述铣刀本体X轴和Y轴两方向的位移数据，并传给所述控制模块，所述控制模块根据收集到的位移数据，控制所述电源模块输入所述线圈的电流大小。
9.如权利要求8所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述电涡流位移传感器包括用于测量所述铣刀本体在X向位移的X向电涡流位移传感器和用于测量所述铣刀本体在Y向位移的Y向电涡流位移传感器。
10.如权利要求9所述的一种基于磁流变弹性体的高精度铣刀，其特征在于，所述X向电涡流位移传感器通过X向传感器支架设置在所述缸体的下端，所述Y向电涡流位移传感器通过Y向传感器支架设置在所述缸体的下端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114535632A (zh) * 2022-04-01 2022-05-27 哈尔滨理工大学 一种适用于深孔加工的基于mre的主动变刚度减振镗杆

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