一種帶導(dǎo)向分段式動(dòng)力減振鏜桿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鏜刀桿，特別是一種帶導(dǎo)向分段式動(dòng)力減振鏜桿。
【背景技術(shù)】
[0002] 鏜桿是鏜床與相應(yīng)的刀頭的聯(lián)接桿，在鏜削加工過(guò)程中，鏜桿處于懸伸狀態(tài)，鏜桿 的剛度相對(duì)較弱，尤其在加工的孔比較深時(shí)（懸伸比L/D達(dá)到20)，在不加導(dǎo)向支撐的情況 下，切削力很容易使鏜桿變形。在深長(zhǎng)孔鏜削加工中，切削力多為不均勻，而鏜桿的剛度又 比較弱，使得加工過(guò)程中鏜桿很容易產(chǎn)生振動(dòng)，加工表面的質(zhì)量和精度很難得到保證，刀具 磨損嚴(yán)重，加工效率低。
[0003] 為了減小鏜桿的振動(dòng)，目前通用的解決方式方法是減少懸伸長(zhǎng)度、在刀桿上嵌硬 質(zhì)材料、在刀桿上增加阻尼層以及采用復(fù)合材料制作刀桿等。但對(duì)于深長(zhǎng)孔零件來(lái)說(shuō)，減少 懸深長(zhǎng)度不可行，只改變鏜桿的材料也有著一定的局限性。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?01010206962. 4,名為《內(nèi)置式動(dòng)力雙減振鏜桿》的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種 內(nèi)置式動(dòng)力雙減振鏜桿，這種減振鏜桿采用中間掏空，放置兩個(gè)減振塊和阻尼液，利用減振 塊振動(dòng)相位滯后來(lái)減小桿體的振動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)鏜桿雖然能有效的減小共振振幅，但桿體中 間腔體部分較長(zhǎng)，掏空部分為深長(zhǎng)孔結(jié)構(gòu)，制造工藝有難度，很難實(shí)現(xiàn)。該結(jié)構(gòu)鏜桿放置兩 個(gè)減振塊，在裝配時(shí)減振塊位置會(huì)存在誤差，在加工過(guò)程中兩個(gè)減振塊很難按理想位置運(yùn) 動(dòng)，實(shí)際減振性能會(huì)遠(yuǎn)低于理論。另外，該系統(tǒng)減振塊軸向沒(méi)有設(shè)置彈簧等彈性元件，減振 塊不能夠軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)消耗鏜桿本體的振動(dòng)能量，減振性能有限。這種結(jié)構(gòu)的桿體采用的是 Fe-Cr-Al或者Fe-Cr-Mo合金，這種材料雖有較高阻尼，但彈性模量較低，無(wú)法承受較大的 切削力，鏜桿的靜剛度比較弱。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?01320122009. 0,名為《減振刀桿》的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種帶導(dǎo)向的減振 鏜桿，這種減振鏜桿采用周向約束軸向?qū)颍⒓訙p振塊的方式來(lái)抑制切削振動(dòng)。但鏜桿導(dǎo) 向端周向約束后，鏜刀頭無(wú)法進(jìn)行徑向進(jìn)刀，也不能進(jìn)行內(nèi)孔鏜槽，鏜削的靈活性較弱。
[0006] 哈爾濱理工大學(xué)秦柏的一篇名為《阻尼動(dòng)力減振鏜桿動(dòng)態(tài)特性仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)研 宄》博士論文和一篇名為《深孔加工動(dòng)力減振鏜桿的動(dòng)力學(xué)仿真與參數(shù)優(yōu)化分析》碩士論文 中都設(shè)計(jì)了一種動(dòng)力減振鏜桿，該鏜桿中間采用減振塊、環(huán)形橡膠加阻尼液的減振裝置，利 用減振系統(tǒng)來(lái)吸收鏜桿振動(dòng)的能量，達(dá)到減振的目的。該減振鏜桿減振塊軸向沒(méi)有設(shè)置彈 簧等彈性元件，減振塊為軸向固定，減振塊沒(méi)法軸向移動(dòng)來(lái)吸收更多振動(dòng)的能量。并且桿體 中間腔體為深長(zhǎng)孔結(jié)構(gòu)，制造工藝有難度，很難實(shí)現(xiàn)。而且該減振鏜桿直徑為60_，不能鏜 削直徑較小的孔，且該鏜桿懸伸長(zhǎng)度L/d小于10,只能加工長(zhǎng)徑比較小的孔，有著一定的加 工局限性。
[0007] 東芝公司的減振鏜桿應(yīng)用三明治結(jié)構(gòu)，將剛度和強(qiáng)度大的材料嵌在鏜桿兩邊，提 高了鏜桿的靜剛度，但鏜桿的質(zhì)量受鑲嵌在鏜桿兩側(cè)的硬質(zhì)材料和刀體粘接程度的影響比 較大，而且這種方法只能提高靜剛度，很難抑制高頻共振。國(guó)外還開(kāi)發(fā)出了一種利用動(dòng)力減 振器來(lái)對(duì)鏜桿進(jìn)行減振的鏜桿，該鏜桿是在振動(dòng)系統(tǒng)上增加一個(gè)彈簧阻尼振動(dòng)系統(tǒng)，用附 加的振動(dòng)系統(tǒng)來(lái)消耗振動(dòng)的能量，達(dá)到減振的目的。該鏜桿一般在桿前端內(nèi)腔中安裝動(dòng)力 減振塊，這種結(jié)構(gòu)的鏜桿也叫做動(dòng)力減振鏜桿。該種結(jié)構(gòu)鏜桿能明顯減少刀頭的振動(dòng)，提高 加工質(zhì)量。但這種鏜桿不加導(dǎo)向裝置，加工深孔的長(zhǎng)徑比有限，不能加工長(zhǎng)徑比大于16的 深長(zhǎng)孔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種帶導(dǎo)向分段式動(dòng)力減振鏜桿。
[0009] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種帶導(dǎo)向分段式動(dòng)力減振鏜桿，包括導(dǎo)向 裝置和鏜桿本體，所述導(dǎo)向裝置位于鏜桿本體的末端，該導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向外套、彈性卡 片、軸頸和滑塊，導(dǎo)向外套通過(guò)彈性卡片軸向定位在軸頸細(xì)端上，該導(dǎo)向外套能相對(duì)軸頸 自由旋轉(zhuǎn)，軸頸的粗端徑向開(kāi)有扁槽，滑塊的一端與扁槽的形狀相對(duì)應(yīng)并能徑向插入扁槽 中，滑塊的另一端與鏜桿本體相固連。
[0010] 優(yōu)選的，所述鏜桿本體中設(shè)置切削液管，該鏜桿本體包括減振部分和實(shí)心桿體， 其中減振部分包括刀頭，該刀頭的頂端與滑塊相固連，刀頭的另一端與空心桿體相連接， 空心桿體內(nèi)部裝有減振塊，該減振塊的一端通過(guò)第一彈性定位件徑向設(shè)置在空心桿體的內(nèi) 壁，減振塊的另一端通過(guò)第二彈性定位件徑向設(shè)置在空心桿體的內(nèi)壁，第一彈性定位件與 刀頭之間設(shè)置第一密封件，第二彈性定位件與實(shí)心桿體之間設(shè)置第二密封件，第二彈性定 位件的內(nèi)部設(shè)置彈簧，該彈簧的一端與減振塊相連，彈簧的另一端與第二密封件相連，減振 塊與空心桿體之間裝有阻尼液。
[0011] 優(yōu)選的，減振塊的軸心處設(shè)置通切削液管的管孔，實(shí)心桿體的軸心處設(shè)置通切削 液管的管孔，刀頭內(nèi)部設(shè)置通切削液管的管孔，該管孔的末端通向刀尖。
[0012] 優(yōu)選的，第一密封件的外環(huán)面與空心桿體的內(nèi)壁過(guò)盈配合，第一密封件的內(nèi)環(huán)面 與切削液管的外壁過(guò)盈配合，第二密封件的外環(huán)面與空心桿體的內(nèi)壁過(guò)盈配合，第二密封 件的內(nèi)環(huán)面與切削液管的外壁過(guò)盈配合。
[0013] 優(yōu)選的，減振塊的兩端均為凸臺(tái)狀。
[0014] 優(yōu)選的，軸頸的扁槽為凹凸型扁槽。
[0015] 優(yōu)選的，刀頭、空心桿體和實(shí)心桿體的材料相同，均為硬質(zhì)合金。
[0016] 優(yōu)選的，刀頭的另一端與空心桿體為螺紋連接，二者同時(shí)通過(guò)第一定位螺釘周向 定位；空心桿體與實(shí)心桿體之間為螺紋連接，二者同時(shí)通過(guò)第二定位螺釘周向定位。
[0017] 優(yōu)選的，鏜桿本體的直徑為16mm，長(zhǎng)徑比為20。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1)本發(fā)明的鏜桿為分段式結(jié)構(gòu)，制造工 藝上容易實(shí)現(xiàn)，鏜桿主體采用彈性模量較大的硬質(zhì)合金材料，受力變形小，配合導(dǎo)向頭能夠 加工長(zhǎng)徑比L/D大于15的深長(zhǎng)孔。（2)減振塊可壓縮彈性定位件，作徑向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)減振 塊、彈性定位件和阻尼液構(gòu)成了一個(gè)附加的彈簧阻尼減振系統(tǒng)，減振塊運(yùn)動(dòng)可以吸收振動(dòng) 的能量，減小振動(dòng)。（3)減振塊可壓縮彈簧作軸向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)減振塊、彈簧和阻尼液構(gòu)成了一 個(gè)附加的彈簧阻尼減振系統(tǒng)，減振塊作軸向運(yùn)動(dòng)也可以吸收振動(dòng)的能量，減小振動(dòng)。（4)導(dǎo) 向部分和刀頭采用可拆卸方式連接，可以根據(jù)需要加工安裝不同尺寸的導(dǎo)向頭，大大增加 了加工的實(shí)用性。（5)導(dǎo)向部分采用導(dǎo)向外套和軸頸連接的方式，外套隨工件內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)能夠 大大減少與工件的摩擦力，避免了導(dǎo)向部分帶給刀桿附加的扭矩。（6)導(dǎo)向部分只限制了 刀桿Y (豎直）方向的自由度，刀桿可進(jìn)行徑向進(jìn)刀，導(dǎo)向部分的支撐可使鏜桿加工更深的 孔，同時(shí)又不影響徑向進(jìn)刀和軸向移動(dòng)，減振鏜桿在加工時(shí)既可以鏜孔也可以鏜內(nèi)齒槽，大 大的增加了加工的靈活性。（7)軸頸中的扁槽為凹凸型扁槽，使得軸頸和滑動(dòng)軸向同步移 動(dòng)，同時(shí)又不影響滑塊徑向移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的鏜桿的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2A是本發(fā)明的鏜桿前端減振部分局部剖開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2B是沿圖2A中的A-A線(xiàn)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3是導(dǎo)向部分三維總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例減振鏜桿內(nèi)腔中不放減振裝置的幅頻響應(yīng)曲線(xiàn)圖。
[0024] 圖5是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例減振鏜桿幅頻響應(yīng)曲線(xiàn)圖。
[0025] 圖中標(biāo)號(hào)含義如下：1_導(dǎo)向外套；2-彈性卡片；3-軸頸；4-滑塊；5-刀頭；6-1-第 一密封件；6-2-第二密封件；7-1-第一彈性定位件；7-2-第二彈性定位件；8-減振塊； 9-空心桿體；10-彈費(fèi)；11-實(shí)心桿體；12-阻尼液；13-1-第一定位螺釘；13-1-第二定位螺 釘；14切削液管。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明的一種帶導(dǎo)向分段式動(dòng)力減振鏜桿，包括導(dǎo)向裝置和鏜桿本體，所述導(dǎo)向 裝置位于鏜桿本體的末端，該導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向外套1、彈性卡片2、軸頸3和滑塊4,導(dǎo)向 外套1通過(guò)彈性卡片2軸向定位在軸頸3細(xì)端上，該導(dǎo)向外套1能相對(duì)軸頸3自由旋轉(zhuǎn)，軸 頸3的粗端徑向開(kāi)有扁槽，滑塊4的一端與扁槽的形狀相對(duì)應(yīng)并能徑向插入扁槽中，滑塊4 的另一端與鏜桿本體相固連。
[0027] 所述鏜桿本體中設(shè)置切削液管14,該鏜桿本體包括減振部分和實(shí)心桿體，其中減 振部分包括刀頭5,該刀頭5的頂端與滑塊4相固連，刀頭5的另一端與空心桿體9相連接， 空心桿體9內(nèi)部裝有減振塊8,該減振塊8的一端通過(guò)第一彈性定位件7-1徑向設(shè)置在空心 桿體9的內(nèi)壁，減振塊8的另一端通過(guò)第二彈性定位件7-2徑向設(shè)置在空心桿體9的內(nèi)壁， 第一彈性定位件7-1與刀頭5之間設(shè)置第一密封件6-1，第二彈性定位件7-2與實(shí)心桿體 11之間設(shè)置第二密封件6-2,第二彈性定位件7-2的內(nèi)部設(shè)置彈簧10,該彈簧10的一端與 減振塊8相連，彈簧10的另一端與第二密封件6-2相連，減振塊8與空心桿體9之間裝有 阻尼液12。
[0028] 所述減振塊8的軸心處設(shè)置通切削液管14的管孔，實(shí)心桿體11的軸心處設(shè)置通 切削液管14的管孔，刀頭5內(nèi)部設(shè)置通切削液管14的管孔，該管孔的末端通向刀尖。
[0029] 所述第一密封件6-1的外環(huán)面與空心桿體9的內(nèi)壁過(guò)盈配合，第一密封件6-1的 內(nèi)環(huán)面與切削液管14的外壁過(guò)盈配合，第二密封件6-2的外環(huán)面與空心桿體9的內(nèi)壁過(guò)盈 配合，第二密封件6-2的內(nèi)環(huán)面與切削液管14的外壁過(guò)盈配合。
[0030] 所述減振塊8的兩端均為凸臺(tái)狀。
[0031] 所述軸頸3的扁