本發(fā)明屬于切削設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及切削斷屑裝置，尤其是涉及一種高頻震動切削斷屑裝置。

背景技術(shù)：

金屬切削加工是用刀具從工件上切除多余材料，從而獲得形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量等符合設(shè)計要求的零件，是現(xiàn)代工業(yè)制造的重要加工手段。工件與刀具之間相互運動，具有切削性能的刀具將工件上多余材料切除，切削下多余的材料稱為切削屑。加工過程中，切削斷屑可靠性能對正常生產(chǎn)與加工安全都有著重要影響。

隨著工業(yè)不斷發(fā)展，金屬切削朝著高自動化、高效率的方向發(fā)展，這需要確保在加工過程中穩(wěn)定的加工工藝，然而材料不斷升級，加工高性能的材料對切削工藝的要求也越來越高，傳統(tǒng)的加工工藝在切削過程中切削斷屑性能不能保證，通常會因待切削材料韌性高，切削屑在冷作硬化后仍保持高韌性，以至于切削屑不能及時折斷形成長條帶狀切屑，長條帶狀切屑在加工過程中會給加工造成不良影響，尤其在自動化數(shù)控加工工藝中尤為突出。

長條帶狀切屑易纏繞到工件和刀具上，切屑纏繞到工件上會劃傷工件表面，切屑纏繞到刀具上會崩壞刀具，操作者需不斷清理纏繞到工件或者刀具上的長條切削，增加了操作不安全因素，延長加工工序時間，影響自動化效率。切削過程中可靠斷屑，可以確保高效率、高自動化的安全性及可靠性，國內(nèi)外業(yè)內(nèi)人才爭相研究與探討更合理、更可靠的解決方案。

在以往的斷屑工藝中，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常在刀具的前刀面上磨出或者壓制出一定形狀的斷屑槽，不同形狀的斷屑槽可以控制得到不同形狀的切屑，而在不同的加工階段需要不同的切屑形狀，從而導(dǎo)致在加工相應(yīng)工序時更換刀具，大大影響了切削自動話進程和設(shè)備效能，同時增加了刀具制造成本和數(shù)量，且不同性能的材料需要得到相同性狀的切削需要前刀面做有不同形狀的斷屑槽，需要技術(shù)人員設(shè)計合理的斷屑槽，對技術(shù)人員經(jīng)驗要求高，增加了技術(shù)人員的工作量。本技術(shù)領(lǐng)域中還有一種較為簡單的斷屑方法，在切屑排出方向設(shè)計擋板結(jié)構(gòu)，當切屑連續(xù)排出時，碰上擋板結(jié)構(gòu)，切屑被彎曲折斷，然而這種方法對工件形狀具有局限性，且可控性差。

刀架與刀具關(guān)系密切，在刀具不變的情況下，改變刀架的夾持狀態(tài)來改變刀具狀態(tài)，在切削過程中，使切屑受到不同頻率的交變彎曲和不同的沖擊載荷，從而使斷屑形狀穩(wěn)定可控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種高頻震動切削斷屑裝置；解決了現(xiàn)有技術(shù)中刀具普適性低、斷屑可控性低的技術(shù)問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：一種高頻震動切削斷屑裝置，包括具有能沿周向轉(zhuǎn)動的輸出軸的驅(qū)動器，用于固定刀具的刀架組件，所述的驅(qū)動器固定在刀架組件上，驅(qū)動器的輸出軸連接有一偏心軸組件，所述的偏心軸組件插入到刀架組件中且當驅(qū)動器驅(qū)動偏心軸組件轉(zhuǎn)動時偏心軸組件產(chǎn)生偏心力從而迫使刀架組件震動并帶動固定在刀架組件上的刀具沿徑向震動。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的偏心軸組件包括相互連接的且軸心線不重合的第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸，所述的刀架組件包括可拆卸連接的上震刀架和下震刀架，驅(qū)動器固定在上震刀架上，第一轉(zhuǎn)軸連接驅(qū)動器后穿過上震刀架，第二轉(zhuǎn)軸插入到下震刀架中，刀具安裝在上震刀架上，下震刀架與上震刀架通過震動導(dǎo)向機構(gòu)連接，所述的震動導(dǎo)向機構(gòu)的軸心線與刀具的軸心線垂直。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，震動導(dǎo)向機構(gòu)包括設(shè)置在上震刀架底部的卡接槽，及設(shè)置在下震刀架頂部的卡接條，卡接條插入到卡接槽中并與卡接槽緊密接觸，所述的卡接槽和卡接條的軸心線分別與刀具的軸心線垂直。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的上震刀架上具有用于安裝刀具的刀具安裝槽，且所述的刀具安裝槽位于卡接槽上方。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，下震刀架固定在機座上，在卡接條的側(cè)壁和卡接槽內(nèi)壁之間插入有一根鑲條從而使卡接條和卡接槽在徑向緊密連接，所述的下震刀架上設(shè)有一個用于控制下震刀架震幅的震蕩阻尼機構(gòu)。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的震蕩阻尼機構(gòu)包括至少一個阻尼彈簧，下震刀架側(cè)壁設(shè)有與阻尼彈簧相配適的彈簧容置腔，震蕩阻尼機構(gòu)還包括與上震刀架可拆卸固定連接的彈簧壓板，所述的阻尼彈簧一端插入到彈簧容置腔中，另一端抵靠在彈簧壓板上，

或所述的震蕩阻尼機構(gòu)包括至少一個阻尼拉桿，所述的阻尼拉桿固定安裝在下震刀架上且在阻尼拉桿上套設(shè)有阻尼軸承，所述的下震刀架設(shè)有與阻尼拉桿相配適的軸承容置腔，所述的軸承容置腔內(nèi)設(shè)有固定阻尼拉桿的固定架。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的上震刀架上設(shè)有用于穿設(shè)第一轉(zhuǎn)軸的上震蕩腔，下震刀架上設(shè)有用于穿設(shè)第二轉(zhuǎn)軸的下震蕩腔，第一轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動器的輸出軸通過分體式緊固環(huán)組件固定連接，上震蕩腔內(nèi)設(shè)有套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸上的上軸承組件，下震蕩腔內(nèi)設(shè)有套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸上的下軸承組件。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的上軸承組件包括由第一轉(zhuǎn)軸往第二轉(zhuǎn)軸方向依次設(shè)置的第一軸承、內(nèi)隔套、外隔套和第二軸承，其中第一軸承與分體式緊固環(huán)組件抵靠，內(nèi)隔套的兩端分別與第一軸承和第二軸承的軸承內(nèi)圈抵靠，外隔套的兩端分別與第一軸承和第二軸承的軸承外圈抵靠，第一軸承和第二軸承的軸承外圈與上震蕩腔內(nèi)壁形成緊固連接。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的下軸承組件包括由第一轉(zhuǎn)軸往第二轉(zhuǎn)軸方向依次設(shè)置且相互頂緊的軸承隔套、第三軸承和軸承壓塊，所述的軸承隔套和第三軸承套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸上，所述的第二轉(zhuǎn)軸的端部抵靠在軸承壓塊上，軸承隔套的兩端分別與第二軸承和第三軸承頂緊配合，第三軸承的軸承外圈與下震蕩腔的內(nèi)壁形成緊固連接。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的機座包括機座本體及突出于機座本體上表面的導(dǎo)軌條，所述的下震刀架壓設(shè)在導(dǎo)軌條上，在導(dǎo)軌條上且位于卡接條的兩端分別設(shè)有一塊夾塊，夾塊分別與導(dǎo)軌條和下震刀架可拆卸的固定，且至少有一塊夾塊具有與下震刀架相配適的夾槽從而使下震刀架插入到夾槽中形成卡接固定。

在上述的高頻震動切削斷屑裝置中，所述的下震刀架上設(shè)有至少一條卡槽且至少有一塊夾塊卡入到卡槽中。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.刀具裝夾簡單方便，

2.減少了專用刀具的選擇，降低刀具成本；

3.增強刀具切削性能，適用各種工件材質(zhì)；

4.提高斷屑可控性及穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的爆炸圖；

圖3是本發(fā)明提供的另一個方向機構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的剖視圖；

圖5是本發(fā)明提供的另一種震蕩阻尼機構(gòu)的機構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明提供的上震刀架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明提供的偏心軸機構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明提供的下刀板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，驅(qū)動器1、刀架組件2、偏心軸組件3、第一轉(zhuǎn)軸31、第二轉(zhuǎn)軸32、緊固環(huán)組件33、上軸承組件34、第一軸承341、內(nèi)隔套342、外隔套343、第二軸承345、下軸承組件35、軸承隔套351、第三軸承352、軸承壓塊353、上震刀架4、刀具安裝槽41、上震蕩腔42、下震刀架5、下震蕩腔51、卡槽52、導(dǎo)向機構(gòu)6、卡接槽61、卡接條62、鑲條63、機座7、機座本體71、導(dǎo)軌條72、夾塊73、夾槽74、震蕩阻尼機構(gòu)8、阻尼彈簧81、阻尼拉桿81b、彈簧壓板82、彈簧容置腔83、阻尼軸承84、軸承容置腔85、固定架86。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

如圖1-3所示，本發(fā)明提供了一種高頻震動切削斷屑裝置，包括具有能沿周向轉(zhuǎn)動的輸出軸的驅(qū)動器1，用于固定刀具的刀架組件2，所述的驅(qū)動器1固定在刀架組件2上，驅(qū)動器1的輸出軸連接有一偏心軸組件3，所述的偏心軸組件3插入到刀架組件2中且當驅(qū)動器1驅(qū)動偏心軸組件3轉(zhuǎn)動時偏心軸組件3產(chǎn)生偏心力從而迫使刀架組件2震動并帶動固定在刀架組件2上的刀具沿徑向震動。在車削過程中，驅(qū)動器1驅(qū)動偏心軸組件3轉(zhuǎn)動，偏心軸組件在做圓周轉(zhuǎn)動時，因偏心力的存在致使偏心軸組件3不能達到動平衡而產(chǎn)生圓周跳動，偏心軸組件3將跳動傳遞給刀架組件2，迫使刀架組件2發(fā)生震動，從而帶動固定安裝在刀架組件2上的刀具發(fā)生高頻低振幅的震動。

切削時，尤其是車削高韌性材料，切屑冷作硬化后仍然不易斷裂，形成長條帶形切屑，此時需施加外力使得切屑再次發(fā)生彎曲形變，受力折斷。跟隨刀架組件2震動的刀具在切削時的可控震動使得切屑再次彎曲變形，發(fā)生冷作硬化，使得切屑脆性增加，在切屑彎曲形變到達其脆性極限時斷屑。刀具震動幅度不同，切屑的彎曲形變量也不同，切屑達到彎曲形變極限的時間不同，從而使產(chǎn)生切屑的性狀不同，即控制驅(qū)動器1動力的大小，來改變偏心軸組件3所產(chǎn)生的偏心力大小，以達到控制刀具震動的幅度來控制切屑性狀。

本實施例中采用偏心軸組件3轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生軸跳動來迫使刀架組件2震動，與本領(lǐng)域傳統(tǒng)技術(shù)克服設(shè)備震動從而減小加工精度的觀點不同，克服了技術(shù)偏見，利用可控的震動來實現(xiàn)對切屑的二次折斷。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇震動電機、超聲震蕩器來代替驅(qū)動器1和偏心軸組件3來實現(xiàn)刀架組件2的震動。

具體的，如圖4所示，偏心軸組件3包括相互連接的且軸心線不重合的第一轉(zhuǎn)軸31和第二轉(zhuǎn)軸32，所述的刀架組件2包括可拆卸連接的上震刀架4和下震刀架5，驅(qū)動器1固定在上震刀架4上，第一轉(zhuǎn)軸31連接驅(qū)動器1后穿過上震刀架4，第二轉(zhuǎn)軸32插入到下震刀架5中，刀具安裝在上震刀架4上，下震刀架5與上震刀架4通過震動導(dǎo)向機構(gòu)6連接，所述的震動導(dǎo)向機構(gòu)6的軸心線與刀具的軸心線垂直。

優(yōu)選地，震動導(dǎo)向機構(gòu)6包括設(shè)置在上震刀架4底部的卡接槽61，及設(shè)置在下震刀架5頂部的卡接條62，卡接條62插入到卡接槽61中并與卡接槽61緊密接觸，所述的卡接槽61和卡接條62的軸心線分別與刀具的軸心線垂直。

上震刀架4上具有用于安裝刀具的刀具安裝槽41，且所述的刀具安裝槽41位于卡接槽61上方。

在切削過程中，刀具在刀架組件2的帶動下發(fā)生震動，由于震動導(dǎo)向機構(gòu)6限制，刀架組件2在刀具的軸向方向不能產(chǎn)生位移，也就是說，刀具在吃刀量方向上始終不變，從而保證所加工表面精度。

為確保能實現(xiàn)加工表面的精度，需要減小卡接槽61和卡接條62之間的間隙，本實施例優(yōu)選將下震刀架5固定在機座7上，在卡接條62的側(cè)壁和卡接槽61內(nèi)壁之間插入有一根鑲條63從而使卡接條62和卡接槽61在徑向緊密連接，所述的下震刀架5上設(shè)有一個用于控制下震刀架5震幅的震蕩阻尼機構(gòu)8。其中鑲條采用磨配的工藝制造并安裝在卡接槽61中，在保證卡接槽61和卡接條62能實現(xiàn)滑動的前提下，以減小卡接槽61和卡接條62之間的間隙，防止在震動過程中刀具在其軸向方向上發(fā)生位移。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當知曉，卡接槽61和卡接條62可選用燕尾槽和燕尾滑軌，也可選用其他形式的滑軌滑槽。

優(yōu)選地，如圖3所示，震蕩阻尼機構(gòu)8包括至少一個阻尼彈簧81，下震刀架5側(cè)壁設(shè)有與阻尼彈簧81相配適的彈簧容置腔83，震蕩阻尼機構(gòu)8還包括與上震刀架4可拆卸固定連接的彈簧壓板82，所述的阻尼彈簧81一端插入到彈簧容置腔83中，另一端抵靠在彈簧壓板82上。在切削過程中，震動會受到干擾而產(chǎn)生不穩(wěn)定的震動波形，阻尼彈簧的設(shè)置可作為逆反饋使得震動趨于平穩(wěn)，也就是說，在震動過稱中，減小了突發(fā)因素對震動的干擾，提高了震動的可控性和穩(wěn)定性，以保證切削加工過程中刀具不會震動加大而影響精度或者震動減小影響斷屑效果。

在另一種震蕩阻尼機構(gòu)8的方案，震蕩阻尼機構(gòu)8包括至少一個阻尼拉桿81b，所述的阻尼拉桿81b固定安裝在下震刀架5上且在阻尼拉桿81b上套設(shè)有阻尼軸承84，所述的下震刀架5設(shè)有與阻尼拉桿81b相配適的軸承容置腔85，所述的軸承容置腔85內(nèi)設(shè)有固定阻尼拉桿81b的固定架86。

固定架86一端固定在偏心軸組件3上，另一端固定在震蕩阻尼機構(gòu)8上，當偏心軸組件3由于旋轉(zhuǎn)迫使上震刀架4震動時，將震動通過固定架86傳遞到阻尼拉桿81b上，調(diào)整阻尼拉桿81b的松緊來控制阻尼拉桿的阻尼系數(shù)，從而減小了突發(fā)因素對震動的干擾，提高了震動的可控性和穩(wěn)定性，以保證切削加工過程中刀具不會震動加大而影響精度或者震動減小影響斷屑效果。

上震刀架4上設(shè)有用于穿設(shè)第一轉(zhuǎn)軸31的上震蕩腔42，下震刀架5上設(shè)有用于穿設(shè)第二轉(zhuǎn)軸32的下震蕩腔51，第一轉(zhuǎn)軸31和驅(qū)動器1的輸出軸通過分體式緊固環(huán)組件33固定連接，上震蕩腔42內(nèi)設(shè)有套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸31上的上軸承組件34，下震蕩腔51內(nèi)設(shè)有套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸32上的下軸承組件35。軸承組的設(shè)置，有利于防止偏心軸在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生擾動，或者與下震蕩腔51發(fā)生碰撞磨損，從而影響震動效果。

具體的，上軸承組件34包括由第一轉(zhuǎn)軸31往第二轉(zhuǎn)軸32方向依次設(shè)置的第一軸承341、內(nèi)隔套342、外隔套343和第二軸承345，內(nèi)隔套342的兩端分別與第一軸承341和第二軸承345的軸承內(nèi)圈抵靠，外隔套343的兩端分別與第一軸承341和第二軸承345的軸承外圈抵靠，內(nèi)隔套342與外隔套343為分體式設(shè)計，在限制軸承位置時，不影響軸承內(nèi)圈與外圈的獨立轉(zhuǎn)動，同時保證兩個軸承的內(nèi)圈和外圈分別同步轉(zhuǎn)動。第一軸承341和第二軸承345的軸承外圈與上震蕩腔42內(nèi)壁形成緊固連接。

下軸承組件35包括由第一轉(zhuǎn)軸31往第二轉(zhuǎn)軸32方向依次設(shè)置且相互頂緊的軸承隔套351、第三軸承352和軸承壓塊353，所述的軸承隔套351和第三軸承352套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸32上，所述的第二轉(zhuǎn)軸32的端部抵靠在軸承壓塊353上，軸承隔套351的兩端分別與第二軸承345和第三軸承352頂緊配合，第三軸承352的軸承外圈與下震蕩腔51的內(nèi)壁形成緊固連接。

優(yōu)選地，如圖1所示，機座7包括機座本體71及突出于機座本體71上表面的導(dǎo)軌條72，所述的下震刀架5壓設(shè)在導(dǎo)軌條72上，在導(dǎo)軌條72上且位于卡接條62的兩端分別設(shè)有一塊夾塊73，夾塊73分別與導(dǎo)軌條72和下震刀架5可拆卸的固定，且至少有一塊夾塊73具有與下震刀架5相配適的夾槽74從而使下震刀架5插入到夾槽74中形成卡接固定。其中導(dǎo)軌條72可選用燕尾滑軌，夾塊固定安裝在下震刀架5上時可組成與導(dǎo)軌條72相適配的燕尾槽。刀架組件2在機座7上可以通過外設(shè)電機來控制位置，也可通過機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)刀架組件2的定位。

下震刀架5上設(shè)有至少一條卡槽52且至少有一塊夾塊73卡入到卡槽52中。

本發(fā)明的工作過程：

切削過程中，刀具固定安裝在上震刀架4上，驅(qū)動器1驅(qū)動偏心軸組件3轉(zhuǎn)動，偏心軸組件在在做圓周轉(zhuǎn)動時，因偏心力的存在致使偏心軸組件3不能達到動平衡而產(chǎn)生圓周跳動，偏心軸組件3將跳動傳遞給刀架組件2，迫使刀架組件2發(fā)生震動，從而帶動固定安裝在刀架組件2上的刀具發(fā)生高頻低振幅的震動。切削時，尤其是車削高韌性材料，切屑冷作硬化后仍然不易斷裂，形成長條帶形切屑，此時需施加外力使得切屑再次發(fā)生彎曲形變，受力折斷。

跟隨刀架組件2震動的刀具在切削時的可控震動使得切屑再次彎曲變形，發(fā)生冷作硬化，使得切屑脆性增加，在切屑彎曲形變到達其脆性極限時斷屑。刀具震動幅度不同，切屑的彎曲形變量也不同，切屑達到彎曲形變極限的時間不同，從而使產(chǎn)生切屑的性狀不同，即控制驅(qū)動器1動力的大小，來改變偏心軸組件3所產(chǎn)生的偏心力大小，以達到控制刀具震動的幅度來控制切屑性狀。

在切削過程中，刀具在刀架組件2的帶動下發(fā)生震動，由于震動導(dǎo)向機構(gòu)6限制，刀架組件2在刀具的軸向方向不能產(chǎn)生位移，也就是說，刀具在吃刀量方向上始終不變，從而保證所加工表面精度。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1.刀具裝夾簡單方便，

2.減少了專用刀具的選擇，降低刀具成本；

3.增強刀具切削性能，適用各種工件材質(zhì)；

4.提高斷屑可控性及穩(wěn)定性。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了驅(qū)動器1、刀架組件2、偏心軸組件3、第一轉(zhuǎn)軸31、第二轉(zhuǎn)軸32、緊固環(huán)組件33、上軸承組件34、第一軸承341、內(nèi)隔套342、外隔套343、第二軸承345、下軸承組件35、軸承隔套351、第三軸承352、軸承壓塊353、上震刀架4、刀具安裝槽41、上震蕩腔42、下震刀架5、下震蕩腔51、卡槽52、導(dǎo)向機構(gòu)6、卡接槽61、卡接條62、鑲條63、機座7、機座本體71、導(dǎo)軌條72、夾塊73、夾槽74、震蕩阻尼機構(gòu)8、阻尼彈簧81、阻尼拉桿81b、彈簧壓板82、彈簧容置腔83、阻尼軸承84、軸承容置腔85、固定架86等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。