CN114101801B - 一种阻尼减振刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻尼减振刀具，包括刀杆、套装在所述刀杆外侧的套筒、设置在所述套筒内的质量块、设置在所述质量块内的第一弹性支撑圈、设置在所述质量块两端的支撑座以及填充在所述质量块与所述刀杆之间的间隙内的阻尼油，还包括周向分布在所述套筒内壁上的第一磁性件和周向分布在所述质量块外壁上的第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件呈同极相对设置。本发明将刀杆的振动通过阻尼油传递到质量块，并采用磁性件的同极相斥原理对质量块进行缓冲，大幅降低质量块的振幅和振动频率，从而有效地降低切削时的振动。

Description

一种阻尼减振刀具

技术领域

本发明涉及金属切屑刀具技术领域，特别涉及一种阻尼减振刀具。

背景技术

由于深孔、深型腔等零件的特点，往往需要采用长悬伸的刀具进行加工，然而，悬伸越长，刀具系统刚性越差，在加工过程中，受动态切削力、机床、冷却液等振动源的影响，刀杆频繁振动，甚至产生共振，存在加工质量差、刀具寿命低、加工效率低、工作环境噪音大等劣势。目前，减振刀具中应用的阻尼器主要分为两种：动力吸振器和摩擦阻尼器。动力吸振器中的阻尼单元主要通过将粘性液体密封于特定空腔实现；摩擦阻尼器主要通过与主结构的直接接触，并且发生相对位移耗散振动能量。

例如：公开号为CN112247171A的中国发明专利公开了一种频率可调的被动减振刀杆，包括刀杆主体、动力吸振单元和刀头连接座，刀杆主体一端具有安装空腔，刀头连接座与刀杆主体靠近安装空腔的一端连接，动力吸振单元包括第一弹性体、质量块和连接杆，连接杆位于安装空腔内，第一弹性体和质量块套于连接杆上，第一弹性体内设有调节腔，刀杆主体上设有气道，气道与调节腔连通，质量块与连接杆间隙配合且二者的间隙内填充有粘弹体，其缺点在于该弹性体容易造成阻尼液的渗漏，降低阻尼器减振效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻尼减振刀具，有效地降低切削时的振动。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种阻尼减振刀具，包括刀杆、套装在所述刀杆外侧的套筒、设置在所述套筒内的质量块、设置在所述质量块内的第一弹性支撑圈、设置在所述质量块两端的支撑座以及填充在所述质量块与所述刀杆之间的间隙内的阻尼油，还包括周向分布在所述套筒内壁上的第一磁性件和周向分布在所述质量块外壁上的第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件呈同极相对设置。

作为优选，所述第一磁性件的周向间隔的间隙小于所述第二磁性件的宽度。

作为优选，所述第一磁性件包括固定在所述套筒上的铁芯和绕设在所述铁芯上的线圈。

作为优选，所述质量块内设置有轴向贯穿的通孔，所述刀杆穿设在所述通孔内，所述通孔的孔径大于所述刀杆的外圆直径。

作为优选，所述通孔内设置有环形槽，多条所述环形槽呈间隔分布，所述环形槽的直径大于所述通孔的孔径。

作为优选，所述质量块包括第一质量块和第二质量块，所述第一质量块和第二质量块呈轴向间隔分布，所述第一质量块和第二质量块之间通过第二弹性支撑圈相连。

作为优选，所述第一质量块的长度大于所述第二质量块的长度。

作为优选，所述第二弹性支撑圈包括支撑主体和设置在所述支撑主体两端的环形卡接部，所述第一质量块和所述第二质量块的端部设置有与所述环形卡接部相匹配的连接槽。

作为优选，所述支撑主体内设置有空腔和与所述空腔连通的气道，所述气道的进气端设置有控制阀。

作为优选，所述刀杆内设置有沿轴向贯穿所述刀杆的冷却通道。

本发明的有益效果：本发明将刀杆的振动通过阻尼油传递到质量块，并采用磁性件的同极相斥原理对质量块进行缓冲，大幅降低质量块的振幅和振动频率，从而有效地降低切削时的振动。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例2中第二弹性支撑圈的结构示意图；

图中：1-刀杆，101-冷却通道，2-套筒，201-缓冲间隙，3-支撑座，4-质量块，401-通孔，402-环形槽，4-1-第一质量块，4-2-第二质量块，5-第一弹性支撑圈，6-密封圈，7-第一磁性件，8-第二磁性件，9-第二弹性支撑圈，901-支撑主体，902-环形卡接部，903-空腔，904-气道，10-控制阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后，可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：如图1所示，一种阻尼减振刀具，包括刀杆1、套装在刀杆1外侧的套筒2、设置在套筒2内的质量块4、设置在质量块4内的第一弹性支撑圈5、设置在质量块4两端的支撑座3以及填充在质量块4与刀杆1之间的间隙内的阻尼油。

质量块4为圆柱结构，其内部设置有轴向贯穿的通孔401，刀杆1穿设在通孔401内，通孔401的孔径大于刀杆1的外圆直径。质量块4上开设有注油孔，注油孔内安装有单向阀，阻尼油通过单向阀注入到通孔401内壁与刀杆1之间的空隙内。

支撑座3固定在刀杆1上，固定方式为螺接或其它常规固定方式。两个支撑座3用于限制质量块4的轴线移动。支撑座3与质量块4的端部之间还设置有密封圈6，防止阻尼油泄露。

套筒2套装在质量块4外侧，套筒2的两端固定在两个支撑座3。其中套筒2的内径大于质量块4的外径，两者之间形成缓冲间隙201，缓冲间隙201的大小为3-5mm。

第一弹性支撑圈5分布在质量块4的两端，起到弹性支撑质量块4的作用，第一弹性支撑圈5可以采用橡胶材质。质量块4的端部安装有固定第一弹性支撑圈5的安装槽。阻尼油位于通孔401内壁、刀杆1与第一弹性支撑圈5形成的密闭空间内。

阻尼减振刀具还包括周向分布在套筒2内壁上的第一磁性件7和周向分布在质量块4外壁上的第二磁性件8，并且第一磁性件7分布在套筒2的两端，第二磁性件8分布在质量块4的两端。第一磁性件7与第二磁性件8在径向方向一一对应，并且第一磁性件7与第二磁性件8呈同极相对设置，即第一磁性件7的N极(或S极)与第二磁性件8的N极(或S极)相对设置。

套筒2的内壁在径向方向向外凸起，形成用于安装第一磁性件7的环形容纳槽，第一磁性件7固定安装在环形容纳槽内。

第一磁性件7的周向间隔的间隙小于第二磁性件8的宽度，保证质量块4发生转动时都能使第一磁性件7与第二磁性件8产生斥力。

其中第一磁性件7可以为永磁铁或电磁铁，第二磁性件8为永磁铁。在本实施例中第一磁性件7为电磁铁，第一磁性件7包括固定在套筒2上的铁芯和绕设在铁芯上的线圈，铁芯的朝向第二磁性件8的一端固定有增强铁片，增强铁片固定在套筒2的内壁上。第一磁性件7与电流控制器相连，用于控制线圈的电流大小，从而控制第一磁性件7的磁力大小。当刀杆1振动幅度越大，线圈的电流越大，第一磁性件7与第二磁性件8的斥力也越大，则质量块4的振动幅度越小，而质量块4的振动频率则相应增大，使得刀杆1振动频率与质量块4的振动频率不一致，防止产生共振，提高减振效果。

通孔401内设置有环形槽402，多条环形槽402呈间隔分布，环形槽402的直径大于通孔401的孔径。在刀杆1和质量块4振动过程中，阻尼油也因两者振动而产生振动，阻尼油产生的波纹沿轴向方向传递，使得质量块4振动加剧，因此在通孔401内设置环形槽402，能够减弱或阻止阻尼油的波纹传递，从而控制刀具整体的振动。

刀杆1内设置有沿轴向贯穿刀杆1的冷却通道101，质量块4的振动而产生的热量由阻尼油吸收，为刀具冷却的冷却液在经过冷却通道101对阻尼油进行冷却降温。

实施例2：如图2和图3所示，与实施例1不同之处在于，质量块4包括第一质量块4-1和第二质量块4-2，第一质量块4-1和第二质量块4-2呈轴向间隔分布，第一质量块4-1和第二质量块4-2之间通过第二弹性支撑圈9相连。第二磁性件8安装在第一质量块4-1和第二质量块4-2的相对较远的一端。

其中第一质量块4-1的长度大于第二质量块4-2的长度，第一质量块4-1和第二质量块4-2均为圆柱结构，第一质量块4-1的质量大于第二质量块4-2的质量。

由于第一质量块4-1与第二质量块4-2两者的质量不同，并且两者之间通过第二弹性支撑圈9连接，能够有效阻止第一质量块4-1与第二质量块4-2同刀杆1发生共振，降低切削过程中的振动振幅，增强了刀具对各种切削参数的适应能力。

第二弹性支撑圈9包括支撑主体901和设置在支撑主体901两端的环形卡接部902，第一质量块4-1和第二质量块4-2的端部设置有与环形卡接部902相匹配的连接槽。第二弹性支撑圈9采用橡胶材质。

支撑主体901内设置有空腔903和与空腔903连通的气道904，气道904的进气端设置有控制阀10。通过控制空腔903内的压力，改变第一质量块4-1和第二质量块4-2的固有振动频率，防止第一质量块4-1和第二质量块4-2与刀杆1发生共振。

Claims (4)

1.一种阻尼减振刀具，包括刀杆(1)、套装在所述刀杆(1)外侧的套筒(2)、设置在所述套筒(2)内的质量块(4)、设置在所述质量块(4)内的第一弹性支撑圈(5)、设置在所述质量块(4)两端的支撑座(3)以及填充在所述质量块(4)与所述刀杆(1)之间的间隙内的阻尼油，其特征在于：还包括周向分布在所述套筒(2)内壁上的第一磁性件(7)和周向分布在所述质量块(4)外壁上的第二磁性件(8)，所述第一磁性件(7)与所述第二磁性件(8)呈同极相对设置，所述质量块(4)包括第一质量块(4-1)和第二质量块(4-2)，所述第一质量块(4-1)和第二质量块(4-2)呈轴向间隔分布，所述第一质量块(4-1)和第二质量块(4-2)之间通过第二弹性支撑圈(9)相连，所述第一质量块(4-1)的长度大于所述第二质量块(4-2)的长度，第二磁性件(8)安装在第一质量块(4-1)和第二质量块(4-2)的相对较远的一端；所述第二弹性支撑圈(9)包括支撑主体(901)和设置在所述支撑主体(901)两端的环形卡接部(902)，所述第一质量块(4-1)和所述第二质量块(4-2)的端部设置有与所述环形卡接部(902)相匹配的连接槽，所述支撑主体(901)内设置有空腔(903)和与所述空腔(903)连通的气道(904)，所述气道(904)的进气端设置有控制阀(10)；所述质量块(4)内设置有轴向贯穿的通孔(401)，所述刀杆(1)穿设在所述通孔(401)内，所述通孔(401)的孔径大于所述刀杆(1)的外圆直径，所述通孔(401)内设置有环形槽(402)，多条所述环形槽(402)呈间隔分布，所述环形槽(402)的直径大于所述通孔(401)的孔径。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼减振刀具，其特征在于：所述第一磁性件(7)的周向间隔的间隙小于所述第二磁性件(8)的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的一种阻尼减振刀具，其特征在于：所述第一磁性件(7)包括固定在所述套筒(2)上的铁芯和绕设在所述铁芯上的线圈。

4.根据权利要求1所述的一种阻尼减振刀具，其特征在于：所述刀杆(1)内设置有沿轴向贯穿所述刀杆(1)的冷却通道(101)。

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