CN116810020A - 具有可调谐振动吸收器的旋转切割工具 - Google Patents

Abstract

一种旋转切割工具包含工具主体，所述工具主体包含柄部部分和邻接所述柄部部分的切割部分。所述切割部分具有由螺旋形拧扭的容屑槽分隔开的多个刀片。可调谐振动吸收器设置在形成于所述切割部分中的内腔内，且具有沿循所述螺旋形拧扭的容屑槽的形状。所述可调谐振动吸收器包含吸收器质量块和设置在所述吸收器质量块与所述内腔的外壁之间的弹性材料。在一个方面，通过选择所述吸收器质量块和所述弹性材料的机械性质而将所述可调谐振动吸收器调谐到所要频率。在另一方面，通过控制设置在所述可调谐振动吸收器内的主内部流体腔内的流体的压力来调谐所述可调谐振动吸收器。

Description

具有可调谐振动吸收器的旋转切割工具

技术领域

总的来说，本发明涉及旋转式切割工具，更具体地说，涉及具有用于在操作期间抑制或消除扭转振动的可调谐振动吸收器的旋转切割工具，例如整体硬质合金立铣刀(solidcarbide end mill，SCEM)等。

背景技术

在需要工具在轴向方向和径向方向两者上去除材料的操作中，如在开槽操作中，经常使用具有设置于端表面和外周侧表面两者上的切割刃的常规整体立铣刀。

在金属切割操作期间，切割工具与工件之间的任何振动运动可能导致不合需要的切割性能，例如较差工件表面光洁度和超出公差的成品工件。此外，此类振动可以使切割工具或机床损坏。

具有螺旋形容屑槽的钻头中的扭转振动会由于容屑槽的螺旋形形状而在轴向方向上产生振荡，这又会造成切屑厚度变化，进而导致颤振。通常，由扭转(轴向)振动造成的自激振动以高频率发生且产生不合意的噪声。此问题在大直径模块化钻头中和具有大长度/直径(即，L/D)比率的旋转式切割工具中特别关键。

因此，需要抑制或消除旋转式切割工具中的振动。

发明内容

抑制旋转切割工具中的振动的问题通过提供可调谐振动吸收器来解决，所述可调谐振动吸收器具有设置在沿循旋转切割工具中的容屑槽的拧扭螺旋形状的内腔内的吸收器质量块。所述可调谐振动吸收器还具有设置在吸收器质量块与内腔的外壁之间的弹性材料。所述可调谐振动吸收器的长度和所述可调谐振动吸收器的机械性质，例如刚度、粘滞阻尼等，以一定方式选择以使得可调谐振动吸收器的频率设置成接近钻体的固有频率。另外，选择所述可调谐振动吸收器的机械性质以使得在所述可调谐振动吸收器的频率与立铣刀的固有频率之间引起相消干扰，由此减少或消除旋转切割工具中的振动。

在一个方面，一种旋转切割工具包括柄部部分和邻接所述柄部部分的切割部分，所述切割部分具有通过螺旋形拧扭的容屑槽分隔开的多个刀片。每个刀片包含前刃面、后刃面以及在所述前刃面与所述后刃面之间延伸的刃背表面。可调谐振动吸收器设置在形成于所述切割部分中的内腔内，所述内腔具有沿循螺旋形拧扭的容屑槽的形状。所述可调谐振动吸收器包括吸收器质量块和设置在所述吸收器质量块与所述内腔的外壁之间的弹性材料。所述可调谐振动吸收器通过选择吸收器质量块和弹性材料的机械性质来调谐到所要频率，并且所述可调谐振动吸收器的所要频率引起所述可调谐振动吸收器与所述旋转切割工具之间的相消干扰，由此抑制旋转切割工具在切割操作期间的振动。

在另一方面，一种旋转切割工具包括柄部部分以及邻接所述柄部部分并具有切割端的切割部分。所述切割部分具有由螺旋形拧扭的容屑槽分隔开的多个刀片，每个刀片包含前刃面、后刃面和在所述前刃面与所述后刃面之间延伸的刃背表面。可调谐振动吸收器设置在形成于所述切割部分中的内腔内，且具有沿循所述螺旋形拧扭的容屑槽的形状。所述可调谐振动吸收器包括吸收器质量块和设置在所述吸收器质量块与所述内腔的外壁之间的弹性材料。所述可调谐动态吸收器包含主内部流体腔，所述主内部流体腔在纵向方向上并且相对于旋转切割工具的中心纵向轴线C_L基本上平行地延伸。通过控制所述主内部流体腔内的流体压力来调谐所述可调谐振动吸收器。

附图说明

虽然示出了本发明的各种实施例，但是所示出的特定实施例不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种改变和修改。

图1是根据本发明的实施例的具有内部可调谐振动吸收器的例如整体硬质合金立铣刀(SCEM)等旋转切割工具的侧视图；

图2是沿着图1的线A-A截取的旋转切割工具的横截面图，示出设置在旋转切割工具的切屑容屑槽部分中的螺旋形拧扭的内腔内的内部可调谐振动吸收器；

图3是沿着图1的线B-B截取的旋转切割工具的横截面图，示出设置在旋转切割工具的切屑容屑槽部分中的螺旋形拧扭的内腔内的内部可调谐振动吸收器；

图4是沿着图1的线C-C截取的旋转切割工具的横截面图，示出旋转切割工具的切屑容屑槽部分中的螺旋形拧扭的内腔；

图5是模拟频率响应函数的图形表示，示出随具有本公开的可调谐振动吸收器的立铣刀、有内腔而无可调谐振动吸收器的相同立铣刀以及无内腔和可调谐振动吸收器的相同立铣刀(即，整体立铣刀)的频率而变的振幅；

图6是模拟频率响应函数的图形表示，示出具有本公开的可调谐振动吸收器的立铣刀、有内腔而无可调谐振动吸收器的相同立铣刀以及无内腔和可调谐振动吸收器的相同立铣刀(即，整体立铣刀)的相对动态性能和总重量。

图7是根据本公开的另一方面的沿着图1的线A-A截取的旋转切割工具的横截面图，示出具有内部流体腔的内部可调谐振动吸收器；

图8是沿着图1的线B-B截取的旋转切割工具的横截面图，示出具有内部流体腔的内部可调谐振动吸收器；以及

图9是根据本公开的另一方面的沿着图1的线A-A截取的旋转切割工具的横截面图，示出具有内部流体腔的内部可调谐振动吸收器。

具体实施方式

另外，本文中对特定应用的描述不应限制使用切割工具的范围和程度。

本文所使用的方向性短语，例如，左、右、前、后、顶部、底部及其派生词与附图中所示的元件的方向有关，并且不限制权利要求，除非其中明确陈述。在所有附图中，相同的部件具有相同的附图标记。

如本文在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似用语可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或用语另外指示，否则此类范围确定包含其中含有的所有子范围。

在整个文本和权利要求中，关于值的范围(例如，“约22wt％到35wt％”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者，并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度，这些全是如本发明所属领域的普通技术人员应当理解的。

出于本说明书的目的(除在操作实例中之外)，除非另有说明，否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则本说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本发明寻求获得的期望结果而变化。最低限度地，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求书的范围，至少应根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般舍入技术来解释每个数值参数。此外，如本说明书和所附权利要求中所使用，除非明确且不含糊地限于一个指示物，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在包含复数指示物。

尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体示例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。同样，应当理解，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包含在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间并且包含所述最小值和最大值的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值范围是连续的，所以它们包含最小值和最大值之间的每个值。除非另有明确说明，否则本申请中指定的多种数值范围均为近似值。

在以下说明书和权利要求中，引用了具有以下含义的多个术语。

除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包含复数指代。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述描述包含事件发生的实例和事件不发生的实例。

如本文所使用的，术语“螺旋形”被定义为涉及或具有螺旋的形式。“螺旋”或“螺旋形”定义为当一个平面围绕任何种类的圆柱面(尤其是直圆柱)缠绕时在该平面上绘制的直线形成的三维空间中的曲线，如螺钉的曲线。通过以下参数化来描述半径为a且斜率为b/a(或螺距2πb)的圆形螺旋：

x(θ)＝a sinθ，

y(θ)＝a cosθ，

z(θ)＝bθ。

如本文所用，短语“螺旋角”定义为任何螺旋与其直圆柱或圆锥上的轴线之间的角度。螺旋角以圆柱的轴线作参考，这将其与螺旋升角区分开来，螺旋升角以垂直于轴线的线作参考。因此，螺旋角是螺旋升角的几何互补。螺旋角以度为单位。

如本文中所使用的，容屑槽的螺旋可以在两种可能的方向上扭曲，这被称为偏手性。多数容屑槽的方向都是这样的，使得切割工具在通过螺旋中心的轴上的视点观察时，沿顺时针方向旋转时会远离观察者移动，沿逆时针方向旋转时会朝观察者方向移动。这被称为右手(RH)性容屑槽几何形状，因为它遵循右手抓握规则。方向相反的容屑槽称为左手(LH)性。

如本文所使用，术语“3D打印”是各种过程中的任何一种，在这种过程中，材料在计算机控制下被接合或固化以创建三维物体，材料被结合到一起，例如液体分子或粉末颗粒被融合在一起，通常一层一层地进行。在1990年代，人们认为3D打印技术仅适用于功能性或美学原型的生产，而那时，更广泛的3D打印术语是快速成型。如今，精度、可重复性和材料范围已增大到3D打印被视为工业生产技术的地步，正式术语为“增材制造”。

如本文所使用，术语“扭转振动”是例如旋转式切割工具的轴等物体沿着其旋转轴线的角度振动。

如本文所使用，术语“轴向振动”是例如旋转式切割工具的轴等物体沿着其旋转轴线的振动。

如本文所使用，术语“细长的”或“伸长的”被定义为长度比其宽度更长的某物。

如本文所用，术语“弹性”被定义为能够在弯曲、延展或压缩之后再弹回或回弹到原形的物质或对象。类似的术语包含但不限于柔性、柔韧、易弯、柔软、塑料、弹力、弹性、有弹性、耐久、耐穿、结实、强健、坚固、坚韧等。

如本文所使用，术语“机械性质”包含但不限于脆性、体积模量、恢复系数、抗压强度、蠕变、延性、耐久性、弹性、疲劳极限、柔韧性、弯曲模量、弯曲强度、断裂韧性、摩擦系数、硬度、延展性、质量扩散率、塑性、泊松比、回弹性、剪切模量、剪切强度、滑移、比模量、比强度、比重量、刚度、表面粗糙度、抗拉强度、韧性、粘度、屈服强度和杨氏模量。

现参考图1-4，示出根据本公开的实施例的旋转切割工具10。总的来说，旋转切割工具10，例如整体硬质合金立铣刀(SCEM)，是细长的并且具有还可被视为旋转轴线的中心纵向轴线C_L。换句话说，宽度小于其长度。虽然在本文所描述的示例性实施例中描绘为整体立铣刀(SCEM)，但应了解，本文所描述的本发明的原理适用于其它旋转切割工具，例如但不限于整体硬质合金钻头、铣削工具、铰刀、丝锥等。

旋转切割工具10包括柄部部分12和邻接柄部部分12的切割部分14。切割部分14由多个刀片18限定，所述多个刀片通过容屑槽20分隔开。切割部分14的多个刀片18限定切割直径D。在所示实施例中，立铣刀10具有总共五(5)个刀片18和容屑槽20。然而，应了解，本发明不受刀片和容屑槽的数量限制，并且本发明可用更少或更多数量的刀片和容屑槽来实践。例如，本发明可以用两个刀片和容屑槽、三个刀片和容屑槽、四个刀片和容屑槽、六个刀片和容屑槽、七个刀片和容屑槽、八个刀片和容屑槽、九个刀片和容屑槽、十个刀片和容屑槽等来实践。立铣刀10具有用于接合工件(未示)的切割端16，并且在箭头R(图3)的方向上旋转。每个刀片18具有前刃面22、后刃面24和桥接前刃面22和后刃面24的刃背表面26。另外，每个刀片18具有端面切割刃28和位于前刃面22与刃背表面26之间的交接处的外周侧切割刃30。应了解，刃背表面26用作外周侧切割刃30的离隙表面(relief surface)。

切割部分14的刀片18和容屑槽20沿循沿着切割部分14以相对于中心纵向轴线C_L约30度与约45度之间的螺旋角32拧扭的路径。因此，刀片18和容屑槽20可被视为“螺旋形拧扭”。在所示实施例中，切割部分14的刀片18和容屑槽20以约38度的螺旋角32在切割部分14内螺旋延伸。然而，应了解，本发明不受螺旋角32的量值限制，并且本发明可利用介于约大于0°与约75°之间的范围内的任何合乎需要的螺旋角32实践。应注意，本发明的原理可在具有基本上平行于中心纵向轴线A-A延伸的刀片和被视为“直容屑槽”的容屑槽的旋转切割工具中实践。

立铣刀10具有用于输送流体的内腔34，所述内腔延伸立铣刀10的几乎全部总长度L。在所示实施例中，内腔34可大体上划分成两个区段：1)相对较大直径区段34a，其设置在柄部部分12内且具有长度L1；以及2)相对较小直径区段34b，其邻接相对较大直径区段34a且具有等于L2+L3+G的长度，其中L2是不具有可调谐动态吸收器40的内腔34的长度，其中L3是可调谐动态吸收器40的长度，并且G是可调谐动态吸收器40与内腔34的端壁34c之间的间隙36的长度。换句话说，内腔34具有等于L1+L2+L3+G的总长度。

在所示实施例中，立铣刀10具有约12mm(0.472英寸)的切割直径D。另外，立铣刀10的总长度L为约75mm(2.95英寸)，相对较大直径区段34a的长度L1为约20mm(0.79英寸)，相对较小直径区段34b的长度L2为约36mm(1.42英寸)，长度L3为约15.4mm(0.606英寸)，并且间隙G为约0.6mm(0.024英寸)。

还应注意，内腔34的相对较小直径区段34b沿循立铣刀10的切割部分14中的拧扭螺旋容屑槽20。换句话说，内腔沿循立铣刀10的切割部分14中的拧扭螺旋路径。这可通过使用增材制造(即，3D打印)过程形成内腔34来实现。因此，内腔34使立铣刀10的刚度与重量比最大化。此外，内腔34的拧扭螺旋三维形状提供低模态质量和高动态刚度。应注意，内腔34维持每个容屑槽20的底部20a与内腔34的侧壁34d之间的恒定距离CD，如图4所示。这通过内腔34沿循与相应容屑槽20相同的螺旋形拧扭的路径来实现。应认识到，设置在内腔34内的可调谐振动吸收器40也维持每个容屑槽20的底部20a与内腔34的侧壁34d之间的恒定距离CD。

在图3和4中示出的所示实施例中，由于立铣刀10总共具有五个容屑槽20，因此内腔34的横截面基本上为五边形。具体地说，内腔34具有总共五个倒圆(radiused)侧壁34c，其具有大致等于由容屑槽20的底部20a形成的曲率半径R2的曲率半径R1，如图4所示。然而，应了解，本公开的原理可利用例如三个、四个、六个、七个、八个等任何数目的容屑槽20和对应数目的倒圆侧壁34c来实践。

如上文所提及，在金属加工操作中使用立铣刀10将产生传遍立铣刀10的振动，由此影响切割过程的稳定性。出于此原因，立铣刀10的切割部分14包含大体上以40示出的可调谐振动吸收器，以用于在操作期间抑制立铣刀10的扭转和轴向振动。

现在参考图2和3，可调谐振动吸收器40包括吸收器质量块42，并且设置在每个吸收器质量块42与外壁34d之间的弹性材料44设置在内腔34内。有利地，吸收器质量块42和弹性材料44沿循内腔34的拧扭螺旋路径。这可使用类似于内腔34的增材制造(即，3D打印)过程形成可调谐振动吸收器40来实现。在所示实施例中，弹性材料44沿着调谐振动吸收器40的长度L3具有恒定的厚度T。在一个实施例中，对于具有约12mm的切割直径D的立铣刀10，厚度T为约1mm。

针对吸收器质量块42的刚度、密度等机械性质来选择其材料。在一个实施例中，吸收器质量块42由与切割部分14相同的材料制成。例如，吸收器质量块42可由工具钢、碳化物等制成。在另一实施例中，吸收器质量块42可由与切割部分14不同的材料制成。通常，吸收器质量块42由具有等于或大于柄部部分14的密度的材料制成。例如，吸收器质量块42可由铅、重金属、青铜等制成，而柄部部分14可由工具钢、碳化物等制成。

类似于吸收器质量块42，针对弹性材料44的刚度、粘滞阻尼、密度等机械性质来选择所述弹性材料。在一个实施例中，弹性材料44由具有粘弹性(即，粘度和弹性)的聚合物制成，其与其它材料相比具有大体上低的杨氏模量和高破坏应变。在一个实施例中，弹性材料44可由以商标名出售的市售含氟聚合物弹性体制成，/>是总部在特拉华州威明顿的The Chemours公司的注册商标。

可调谐振动吸收器40可通过选择可调谐振动吸收器40的长度L3以及吸收器质量块42和弹性材料44的机械性质来调谐到所要频率。具体地，可选择吸收器质量块42的机械性质，使得可调谐振动吸收器40的所要频率大致等于立铣刀10在没有可调谐振动吸收器40的情况下的固有频率。另外，可选择可调谐振动吸收器40的机械性质，使得弹性材料44的频率在可调谐振动吸收器40的频率与立铣刀10在没有可调谐振动吸收器40的情况下的固有频率之间产生相消干扰。

图5是三个不同立铣刀配置的模拟频率响应函数的图形表示：1)具有本公开的可调谐振动吸收器40的立铣刀10；2)与1)相同但没有本公开的可调谐振动吸收器40的立铣刀；以及3)与1)相同但没有内腔34和可调谐振动吸收器40的立铣刀(即，整体立铣刀)。在模拟中，立铣刀具有约12mm的切割直径D、约75mm的总长度L，并且可调谐振动吸收器40的长度L3为约15.4mm(0.606英寸)。如图5中所示，与仅具有内腔34的立铣刀和整体立铣刀相比，本公开的可调谐振动吸收器40将频率响应函数(FRP)的振幅减小了约4倍。因此，结果指示本公开的可调谐振动吸收器40显著抑制或消除立铣刀10的振动。

图6是上文提及的三种不同立铣刀配置的相对动态性能和总重量的比较的图形表示。如图6中所示，整体立铣刀配置具有最大总重量，而其它两个立铣刀配置(即，具有内腔)具有相对较低的总重量。然而，具有本公开的可调谐振动吸收器40的立铣刀配置展示了在相对动态性能方面比另外两个立铣刀配置增加至少5倍。因此，结果指示本公开的可调谐振动吸收器40显著改善了立铣刀10的相对动态性能。

理想地，吸收器质量块42应尽可能靠近立铣刀10的切割端16定位，因为振动的振幅在切割端16处最大。然而，应注意，可调谐振动吸收器40并非完全延伸到内腔34的端壁34c，由此在内腔34的端壁34c与可调谐振动吸收器40之间产生间隙G。间隙G使得可调谐振动吸收器40能够在纵向方向上(即，沿着中心纵向轴线C_L)膨胀。在一个实施例中，间隙G可填充有弹性材料44，但仍允许可调谐振动吸收器40在纵向方向上膨胀。在此实施例中，当流体压力施加到可调谐振动吸收器40的远端17时，间隙G中的弹性材料44被挤压。

上文所描述的可调谐振动吸收器40包括基本实心的构造，这使得当流体压力施加到可调谐振动吸收器40的远端17时，可调谐振动吸收器40在纵向方向上(即，平行于z轴)被挤压。然而，应了解，本公开不限于具有基本实心构造的可调谐振动吸收器40，并且本发明可利用非实心构造来实践。

现参考图7和8，示出根据本发明的另一方面的具有非实心构造的可调谐振动吸收器50。在此方面，可调谐振动吸收器50与可调谐振动吸收器40基本上相同，不同之处在于，可调谐振动吸收器50包含主内部流体腔52和从主内部流体腔52径向向外延伸到弹性材料44的多个次内部流体腔54。另外，主内部流体腔52从可调谐振动吸收器50的一个远端17纵向延伸到相对的远端19，并且与具有形成于立铣刀10的切割端16中的出口通口58的任选流体出口孔56流体连通。流体出口孔56将流体提供到立铣刀10的切割端16处的工具/工件界面，由此在切割操作期间增强切屑排出。

在所示实施例中，主内部流体腔52具有比多个次流体腔54中的每一者大的横截面积。例如，主内部流体腔52的横截面积可至少是每个次流体腔54的横截面积的两倍量值。然而，应了解，本公开不受主内部流体腔52和次内部流体腔54的相对横截面积限制，并且本公开可利用腔52、54之间任何合乎需要的相对横截面积来实践，这取决于在整个可调谐振动吸收器50中的所要流体流。

在所示实施例中，主内部流体腔52沿着立铣刀10的中心纵向轴线C_L完全延伸穿过吸收器质量块42。换句话说，主内部流体腔52在纵向方向上(即，沿着z轴)延伸，并且相对于立铣刀10的中心纵向轴线C_L基本上平行。另外，次流体腔54相对于立铣刀10的中心纵向轴线C_L基本垂直(即，基本上垂直于z轴)。因此，主内部流体腔52基本上垂直于次内部流体腔54。然而，应了解，本公开不限于主内部流体腔52相对于中心纵向轴线C_L基本上平行且次内部流体腔54相对于中心纵向轴线C_L基本上垂直，并且本公开可结合相对于中心纵向轴线C_L具有任何所要角度的主内部流体腔52和次内部流体腔54而实践。

可能需要针对特定类型的工具架(未示出)和/或立铣刀10的特定总长度L来调谐可调谐振动吸收器50。主内部流体腔52和多个次内部流体腔54的目的是向可调谐振动吸收器50提供“智能调谐”能力。这通过控制可调谐振动吸收器50内的流体的压力来实现，所述压力继而将弹性材料44压缩所要量，由此使可调谐振动吸收器50产生所要频率。通常，流体压力的增加会引起可调谐振动吸收器50的频率的增加。例如，流体的压力可在约50巴到约70巴的范围内。流体的压力可例如通过计算机数字控制(CNC)等控制，以使可调谐振动吸收器50产生所要频率。

如上文所描述，内腔34(和可调谐振动吸收器40、50)维持每个容屑槽20的底部20a与内腔34的侧壁34d之间的恒定距离CD。因此，可调谐振动吸收器40、50维持每个容屑槽20的底部20a之间的恒定距离CD。然而，应了解，可利用未在每个容屑槽20的底部20a之间维持恒定距离CD的可调谐振动吸收器60来实践本公开的原理。

现参考图9，在本公开的一个方面，可调谐振动吸收器60与可调谐振动吸收器50基本上相同，不同之处在于，可调谐振动吸收器60的外表面渐缩，并且可调谐振动吸收器60不包含径向延伸的次内部流体腔54，仅包含主内部流体腔62。具体地说，可调谐振动吸收器60设置在内腔34的一部分内，其中外壁34b相对于立铣刀10的中心纵向轴线C_L以约5度与约45度的锥度角A形成。因此，可调谐振动吸收器60的吸收器质量块42和弹性材料44类似地渐缩，使得可调谐振动吸收器60的横截面积在接近切割端16的远端19处最小，并且在可调谐振动吸收器60的另一远端17处最大。换句话说，距离CD以一定方式变化以使得可调谐振动吸收器60的横截面积在接近旋转切割工具的切割端16的远端19处最小，并且在可调谐振动吸收器60的相对远端17处最大。类似于可调谐振动吸收器50，可通过控制在可调谐振动吸收器60的主内部流体腔62内流动的流体的压力来将渐缩可调谐振动吸收器60调谐到所要频率。

总之，与具有内腔34但无可调谐振动吸收器40的相同立铣刀和没有内腔34和可调谐振动吸收器40的相同立铣刀(即，整体立铣刀)相比，包含可调谐振动吸收器40的立铣刀等旋转切割工具10产生了显著减少立铣刀10的切向、轴向和径向振动的出乎意料结果。

本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。

尽管已经描述了当前的优选实施例，但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其它方式实施。

零件清单

10旋转切割工具

12柄部部分

14切割部分

16切割端

17远端

18刀片

19远端

20容屑槽

20a底部

22前刃面

24后刃面

26刃背表面

28端面切割刃

30外周侧切割刃

32螺旋角

34内腔

34a较大直径区段

34b较小直径区段

34c端壁

34d外壁

36间隙

40可调谐振动吸收器

42可调谐吸收器质量块

44弹性材料

50可调谐振动吸收器

52主内部流体腔

54次内部流体腔

56流体出口孔

58出口通口

60可调谐振动吸收器

62主内部流体腔

R旋转方向

C_L中心纵向轴线

G 间隙

L 总长度

L1长度(较大直径区段)

L2长度(较小直径区段)

L3长度(间隙)

A 角。

Claims (21)

1.一种旋转切割工具，其包括：

柄部部分；

切割部分，其邻接所述柄部部分并且具有切割端，所述切割部分具有由螺旋形拧扭的容屑槽分隔开的多个刀片，每个刀片包含前刃面、后刃面和在所述前刃面与所述后刃面之间延伸的刃背表面；以及

可调振动吸收器，其设置在所述切割部分中形成的内腔内，所述内腔具有沿循所述螺旋形拧扭的容屑槽的形状，所述可调谐振动吸收器包括吸收器质量块以及设置在所述吸收器质量块与所述内腔的外壁之间的弹性材料，

其中所述可调谐振动吸收器通过选择所述吸收器质量块和所述弹性材料的机械性质而调谐到所要频率，并且

其中所述可调谐振动吸收器的所述所要频率在所述可调谐振动吸收器与所述旋转切割工具之间引起相消干扰，由此抑制所述旋转切割工具在切割操作期间的振动。

2.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述可调谐振动吸收器的所述所要频率的量值大致等于所述立铣刀的固有频率。

3.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述内腔以一定方式沿循所述螺旋形拧扭的容屑槽，以使得多个容屑槽中的至少一者的底部与所述内腔的所述外壁之间的距离CD沿着所述可调谐振动吸收器的长度L3基本上恒定。

4.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述内腔以一定方式沿循所述螺旋形拧扭的容屑槽，以使得所述多个容屑槽中的至少一者的底部与所述内腔的所述外壁之间的距离CD沿着所述可调谐振动吸收器的长度L3变化。

5.根据权利要求4所述的旋转切割工具，其中所述距离CD以一定方式变化以使得所述可调谐振动吸收器的横截面积在接近所述旋转切割工具的切割端的远端处最小，并且在所述可调谐振动吸收器的相对的远端处最大。

6.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述弹性材料沿着调谐的振动吸收器的长度L3具有恒定的厚度。

7.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述内腔具有设置在所述柄部部分内且具有长度L1的相对较大直径区段和邻接所述相对较大直径区段且具有等于L2+L3+G的长度的相对较小直径区段，其中L2是不具有所述可调谐动态吸收器的所述内腔的长度，L3是所述可调谐动态吸收器的长度，并且G是所述可调谐动态吸收器与所述内腔的端壁之间的间隙的长度。

8.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述吸收器质量块具有实心构造。

9.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述可调谐动态吸收器包括主内部流体腔。

10.根据权利要求9所述的旋转切割工具，其中所述主内部流体腔在纵向方向上延伸并且相对于所述旋转切割工具的中心纵向轴线C_L基本上平行。

11.根据权利要求9所述的旋转切割工具，其中所述可调谐动态吸收器另外包括从所述主内部流体腔径向向外延伸到所述弹性材料的多个次内部流体腔。

12.根据权利要求11所述的旋转切割工具，其中所述多个次内部流体腔中的每一者基本垂直于所述旋转切割工具的中心纵向轴线C_L。

13.根据权利要求11所述的旋转切割工具，其中所述主内部流体腔具有比所述多个次流体腔中的每一者大的横截面积。

14.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述可调谐振动吸收器通过增材制造形成。

15.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述旋转切割工具包括立铣刀。

16.一种旋转切割工具，其包括：

柄部部分；

切割部分，其邻接所述柄部部分并且具有切割端；以及

可调谐振动吸收器，其设置在形成于所述切割部分中的内腔内，所述内腔具有沿循螺旋形拧扭的容屑槽的形状，所述可调谐振动吸收器包括吸收器质量块以及设置在所述吸收器质量块与所述内腔的外壁之间的弹性材料，所述可调谐动态吸收器包含主内部流体腔，所述主内部流体腔在纵向方向上并且相对于所述旋转切割工具的中心纵向轴线C_L基本上平行地延伸，

其中通过控制所述主内部流体腔内的流体压力来调谐所述可调谐振动吸收器。

17.根据权利要求16所述的旋转切割工具，其中所述可调谐动态吸收器另外包括从所述主内部流体腔径向向外延伸到所述弹性材料的多个次内部流体腔。

18.根据权利要求16所述的旋转切割工具，其中以一定方式选择所述吸收器质量块和所述弹性材料的机械性质以使得能够将所述可调谐振动吸收器调谐到所要频率，并且

其中所述可调谐振动吸收器的所述所要频率在所述可调谐振动吸收器与所述旋转切割工具之间引起相消干扰，由此抑制所述旋转切割工具在切割操作期间的振动。

19.根据权利要求16所述的旋转切割工具，其中所述可调谐振动吸收器设置在所述内腔的一部分内，其中所述内腔的外壁相对于所述旋转切割工具的中心纵向轴线C_L以约5度与约45度的锥度角A形成。

20.根据权利要求16所述的旋转切割工具，其中所述主内部流体腔与流体出口孔流体连通，以向所述旋转切割工具的所述切割端处的工具/工件界面提供流体。

21.根据权利要求16所述的旋转切割工具，其中所述切割部分包括由螺旋形拧扭的容屑槽分隔开的多个刀片，每个刀片包含前刃面、后刃面和在所述前刃面与所述后刃面之间延伸的刃背表面。