CN217475487U - 一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器 - Google Patents

Abstract

一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，包括减振刀杆轴，在减振刀杆轴外套有刀杆轴套；在刀杆轴上固定有第一端盖；在刀杆轴套上固定有中端盖；在中端盖的外端固定有第二端盖；在减振刀杆轴的外壁上设有第一环形槽，在第一环形槽内设有第一正极板和第一负极板；还包括第一容置腔；减振刀杆轴包括夹持杆和定位部，夹持杆的正投影面位于定位部内；在第二端盖的内壁上设有第二环形槽，在第二环形槽内设置有第二正极板和第二负极板，在第二环形槽的内侧设有用于容置电流变液的第二容置腔。利用本实用新型的结构，能实现对刀具的双向减震，减震的效果好，从而提高工件的加工精度，减少对机床的损伤。

Description

一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器

技术领域

本实用新型涉及车床刀具减震器，尤其是基于电流变液的数控车床刀具双向减震器。

背景技术

机床切削加工过程中时常会伴随颤振的发生，而颤振严重影响工件表面质量、精度、粗糙度及其使用性能，同时这种震动还会损害机床的机械特性，减少机床的使用寿命，针对数控车床来说，一般工件装夹在卡盘上，车刀安装在刀座上，在加工过程中，工件旋转，车刀移动实现切削。

通过对车削加工的分析，主要会发生摩擦型颤振、再生型颤振和振型耦合型颤振。

摩擦型颤振是由车刀和工件在切削速度方向上的相互摩擦导致的振动，如图1所示，机床在切削加工时，由于某种原因产生振动，此时车刀200与工件100之间的相对速度发生改变，车刀200与工件100之间的摩擦力F也会随之发生变化，该摩擦力F对振动系统产生激励，维持颤振的发生，在上述过程中，车刀也就会发生至少上下的振动。

再生型颤振是机床切削加工过程中最为常见的一种颤振类型。它是由于刀具上一时刻切削工件留下的振痕与当前时刻切削的振动位移间的相位差异导致切削厚度的不同而引起的振动，如图2所示，为车削外圆的示意图，将整个机床系统简化为一单自由度系统。图中F（t）是作用在车刀200上的切削力，S0为静态切削厚度，X（t）是当前时刻切削的振动位移，X（t-T）是上一时刻切削的振动位移。在切削稳定状态下，切削力F（t）为一恒力，该力会保证切削厚度S0的恒定不变，但在实际的工况下，系统总会厚道某种扰动，此时车刀200与工件100之间的相对位置会发生变化，引起车刀在水平方向上产生一个振动位移X（t），而振动位移X（t）会导致动态切削厚度S（t）的变化，如此循环，动态切削力F（t）和切削厚度s（t）的增量会逐渐增大，形成一种强烈的自激振动。从上述分析，在横向方向车刀容易形成振动。

振型耦合型颤振是指在没有其他类型颤振发生的情况下，振动系统的固有振型相互影响引起的振动。

因此，在车削加工过程中，车刀容易引起上下振动和横向振动，那么解决这种振动有利于提高加工精度，减少对机床的机械结构影响。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，利用本实用新型的结构，能实现对刀具的双向减震，减震的效果好，从而提高工件的加工精度，减少对机床的损伤。

为达到上述目的，一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，包括减振刀杆轴，在减振刀杆轴的一端设有车刀安装孔；在减振刀杆轴外套有刀杆轴套，减振刀杆轴的两端分别伸出刀杆轴套；在刀杆轴套靠近车刀安装孔的一端固定有第一端盖，减振刀杆轴穿过第一端盖；在刀杆轴套远离车刀安装孔的一端固定有中端盖，减振刀杆轴穿过中端盖；在中端盖的外端固定有第二端盖，减振刀杆轴穿过第二端盖；在减振刀杆轴的外壁上位于第一端盖与中端盖之间设有第一环形槽，在第一环形槽内设有第一正极板和第一负极板，第一正极板与第一负极板相对设置；在减振刀杆轴与刀杆轴套之间且位于第一端盖与中端盖之间设有容置有电流变液的第一容置腔，第一容置腔位于第一励环形槽的外侧；所述的减振刀杆轴包括夹持杆和定位部，定位部位于中端盖的内侧，夹持杆自定位部向第二端盖延伸并伸出第二端盖，夹持杆的正投影面位于定位部内；在第二端盖的内壁上设有第二环形槽，在第二环形槽内设置有第二正极板和第二负极板，第二正极板与第二负极板相对设置，在第二环形槽的内侧设有用于容置电流变液的第二容置腔。

上述结构，在使用时，将车刀的一端插入到车刀安装孔内，并通过螺钉锁紧，然后将夹持杆安装到数控车床的刀座上。在切削过程中，给第一正极板通入正极电，给第一负极板通入负极电或接地，给第二正极板通入正极电，给第二负极板通入负极电或接地，这样，在第一正极板与第一负极板之间会产生电场，在第二正极板与第二负极板之间会产生电场，则位于第一容置腔和第二容置腔内的电流变液由流动的液态变为固态并具备一定的屈服强度，相当于增加了一个弹簧-阻尼模块，这样，在第一容置腔内的电流变液会产生上下的缓冲力，在第二容置腔内的电流变液会产生对定位部的横向缓冲力，从而为车刀提供双向的减振，减震的效果好，从而提高工件的加工精度，减少对机床的损伤。

进一步的，第一端盖与减振刀杆轴为一体结构。这样，在第一端盖与减振刀杆轴之间不需要额外设置密封结构，提高了密封性能。

进一步的，所述的减振刀杆轴还包括从定位部向车刀安装孔方向依次连接的中间部、连接部和车刀安装部，其中定位部和连接部的直径均大于中间部，第一环形槽形成于中间部的外侧。这样，通过定位部与中端盖实现对减振刀杆轴进行定位，通过连接部便于连接第一端盖，通过设置车刀安装部则便于安装车刀。

进一步的，在第一端盖与刀杆轴套之间设有第一密封圈。这样能提高密封性能，有效的避免电流变液流出。

进一步的，在中端盖与刀杆轴套之间设有第二密封圈；在中端盖与减振刀杆轴之间设有第三密封圈；在第二端盖与中端盖之间设有第四密封圈，在第二端盖与减振刀杆轴之间设有第五密封圈。这样能提高密封性能，有效的避免电流变液流出。同时，设置第三密封圈，能避免第一容置腔与第二容置腔内的电流变液相互串流。

进一步的，在刀杆轴套上设有径向延伸的且与第一容置腔连通的第一通道，在第一通道的外端设有第一堵头；在第二端盖上设有与第二容置腔连通的第二通道，在第二通道的外端设有第二堵头。通过设置第一通道，则便于向第一容置腔内注入电流变液，通过设置第一堵头，则能在注入电流变液后避免其外流；通过设置第二通道，则便于向第二容置腔内注入电流变液，通过设置第二堵头，则能在注入电流变液后避免其外流。

进一步的，在刀杆轴套上设有连接第一正极板的第一正引线，在刀杆轴套上设有连接第一负极板的第一负引线；在第二端盖上设有连接第二正极板的第二正引线，在第二端盖上设有连接第二负极板的第二负引线。通过第一正极引线方便给第一正极板通电，通过第一负极引线方便给第一负极板通电；通过第二正极引线方便给第二正极板通电，通过第二负极引线方便给第二负极板通电。

进一步的，第一端盖与刀杆轴套之间设有间隙，在第一密封圈的内侧位于第一端盖与刀杆轴套之间为迷宫式密封。该结构，通过设置间隙，则给第一端盖和减振刀杆轴一横向位移的空间，并利用第一密封圈提供横向缓冲力，通过第一密封圈和第二容置腔内的电流变液实现双重的缓冲减震，另外设置迷宫式密封结构，一方面有效防止电流变液侵蚀到第一密封圈而影响第一密封圈的密封性能和横向减震性能，另一方面通过第一密封圈和迷宫式密封提高第一端盖与刀杆轴套之间的密封性能。

进一步的，第一正极板和第一负极板分别呈半圆形，第一正极板与第一负极板套在减振刀杆轴上呈圆形，在第一正极板与第一负极板之间设有第一绝缘层；第二正极板和第二负极板分别呈半圆形，第二正极板与第二负极板合拢后呈圆形，在第二正极板与第二负极板之间设有第二绝缘层。这样便于在第一容置腔内形成电场，在第二容置腔内形成电场，通过设置第一绝缘层能有效的避免第一正极板与第一负极板窜电，通过设置第二绝缘层能有效的避免第二正极板与第二负极板窜电。

进一步的，在第一正极板和第一负极板外分别套有第一绝缘套；在第二正极板和第二负极板外分别套有第二绝缘套。这样能有效避免第一正极板、第一负极板、第二正极板和第二负极板漏电。

附图说明

图1为车削加工过程中摩擦型颤振的示意图。

图2为车削外圆的示意图。

图3为本实用新型的剖视图。

图4为图3的左视图。

图5为图3的右视图。

图6为减振刀杆轴和第一端盖的示意图。

图7为图3中A的放大图。

图8为中间部、第一正极板、第一负极板的截面图。

图9为第二正极板、第二负极板的截面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。

如图3至图5所示，基于电流变液的数控车床刀具双向减震器包括减振刀杆轴1、刀杆轴套2、第一端盖3、中端盖4、第二端盖5、第一正极板601、第一负极板602、第二正极板701和第二负极板702。

如图6所示，从左到右，减振刀杆轴1包括依次连接的车刀安装部11、连接部12、中间部13、定位部14和夹持杆15。

车刀安装部11的截面呈圆形且在两相对侧具有切边110，在车刀安装部11从左到车刀安装部11的中部设有车刀安装孔111，车刀安装孔111的截面与车刀的截面一致，在车刀安装部111上设有连通到车刀安装孔111的螺钉孔112，当车刀的一端插入到车刀安装孔111内后，在螺钉孔112上安装螺钉并通过螺钉压制到车刀上，实现对车刀的固定。

连接部12的截面为圆形，用于与第一端盖3的内孔配合。中间部13的截面为圆形，中间部13的直径小于连接部12的直径。定位部14的截面为圆形，定位部14的直径大于中间部13的直径，这样，在中间部13的外侧自然形成第一环形槽16。夹持杆15的截面为方形，用于安装到机床的刀座上，夹持杆15的投影面位于定位部内。

如图1所示，刀杆轴套2套在减振刀杆轴1的中部外，在刀杆轴套2上设有径向延伸的第一通道21，在第一通道21的外侧设有第一堵头22，通过设置第一通道，则便于向第一容置腔内注入电流变液，通过设置第一堵头，则能在注入电流变液后避免其外流；在刀杆轴套2上设有连接第一正极板601的第一正引线23，在刀杆轴套2上设有连接第一负极板602的第一负引线230，这样便于给第电性连接到第一正极板601和第一负极板602。

第一端盖3位于刀杆轴套2的左端，并通过第一螺栓101将第一端盖3与刀杆轴套2固定连接，连接部12穿过第一端盖3。在第一端盖3与刀杆轴套2之间设有第一密封圈81，实现第一端盖3与刀杆轴套2之间的密封。

中端盖4位于刀杆轴套2的右端，并通过第二螺栓102将中端盖4与刀杆轴套2固定连接，定位部14穿过中端盖4。在中端盖4与刀杆轴套2之间设有第二密封圈82，实现中端盖4与刀杆轴套2之间的密封，在中端盖4与减振刀杆轴1之间设有第三密封圈83，提高密封性能，同时避免第一容置腔与第二容置腔内的电流变液相互窜流。

在中端盖4的右端通过第三螺栓103固定有第二端盖5，夹持杆15穿过第二端盖5。在第二端盖与中端盖之间设有第四密封圈84，在第二端盖与减振刀杆轴之间设有第五密封圈85，以提高密封性能。在第二端盖5上设有与第二容置腔连通的第二通道51，在第二通道的外端设有第二堵头52，通过设置第二通道，则便于向第二容置腔内注入电流变液，通过设置第二堵头，则能在注入电流变液后避免其外流；在第二端盖5上设有连接第二正极板701的第二正引线53，在第二端盖5上设有连接第二负极板702的第二负引线530，这样便于给第电性连接到第二正极板701和第二负极板702。在第二端盖的内侧面上设有第二环形槽54。

如图8所示，第一正极板601和第一负极板602合拢后呈圆形套在位于第一环形槽16的中间部上，第一正极板601和第一负极板602的截面均为半圆形，当然第一正极板和第一负极板的截面也可以是小于半圆形的圆弧形，为了有效的防止第一正极板与第一负极板窜电，在第一正极板601与第一负极板602之间设置有第一绝缘层605，为了避免漏电，在第一正极板601和第一负极板602外分别包覆有第一绝缘套603。在减振刀杆轴1与刀杆轴套2之间且位于第一端盖3与中端盖4之间设有容置有电流变液的第一容置腔91，第一容置腔91位于第一环形槽16的外侧。

如图3和图9所示，第二正极板701和第二负极板702合拢后呈圆形设置在第二环形槽54内，第二正极板701和第二负极板702的截面均为半圆形，当然第二正极板和第二负极板的截面也可以是小于半圆形的圆弧形，为了有效的防止第二正极板与第二负极板窜电，在第二正极板701与第二负极板702之间设置有第二绝缘层705，为了避免漏电，在第二正极板701和第二负极板702外分别包覆有第二绝缘套703。在第二环形槽的内侧设有用于容置电流变液的第二容置腔92。

本实施例结构，在使用时，将车刀的一端插入到车刀安装孔内，并通过螺钉锁紧，然后将夹持杆安装到数控车床的刀座上。在切削过程中，给第一正极板通入正极电，给第一负极板通入负极电或接地，给第二正极板通入正极电，给第二负极板通入负极电或接地，这样，在第一正极板与第一负极板之间会产生电场，在第二正极板与第二负极板之间会产生电场，则位于第一容置腔和第二容置腔内的电流变液由流动的液态变为固态并具备一定的屈服强度，相当于增加了一个弹簧-阻尼模块，这样，在第一容置腔内的电流变液会产生上下的缓冲力，在第二容置腔内的电流变液会产生对定位部的横向缓冲力，从而为车刀提供双向的减振，减震的效果好，从而提高工件的加工精度，减少对机床的损伤。

作为本实用新型的另一结构，如图7所示，第一端盖3与刀杆轴套2之间设有间隙80，在第一密封圈81的内侧位于第一端盖3与刀杆轴套2之间为迷宫式密封88。该结构，通过设置间隙，则给第一端盖和减振刀杆轴一横向位移的空间，并利用第一密封圈提供横向缓冲力，通过第一密封圈和第二容置腔内的电流变液实现双重的缓冲减震，另外设置迷宫式密封结构，一方面有效防止电流变液侵蚀到第一密封圈而影响第一密封圈的密封性能和横向减震性能，另一方面通过第一密封圈和迷宫式密封提高第一端盖与刀杆轴套之间的密封性能。

Claims (10)

1.一种基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，包括减振刀杆轴，在减振刀杆轴的一端设有车刀安装孔；其特征在于：在减振刀杆轴外套有刀杆轴套，减振刀杆轴的两端分别伸出刀杆轴套；在刀杆轴套靠近车刀安装孔的一端固定有第一端盖，减振刀杆轴穿过第一端盖；在刀杆轴套远离车刀安装孔的一端固定有中端盖，减振刀杆轴穿过中端盖；在中端盖的外端固定有第二端盖，减振刀杆轴穿过第二端盖；在减振刀杆轴的外壁上位于第一端盖与中端盖之间设有第一环形槽，在第一环形槽内设有第一正极板和第一负极板，第一正极板与第一负极板相对设置；在减振刀杆轴与刀杆轴套之间且位于第一端盖与中端盖之间设有容置有电流变液的第一容置腔，第一容置腔位于第一环形槽的外侧；所述的减振刀杆轴包括夹持杆和定位部，定位部位于中端盖的内侧，夹持杆自定位部向第二端盖延伸并伸出第二端盖，夹持杆的正投影面位于定位部内；在第二端盖的内壁上设有第二环形槽，在第二环形槽内设置有第二正极板和第二负极板，第二正极板与第二负极板相对设置，在第二环形槽的内侧设有用于容置电流变液的第二容置腔。

2.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：第一端盖与减振刀杆轴为一体结构。

3.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：所述的减振刀杆轴还包括从定位部向车刀安装孔方向依次连接的中间部、连接部和车刀安装部，其中定位部和连接部的直径均大于中间部，第一环形槽形成于中间部的外侧。

4.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：在第一端盖与刀杆轴套之间设有第一密封圈。

5.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：在中端盖与刀杆轴套之间设有第二密封圈；在中端盖与减振刀杆轴之间设有第三密封圈；在第二端盖与中端盖之间设有第四密封圈，在第二端盖与减振刀杆轴之间设有第五密封圈。

6.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：在刀杆轴套上设有径向延伸的且与第一容置腔连通的第一通道，在第一通道的外端设有第一堵头；在第二端盖上设有与第二容置腔连通的第二通道，在第二通道的外端设有第二堵头。

7.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：在刀杆轴套上设有连接第一正极板的第一正引线，在刀杆轴套上设有连接第一负极板的第一负引线；在第二端盖上设有连接第二正极板的第二正引线，在第二端盖上设有连接第二负极板的第二负引线。

8.根据权利要求4所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：第一端盖与刀杆轴套之间设有间隙，在第一密封圈的内侧位于第一端盖与刀杆轴套之间为迷宫式密封。

9.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：第一正极板和第一负极板分别呈半圆形，第一正极板与第一负极板套在减振刀杆轴上呈圆形，在第一正极板与第一负极板之间设有第一绝缘层；第二正极板和第二负极板分别呈半圆形，第二正极板与第二负极板合拢后呈圆形，在第二正极板与第二负极板之间设有第二绝缘层。

10.根据权利要求1所述的基于电流变液的数控车床刀具双向减震器，其特征在于：在第一正极板和第一负极板外分别套有第一绝缘套；在第二正极板和第二负极板外分别套有第二绝缘套。

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