本發(fā)明涉及機(jī)床刀具，具體涉及一種輕量化減振車刀桿。

背景技術(shù)：

1、在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域，零件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)關(guān)鍵零部件加工質(zhì)量和加工精度的要求也越來越高，致使原本的加工工藝及設(shè)備難以滿足要求，其中一個(gè)重要原因就是切削加工振動(dòng)。當(dāng)切削加工振動(dòng)時(shí)，刀具會(huì)在工件表面留下振紋，嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量，同時(shí)刀具-機(jī)床工藝系統(tǒng)將承受振動(dòng)載荷的作用，刀具易于磨損或崩刃，機(jī)床也受到一定程度的損壞。

2、為此，現(xiàn)有技術(shù)中也有提出能夠減小車削加工中車刀顫振的相關(guān)技術(shù)，比如專利號(hào)為cn106994519b的發(fā)明專利中公開一種粘彈性約束阻尼結(jié)構(gòu)減振車刀桿，它減小了車削過程中車刀顫振的問題，其主要采用在車刀桿的基體上利用阻尼膠粘劑形成的阻尼膠粘層粘接一層粘彈性阻尼層，并在粘彈性阻尼層上粘接一層約束層形成約束阻尼結(jié)構(gòu)；車削加工過程中刀頭處產(chǎn)生的振動(dòng)能量從基體傳遞到約束阻尼結(jié)構(gòu)，約束阻尼結(jié)構(gòu)中的粘彈性阻尼層通過剪切耗能將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散實(shí)現(xiàn)抑制車削顫振。再比如專利號(hào)為cn108356301a的發(fā)明專利中公開了一種散射型周期結(jié)構(gòu)阻尼減振車刀桿，它也在一定程度上解決了車削加工中車刀顫振的問題，主要采用連接成一體的刀體和刀頭，刀體的外周面均勻周期分布有多排多列阻尼散射體，刀體和阻尼散射體形成散射型周期結(jié)構(gòu)；在車削加工過程中，刀頭處產(chǎn)生的振動(dòng)能量從刀體傳遞到阻尼散射體，利用阻尼散射體對(duì)禁帶范圍內(nèi)的彈性波起到抑制作用，從而將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散實(shí)現(xiàn)抑制車削顫振。

3、但是現(xiàn)有技術(shù)中的上述兩種減振車刀桿中，振動(dòng)產(chǎn)生的能量依舊被保留在刀體內(nèi)，通過刀體自身進(jìn)行緩慢耗散，而車削加工中振動(dòng)能量源源不斷，常規(guī)的刀體結(jié)構(gòu)難以應(yīng)對(duì)源源不斷產(chǎn)生的振動(dòng)能量，故易出現(xiàn)磨損或崩刃的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種輕量化減振車刀桿，在保證剛度的同時(shí)降低刀桿重量，削弱由于刀桿長懸伸導(dǎo)致的切削加工振動(dòng)的影響，并依靠閉式磁極器和擺式消振器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)轉(zhuǎn)移和耗散，以避免車削加工中源源不斷產(chǎn)生的振動(dòng)能量保留在刀體內(nèi)，出現(xiàn)車刀桿磨損或崩刃的問題。

2、本發(fā)明公開的一種輕量化減振車刀桿，包括刀體，沿長度方向開設(shè)多個(gè)腔體，相鄰腔體之間的刀體具有bcc晶格結(jié)構(gòu)；

3、閉式磁極器，包括分別位于所述腔體底部和側(cè)壁上的多個(gè)磁極片；

4、擺式消振器，置于所述多個(gè)磁極片構(gòu)成的閉式磁極器內(nèi)部，所述擺式消振器的外側(cè)面上分別設(shè)有與各磁極片一一對(duì)應(yīng)的磁極貼片，所述磁極貼片與各磁極片極性相同的一側(cè)相對(duì)設(shè)置，以使各磁極片和對(duì)應(yīng)的磁極貼片磁力相斥。

5、較佳地，擺式消振器包括：

6、限位固定件，置于所述腔體頂部，且與所述刀體固定連接；

7、阻尼器，中部開設(shè)有上下貫穿的通孔，所述阻尼器的外周和底部均設(shè)置槽口；各磁極貼片分別固連于阻尼器的各槽口內(nèi)；

8、彈簧，置于所述阻尼器的通孔內(nèi)，其下端固定于所述阻尼器底部的磁極貼片上表面，上端固定于限位固定件的下表面。

9、較佳地，所述限位固定件包括限位蓋體以及與所述限位蓋體連接的支腿，位于所述腔體側(cè)壁上的各磁極片的端部與腔體內(nèi)壁形成縱向狹道，所述限位固定件各支腿安置于所述縱向狹道內(nèi)，所述限位蓋體的上表面與刀體上表面齊平，且與刀體固定連接。

10、較佳地，所述腔體為長方體空腔，多個(gè)磁極片包括矩形磁極片和方形磁極片，所述方形磁極片固連于腔體底端；所述矩形磁極片均固連于腔體四周，且各矩形磁極片和方形磁極片的s極均朝向腔體中心。

11、較佳地，所述腔體的四個(gè)轉(zhuǎn)角以及各轉(zhuǎn)角處相鄰兩個(gè)側(cè)壁上的矩形磁極片共同形成四個(gè)縱向狹道，所述支腿為四個(gè)，分別一一對(duì)應(yīng)的安置于四條所述縱向狹道內(nèi)。

12、較佳地，所述刀體包括刀體邊框，所述刀體邊框的壁厚為1.5mm-3mm，各腔體的壁厚1mm-2mm，腔體底部厚度3mm-5mm，所述刀體邊框與各腔體之間的空間均為bcc晶格結(jié)構(gòu)。

13、較佳地，多個(gè)腔體均勻排布。

14、較佳地，刀體的加工方式為3d打印。

15、較佳地，所述刀體的頂端安裝有硬質(zhì)合金刀片。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、本發(fā)明中由于刀體內(nèi)部設(shè)計(jì)成bcc晶格結(jié)構(gòu)，可使刀桿減重61.7％，在長懸伸狀態(tài)下，內(nèi)部bcc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具備更輕的重量和良好的能量吸收能力，進(jìn)而削弱切削加工時(shí)的振顫。

18、本發(fā)明設(shè)計(jì)了擺式消振器和閉式磁極器，在切削加工時(shí)，刀桿產(chǎn)生的振動(dòng)能量先通過bcc晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行消耗，其次，具有bcc晶格結(jié)構(gòu)的刀體殘余的振動(dòng)能量通過擺式消振器及閉式磁極器的同極磁力相斥原理，進(jìn)行振動(dòng)能量的轉(zhuǎn)移，將具有bcc晶格結(jié)構(gòu)的刀體內(nèi)的殘余能量轉(zhuǎn)移到擺式消振器中，并通過擺式消振器的擺動(dòng)進(jìn)行殘余振動(dòng)能量的耗散。

19、本發(fā)明的刀體在bcc晶格結(jié)構(gòu)、閉式磁極器以及擺式消振器的阻尼性能的加持下，振動(dòng)能量經(jīng)過消耗—轉(zhuǎn)移-再消耗的方式對(duì)車削加工中源源不斷產(chǎn)生的振動(dòng)能量進(jìn)行快速耗散，進(jìn)而減少出現(xiàn)車刀桿磨損或崩刃的問題。

技術(shù)特征：

1.一種輕量化減振車刀桿，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述擺式消振器（2）包括：

3.如權(quán)利要求2所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述限位固定件（21）包括限位蓋體以及與所述限位蓋體連接的支腿，位于所述腔體側(cè)壁上的各磁極片的端部與腔體內(nèi)壁形成縱向狹道，所述限位固定件（21）各支腿安置于所述縱向狹道內(nèi)，所述限位蓋體的上表面與刀體（1）上表面齊平，且與刀體（1）固定連接。

4.如權(quán)利要求3所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述腔體（5）為長方體空腔，多個(gè)磁極片包括矩形磁極片（31）和方形磁極片（32），所述方形磁極片（32）固連于腔體（5）底端；所述矩形磁極片（31）均固連于腔體（5）側(cè)壁，且各矩形磁極片（31）和方形磁極片（32）的s極均朝向腔體（5）中心。

5.如權(quán)利要求4所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述腔體（5）的四個(gè)轉(zhuǎn)角以及各轉(zhuǎn)角處相鄰兩個(gè)側(cè)壁上的矩形磁極片（31）共同形成四個(gè)縱向狹道，所述支腿為四個(gè)，分別一一對(duì)應(yīng)的安置于四條所述縱向狹道內(nèi)。

6.如權(quán)利要求1所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述刀體（1）包括刀體邊框，所述刀體邊框的壁厚為1.5mm-3mm，各腔體（5）的壁厚1mm-2mm，腔體（5）底部厚度3mm-5mm，所述刀體邊框與各腔體（5）之間的空間均為bcc晶格結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1或6所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述多個(gè)腔體（5）均勻排布。

8.如權(quán)利要求1所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述刀體（1）的加工方式為3d打印。

9.如權(quán)利要求1所述的輕量化減振車刀桿，其特征在于，所述刀體（1）的頂端安裝有硬質(zhì)合金刀片（4）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種輕量化減振車刀桿，屬于機(jī)床刀具技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的車刀桿包括刀體，刀體上沿長度方向開設(shè)多個(gè)腔體，相鄰腔體之間的刀體具有BCC晶格結(jié)構(gòu)；閉式磁極器包括分別位于腔體底部和側(cè)壁上的多個(gè)磁極片；擺式消振器置于所述多個(gè)磁極片構(gòu)成的閉式磁極器內(nèi)部，擺式消振器的外側(cè)面上分別設(shè)有與各磁極片一一對(duì)應(yīng)的磁極貼片，磁極貼片與各磁極片相對(duì)的一側(cè)極性相同，以使各磁極片合對(duì)應(yīng)的磁極貼片磁力相斥，本發(fā)明在保證剛度的同時(shí)，降低刀桿重量，削弱由于刀桿長懸伸導(dǎo)致的切削加工振動(dòng)的影響，并依靠擺式消振器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而抑制顫振，提高加工穩(wěn)定性，保證了加工精度。

技術(shù)研發(fā)人員：趙金富,韓天祥,劉戰(zhàn)強(qiáng),王兵,王吉如,宋文靜,任小平,靖鑫凱,鄭力睿,張瑞豪,韓文康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30