CN220028703U - 减振车刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种减振车刀，减振车刀包括：车刀，车刀包括同轴依次相连的刀头、刀座和刀柄，刀柄的靠近刀座的一端设置有空腔，刀头、刀座和刀柄同轴设置，刀柄的中心轴线与空腔的中心轴线相同；动力吸振器，动力吸振器设置在空腔内，动力吸振器包括刚度元件、惯性元件和阻尼元件，刚度元件将刀座与惯性元件相连，阻尼元件设置在惯性元件上，以将惯性元件悬置于空腔内。本实用新型通过在车刀内设置动力吸振器，动力吸振器能够将车刀的振动能量分别转化为刚度元件的弹性势能、惯性元件的动能以及阻尼元件的热能，以抑制车削加工过程中的振颤现象。

Description

减振车刀

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种减振车刀。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

航空航天装备结构件中存在大量深孔、深腔特征，需使用大长径比刀具进行加工。然而，大长径比刀具刚性较差，在加工过程中极易发生切削颤振，从而导致零件加工表面质量的大幅降低。为避免切削颤振发生，通常通过调整切削参数(主轴转速、进给量、切削深度等)以适应加工条件，这也极大制约了加工效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决大长径比刀具在切削过程中易发生切削振颤以及加工效率低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提出了一种减振车刀，所述减振车刀包括：

车刀，所述车刀包括同轴依次相连的刀头、刀座和刀柄，所述刀柄的靠近所述刀座的一端设置有空腔，所述刀柄的中心轴线与所述空腔的中心轴线相同；

动力吸振器，所述动力吸振器设置在所述空腔内，所述动力吸振器包括刚度元件、惯性元件和阻尼元件，所述刚度元件位于所述刀座和所述惯性元件之间，所述阻尼元件设置在所述惯性元件上，以将所述惯性元件悬置于所述空腔内。

根据本实用新型的减振车刀，通过在车刀内设置具有刚度元件、惯性元件和阻尼元件的动力吸振器来抑制车削加工过程中的振颤现象，动力吸振器能够将车刀的振动能量分别转化为刚度元件的弹性势能、惯性元件的动能以及阻尼元件的热能，以抑制车削加工过程中的振颤现象，还可通过调节刚度元件的刚度大小，调节阻尼元件的阻尼大小来达到目标减振效果，在实际生产中能够选取更有利于加工的工艺参数，实现加工振动的抑制与车削系统效率的提升。

另外，根据本实用新型的减振车刀，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述刚度元件包括杆件，所述杆件长度方向的两端分别与所述刀座和所述惯性元件可拆卸相连。

在本实用新型的一些实施例中，所述刀座的靠近所述杆件的一侧设置第一螺纹孔，所述惯性元件的靠近所述杆件的一侧设置第二螺纹孔，所述杆件为螺杆，所述螺杆长度方向的两端分别与所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔配合。

在本实用新型的一些实施例中，所述惯性元件包括质量块，所述第二螺纹孔设置在所述质量块的靠近所述螺杆的一侧，所述质量块与所述空腔的远离所述刀座的一端具有预定空隙。

在本实用新型的一些实施例中，所述阻尼元件包括弹性环，所述弹性环以过盈配合的方式套设在所述质量块的外周上，且所述弹性环与所述空腔的内壁过盈配合。

在本实用新型的一些实施例中，所述弹性环有多个，多个所述弹性环沿所述质量块长度方向依次套设在所述质量块的外周上。

在本实用新型的一些实施例中，所述杆件、所述质量块、所述弹性环同轴设置，且所述质量块的中心轴线与所述空腔的中心轴线相同。

在本实用新型的一些实施例中，所述刀座包括刀座主体和凸台，所述凸台设置在所述刀座主体的靠近所述空腔的一侧，所述凸台上设置外螺纹，所述空腔的靠近所述凸台的一端设置内螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合。

在本实用新型的一些实施例中，所述刀头上设置多个通孔，所述刀座主体上设置多个第三螺纹孔，紧固螺钉穿过所述通孔与所述第三螺纹孔配合，所述第三螺纹孔的数量大于或等于所述通孔的数量。

在本实用新型的一些实施例中，所述刀座包括夹紧平面，所述夹紧平面设置在所述刀座主体相对的两侧。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的立体结构示意图(局部剖视)；

图2示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的主视图(局部剖视)；

图3示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的俯视图(局部剖视)；

图4示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的侧视图(局部剖视)；

图5示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的动力吸振器的结构示意图；

图6示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的刀头的结构示意图；

图7和图8示例性地示出了根据本实用新型实施方式的减振车刀的刀座的结构示意图；

图9示例性地示出了根据本实用新型实施方式的刀柄的结构示意图(局部剖视)。

附图标记如下：

1、车刀；2、动力吸振器；21、刚度元件；22、惯性元件；23、阻尼元件；3、紧固螺钉；11、刀头；111、第一配合槽；112、通孔；12、刀座；121、第二配合槽；122、第一螺纹孔；123、外螺纹；124、第三螺纹孔；125、夹紧平面；126、刀座主体；127、凸台；13、刀柄；131、空腔；132、内螺纹。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

以下结合附图对本实施方式的技术方案进行详细阐述，在不冲突的情形下，以下实施方式和示例可以相互结合。

如图1-图9所示，根据本实用新型的实施方式，提出了一种减振车刀1，减振车刀1包括车刀1和安装在车刀1内的动力吸振器2，其中，参照图1-图3，车刀1包括同轴依次相连的刀头11、刀座12和刀柄13，减振车刀1为大长径比车刀1，刀头11可以对具有深腔、深孔结构的回转体结构件进行较高精度加工，并且刀头11以及安装在刀头11上的刀片都可以进行更换以适应不同的加工要求。在刀柄13的靠近刀座12的一端设置有空腔131，空腔131用于放置动力吸振器2，刀柄13的中心轴线与空腔131的中心轴线相同，以保证切削精度和切削效率。在一示例中，参照图9，空腔131整体呈圆柱形，不仅使得放置动力吸振器2的容纳空间的结构更加合理紧凑，还能够通过设置柱形空腔131的开口处的螺纹将刀座12和刀柄13快速固定连接，拆装方便。在其他实施方式中，空腔131也可替换为其他的方形横截面或其他形式横截面的空腔131结构。

动力吸振器2设置在空腔131内，车削加工过程中，刀头11处产生的振动能量从刀座12传递至刀柄13，通过内置在刀柄13中的动力吸振器2能够将车刀1的振动能量进行转化，从而抑制车削加工中的颤振现象。其中，参照图1-图3、图5，动力吸振器2包括刚度元件21、惯性元件22和阻尼元件23，刚度元件21位于刀座12和惯性元件22之间，将刀座12与惯性元件22相连。阻尼元件23设置在惯性元件22上，以将所述惯性元件22悬置于所述空腔131内。动力吸振器2能够将车刀1的振动能量分别转化为刚度元件21的弹性势能、惯性元件22的动能以及阻尼元件23的热能，以抑制车削加工过程中的振颤现象。并且，本实施方式可通过调节刚度元件21的刚度大小，调节阻尼元件23的阻尼大小来达到目标减振效果，在实际生产中能够选取更有利于加工的工艺参数，实现加工振动的抑制与车削系统效率的提升。

在一些实施方式中，参照图5，刚度元件21包括杆件，杆件长度方向的两端分别与刀座12和惯性元件22可拆卸相连。示例性的，参照图5，杆件呈圆柱形。在其他示例中，杆件的横截面还可以替换成其他形式的圆形横截面、方形横截面或其他形式横截面的细长杆件。杆件的材质例如为铁或不锈钢。通过替换不同长度的杆件可以改变刚度元件21的刚度大小，从而实现动力吸振器2的固有频率调节。本实施方式的杆件为动力吸振器2的主要刚度单元，杆件和阻尼元件23在振动情况下支撑惯性元件22并保持惯性元件22不与空腔131内壁接触，承受惯性元件22的全部重量以及惯性力。

在一些实施方式中，参照图1-图3、图8，刀座12的靠近杆件的一侧设置第一螺纹孔122，惯性元件22的靠近杆件的一侧设置第二螺纹孔(图中未示出)，杆件为螺杆，螺杆长度方向的两端分别与第一螺纹孔122和第二螺纹孔配合。具体安装时，根据所需要的动力吸振器2固有频率值选取合适长度的螺杆，将螺杆的一端旋入与之配合的第一螺纹孔122的最深处使之固定，再将螺杆的另一端旋入与之配合的第二螺纹孔的最深处使之固定。采用本实施方式提供的螺纹连接方式，能够最大限度节省零件数量、减小安装难度。在其他示例中，杆件还可以通过轴孔与刀座12、惯性元件22配合，也可通过顶丝做进一步固定，本实施方式不具体限定。

在一些实施方式中，参照图1-图3、图5，惯性元件22包括质量块，第二螺纹孔设置在质量块的靠近螺杆的一侧，示例性的，参照图5，质量块呈圆柱状。其他实施例中，质量块的形状也可以为正方体、长方体或其他形状，本实施方式不具体限定。采用本实施方式提供的圆柱状的质量块，一方面便于加工，节约制作成本，另一方面能够使阻尼元件23以尽可能大的面积与空腔131内壁接触，从而更有效的耗散振动能量。质量块优选金属钨材料制成，利用金属钨密度大的特点尽可能节省空间。参考图1和图3，质量块与空腔131的远离刀座12的一端具有预定空隙，这是因为实际使用过程中要替换不同长度的杆件进行固有频率的调节，因此空腔131需要预留出一定的轴向空间，使得动力吸振器2进行装配后不至于触碰到空腔131的底部。

在一些实施方式中，参考图1-图3、图5，阻尼元件23包括弹性环，弹性环以过盈配合的方式套设在质量块的外周上，且弹性环与空腔131的内壁过盈配合。弹性环为圆环形结构，可根据需求采用不同的材料制作，弹性环的材质例如为橡胶。弹性环也可按照不同的宽度尺寸制作出不同的型号。弹性环内侧与质量块外周过盈配合，同时，弹性环的外周与空腔131内壁以较小的过盈量过盈配合，从而能有效地将振动能量转化为热能。质量块的外周上可安装不同数量、不同材质、不同宽度尺寸的弹性环，车刀1切削过程中，弹性环能够随着车刀1的振动在质量块的外周上沿轴向进行移动，从而实现动力吸振器2的阻尼的精确调节。本实施方式还可以通过改变弹性环的材质、宽度尺寸、安装数量以及在质量块上的设置位置可以实现动力吸振器2的阻尼调节。在一示例中，参考图5，弹性环有多个，多个弹性环沿质量块长度方向依次套设在质量块的外周上。

在一些实施方式中，杆件、质量块、弹性环同轴设置，且质量块的中心轴线与空腔131的中心轴线相同，此时杆件、质量块、弹性环的配合能够有效实现动力吸振，当车刀1在加工中产生振动时，动力吸振器2能够将车刀1的振动能量能有效转化为杆件的弹性势能、质量块的动能以及弹性环的热能，提高抑振效果。

在一些实施方式中，参照图7-图9，刀座12包括刀座主体126和凸台127，凸台127设置在刀座主体126的靠近空腔131的一侧，凸台127上设置外螺纹123，空腔131的靠近凸台127的一端设置内螺纹132，外螺纹123与内螺纹132配合，以实现刀座12和刀柄13的装配。优选内螺纹132长度略大于外螺纹123长度，同时，凸台127的外径与刀柄13的外径相同。刀座12和刀柄13装配时，将刀座12的外螺纹123与刀柄13的内螺纹132的轴线对齐并旋紧即可，装配完成后，刀柄13的空腔131为动力吸振器2的安装提供空间。采用本实施方式提供的螺纹连接方式，一方面便于加工，另一方面便于刀具装配体的拆卸。刀座12和刀柄13也可通过轴孔过盈配合或焊接等方式固定连接，本实施方式不具体限定。

在本实用新型的一些实施例中，参考图4、图6和图7，刀头11上设置多个通孔112，刀座主体126上设置多个第三螺纹孔124，紧固螺钉3穿过通孔112与第三螺纹孔124配合，第三螺纹孔124的数量大于或等于通孔112的数量。在一示例中，参考图4、图6和图7，刀头11上设置三个通孔112，刀座主体126上设置四个第三螺纹孔124，刀头11和刀座主体126通过三个紧固螺钉3固定连接，三个紧固螺钉3分别穿过刀头11的三个通孔112，连接到刀座主体126的三个第三螺纹孔124。本实施方式将刀座主体126上的第三螺纹孔124的数量设置为大于刀头11上的通孔112的数量可实现刀头11在刀座12上的不同方向的设置，同时还可以在其中一个第三螺纹孔124的螺纹损坏或第三螺纹孔124堵塞情况下作为备用，保证刀头11与刀座12的装配可靠性。

在一些实施方式中，参照图7和图8，刀座12包括夹紧平面125，夹紧平面125设置在刀座12相对的两侧。刀座主体126呈圆柱形时，夹紧平面125设置在刀座主体126径向方向的两侧。本实施方式通过在刀座主体126相对的两侧上分别铣出的夹紧平面125，方便利用扳手进行安装拆卸。与此同时，刀头11靠近刀座12的一侧设有第一配合槽111，刀座主体126靠近刀头11的一侧设有第二配合槽121，第一配合槽111与第二配合槽121进行配合，便于安装定位，并且可以增大车刀1所能承受的最大扭矩。

本实施方式通过在大长径比车刀1上安装动力吸振器2来进行减振，在极大的提升车削加工效率的同时又能保证工件的精度；还可减少因加工振动引起的刀具磨损，降低加工成本、提高加工效率，有利于增强产品的竞争力；另外，本实施方式可降低车刀1加工过程中的噪音污染，改善加工工人所处的加工环境；此外，本实施方式结构简单，总体零件数目少且便于拆卸与安装，可安装在不同车床上，成本低、占用空间小、操作方便、适用性广。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种减振车刀，其特征在于，所述减振车刀包括：

车刀，所述车刀包括同轴依次相连的刀头、刀座和刀柄，所述刀柄的靠近所述刀座的一端设置有空腔，所述刀柄的中心轴线与所述空腔的中心轴线相同；

动力吸振器，所述动力吸振器设置在所述空腔内，所述动力吸振器包括刚度元件、惯性元件和阻尼元件，所述刚度元件将所述刀座与所述惯性元件相连，所述阻尼元件设置在所述惯性元件上，以将所述惯性元件悬置于所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的减振车刀，其特征在于，所述刚度元件包括杆件，所述杆件长度方向的两端分别与所述刀座和所述惯性元件可拆卸相连。

3.根据权利要求2所述的减振车刀，其特征在于，所述刀座的靠近所述杆件的一侧设置第一螺纹孔，所述惯性元件的靠近所述杆件的一侧设置第二螺纹孔，所述杆件为螺杆，所述螺杆长度方向的两端分别与所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔配合。

4.根据权利要求3所述的减振车刀，其特征在于，所述惯性元件包括质量块，所述第二螺纹孔设置在所述质量块的靠近所述螺杆的一侧，所述质量块与所述空腔的远离所述刀座的一端具有预定空隙。

5.根据权利要求4所述的减振车刀，其特征在于，所述阻尼元件包括弹性环，所述弹性环以过盈配合的方式套设在所述质量块的外周上，且所述弹性环与所述空腔的内壁过盈配合。

6.根据权利要求5所述的减振车刀，其特征在于，所述弹性环有多个，多个所述弹性环沿所述质量块长度方向依次套设在所述质量块的外周上。

7.根据权利要求6所述的减振车刀，其特征在于，所述杆件、所述质量块、所述弹性环同轴设置，且所述质量块的中心轴线与所述空腔的中心轴线相同。

8.根据权利要求7所述的减振车刀，其特征在于，所述刀座包括刀座主体和凸台，所述凸台设置在所述刀座主体的靠近所述空腔的一侧，所述凸台上设置外螺纹，所述空腔的靠近所述凸台的一端设置内螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合。

9.根据权利要求8所述的减振车刀，其特征在于，所述刀头上设置多个通孔，所述刀座主体上设置多个第三螺纹孔，紧固螺钉穿过所述通孔与所述第三螺纹孔配合，所述第三螺纹孔的数量大于或等于所述通孔的数量。

10.根据权利要求9所述的减振车刀，其特征在于，所述刀座包括夹紧平面，所述夹紧平面设置在所述刀座主体相对的两侧。