一種切削刀具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種切削刀具，包括刀桿；所述刀桿內(nèi)設(shè)有中空的套管；所述刀桿內(nèi)壁與所述套管外壁之間設(shè)有空隙；所述刀桿遠(yuǎn)離刀頭的一端設(shè)有第一進(jìn)口和第二進(jìn)口；所述第一進(jìn)口、第二進(jìn)口分別與所述空隙一端、套管一端連通；所述空隙另一端、套管另一端與開(kāi)設(shè)在所述刀桿刀頭一端的第一出口和第二出口連通。本實(shí)用新型對(duì)中空刀桿進(jìn)行分腔室處理，減震塊機(jī)械減振，實(shí)現(xiàn)減振、微潤(rùn)滑綠色加工，能進(jìn)一步提高工件表面質(zhì)量和刀具使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種切削刀具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種切削刀具。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)加工精度的要求越來(lái)越高。在金屬切削加工領(lǐng)域，刀具 振動(dòng)一直是提高加工精度的一大難題。
[0003] 鏜削加工是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓內(nèi)徑的車(chē)削工藝，其應(yīng)用范圍一般 從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀。鏜刀一般由三個(gè)基本元件構(gòu)成：刀片、刀 桿和鏜座。鏜座用于夾持刀桿;裝有刀片的刀桿從鏜座中懸伸的長(zhǎng)度稱(chēng)為懸伸量（即鏜刀的 非支承部分），懸伸量決定了鏜孔的最大深度，是鏜刀重要的尺寸參數(shù)之一。懸伸量過(guò)大容 易造成刀桿撓曲嚴(yán)重，引起顫振，而破壞工件的表面質(zhì)量，還容易使刀片過(guò)早磨損失效。
[0004] 現(xiàn)今，高速和超高速加工已成為趨勢(shì)，鏜削加工作為深孔加工的一種比較快速有 效的方式。工件孔的形狀精度難以保證，主要原因是鏜桿的剛度不足，而引起的振動(dòng)問(wèn)題。 鏜削加工時(shí)，鏜刀一般為細(xì)長(zhǎng)懸臂梁式結(jié)構(gòu)，處于半封閉空間。過(guò)大的懸伸長(zhǎng)度，容易在切 削力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，降低孔的加工質(zhì)量。為了解決加工過(guò)程中刀桿的振動(dòng)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)、外 曾做過(guò)很多研究和嘗試，例如瑞典的Sandvik(山特維克)公司生產(chǎn)的阻尼減振刀桿，日本三 菱公司和東芝公司生產(chǎn)的系列化減振刀桿，國(guó)內(nèi)的北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、東北大 學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)等也從不同方面進(jìn)行了刀桿減振方面的研究。
[0005] 刀具在切削工件時(shí)發(fā)生振動(dòng)主要原因：一、是包括刀具在內(nèi)的工藝系統(tǒng)剛性不足 導(dǎo)致的其固有頻率較低;二、是切削產(chǎn)生了一個(gè)足夠大的外激力;三、是這個(gè)外激力的頻率 與工藝系統(tǒng)的固有頻率相同隨即產(chǎn)生共振。減振方法主要有：
[0006] (1)采用新材料提高鏜刀桿的剛度。用新材料替代傳統(tǒng)的合金鋼、碳鋼，利用新材 料的高彈性模量、低密度或吸振功能。
[0007] (2)采用抗振結(jié)構(gòu)提高刀桿的抗振性能。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是在中空鏜桿上銑出兩個(gè)平 平行面，利用振型的耦合消除鏜桿的自激振動(dòng)。
[0008] (3)在刀桿上加阻尼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減振目的。常見(jiàn)阻尼器加置的方式有內(nèi)置式和外置 式。對(duì)于尺寸相對(duì)較大的鏜桿，優(yōu)先采用內(nèi)置式。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種切削刀具。
[0010] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種切削刀具，包括刀 桿;所述刀桿內(nèi)設(shè)有中空的套管;所述刀桿內(nèi)壁與所述套管外壁之間設(shè)有空隙;所述刀桿遠(yuǎn) 離刀頭的一端設(shè)有第一進(jìn)口和第二進(jìn)口；所述第一進(jìn)口、第二進(jìn)口分別與所述空隙一端、套 管一端連通;所述空隙另一端、套管另一端與開(kāi)設(shè)在所述刀桿刀頭一端的第一出口和第二 出口連通。
[0011] 所述刀桿靠近所述刀頭的一端表面開(kāi)設(shè)有鍵槽;所述鍵槽上裝有減振塊。
[0012 ]所述減振塊采用塑料、鋁、黃銅中的一種材料制成。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為:本實(shí)用新型對(duì)中空刀桿進(jìn)行 分腔室處理，實(shí)現(xiàn)微潤(rùn)滑的綠色加工，能進(jìn)一步提高工件表面質(zhì)量和刀具使用壽命;刀桿和 減振塊(或是浮動(dòng)支撐)可以抽象成由彈簧和阻尼器組成的減振系統(tǒng)，則刀桿激振力將通過(guò) 抽象減振系統(tǒng)才傳到工件，若傳到工件上的力小于激振力，則減振系統(tǒng)就起到了減振作用。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例剖視圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例立體結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖3為本實(shí)用新型抽象減振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 如圖1 -圖2所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例包括中空的刀桿1;所述刀桿1內(nèi)設(shè)有中空的 套管5;所述刀桿1內(nèi)壁與所述套管3外壁之間設(shè)有空隙(4);所述刀桿1遠(yuǎn)離刀頭的一端設(shè)有 第一進(jìn)口 2和第二進(jìn)口 3;所述第一進(jìn)口 2、第二進(jìn)口 3分別與所述空隙4一端、套管5-端連 通;所述空隙4另一端、套管5另一端與開(kāi)設(shè)在所述刀桿1刀頭一端的第一出口 6和第二出口 7 連通;所述刀桿1靠近所述刀頭8的一端表面開(kāi)設(shè)有鍵槽9;所述鍵槽9上裝有減振塊10。
[0018] 刀桿和軟材料減振塊(或是浮動(dòng)支撐)可以抽象成由彈簧和阻尼器組成的減振系 統(tǒng)，則刀桿激振力將通過(guò)抽象減振系統(tǒng)才傳到工件。若傳到工件上的力小于激振力，則減振 系統(tǒng)就起到了減振作用。
[0019] 對(duì)于只考慮單方向振動(dòng)的情況，刀桿和抽象減振系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為單自由度減振模 型。分析中可以認(rèn)為刀桿是沒(méi)有彈性只有質(zhì)量的剛體，其質(zhì)量為m，抽象減振系統(tǒng)只有彈性 和阻尼而質(zhì)景可以忽略不計(jì)，其剛度和粘性阻尼系數(shù)分別為k和c，其動(dòng)力學(xué)模型如圖3所 不。
[0020] 設(shè)刀桿的激振力為F〇ejwt，系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)為x = Aej(w卜Θ):通過(guò)抽象彈簧傳到工 件上的力為Fk = kx，通過(guò)阻尼傳到工件的力為Fc = C：t = jCWX.這兩個(gè)力頻率相同，相位 差為故其最大合力為
W11
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 振幅A為：
[0025]通過(guò)過(guò)減振系統(tǒng)傳遞到工件上的力幅與激振力幅之比為：
[0026]
[0027]式中η表示釆用減振系統(tǒng)后傳遞給工件的動(dòng)載荷的減小程度，也稱(chēng)為減振系數(shù)，顯 然η小于1才有減振效果。
[0028]軟材料減振塊通過(guò)鍵槽與刀桿連接，切削時(shí)與工件間隙配合有效抑制刀具振動(dòng)， 對(duì)刀具尺寸變化不大的內(nèi)孔加工可采用軟材料減振塊表面黏貼軟材料增大半徑的方法。軟 材料減振塊材料推薦采用塑料、鋁、黃銅，防止鏜孔時(shí)劃傷工件內(nèi)孔表面。
[0029] 切削液在金屬切削中主要起潤(rùn)滑、冷卻作用。滲透能力強(qiáng)弱是切削液能否充分發(fā) 揮有效的潤(rùn)滑作用的一個(gè)重要因素。在切削加工中常規(guī)的澆注式切削液的滲透方式主要有 液體滲透和氣體滲透兩種方式。液體滲透效率較低;氣體滲透是由澆注在切肩表面裂紋中 的液體隨著切削溫度的上升發(fā)生汽化向前刀面進(jìn)行滲透。噴霧式的微量潤(rùn)滑冷卻，有較高 的速度，較大的動(dòng)能，滲透能力也比較強(qiáng)。且微量潤(rùn)滑微量液體的顆粒小，遇到高溫度金屬 易汽化，多個(gè)方面向刀具前刀面滲透。微量潤(rùn)滑的動(dòng)力粘度可用下式表示：
[0030] μ=μL - (μL-yg)x
[0031] 式中，μι為流體動(dòng)力粘度，yg為氣體動(dòng)力粘度，x為質(zhì)量系數(shù)，x = Wf/WfWg(Wf為液 體流量，Wg為氣體流量）。微量潤(rùn)滑流體的粘度μ小于液體的粘度即μ〈μL·，噴霧式微量潤(rùn)滑冷 卻的降溫效果要優(yōu)于單一切削液。氣液混合噴出時(shí)，體積驟然膨脹對(duì)外做功，可使切削區(qū)域 溫度降低l〇°C左右，同時(shí)高度的流量能夠及時(shí)沖走鐵肩，帶走大量熱量，進(jìn)一步增強(qiáng)了降溫 效果。因此，噴霧式微量潤(rùn)滑實(shí)際上綜合了氣液降溫的效果和優(yōu)點(diǎn)。
[0032] 圖1中高壓氣體由第一進(jìn)口進(jìn)入刀桿內(nèi)腔，直接到刀尖部位噴出，第二進(jìn)口通入冷 卻液或潤(rùn)滑油(可以是高壓液體(潤(rùn)滑油)或直接與冷卻液(潤(rùn)滑油)容器相連的無(wú)壓溶液）， 由伯努利方程：
[0033]
[0034] 在通道內(nèi)任意截面，則：
=常數(shù)
[0035] 式中了^--單位重量液體的壓力能(壓力頭）；
[0036] h一一單位重量液體的的位能(位置頭）； '7
[0037] ^---單位重量液體的的動(dòng)能(速度頭） 2.1
[0038] 可知，出口端的高壓氣體易將液體打成霧狀液體顆粒高速?lài)姵?，并在刀尖部位產(chǎn) 生一個(gè)高、低壓區(qū)，實(shí)現(xiàn)微量潤(rùn)滑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種切削刀具，包括中空的刀桿（1);所述刀桿（1) 一端與刀頭(8)連接;其特征在于， 所述刀桿（1)內(nèi)設(shè)有中空的套管（5);所述刀桿（1)內(nèi)壁與所述套管（5)外壁之間設(shè)有空隙 (4);所述刀桿（1)遠(yuǎn)離刀頭的一端設(shè)有第一進(jìn)口（2)和第二進(jìn)口（3);所述第一進(jìn)口（2)、第 二進(jìn)口（3)分別與所述空隙（4)一端、套管(5)-端連通;所述空隙（4)另一端、套管(5)另一 端與開(kāi)設(shè)在所述刀桿(1)刀頭一端的第一出口（6)和第二出口（7)連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述刀桿（1)靠近所述刀頭(8)的一端 表面開(kāi)設(shè)有鍵槽(9);所述鍵槽(9)上裝有減振塊(10)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削刀具，其特征在于，所述減振塊（10)采用塑料、鋁、黃銅中 的一種材料制成。
【文檔編號(hào)】B23B27/00GK205587686SQ201620271774
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】田輝, 沈勇, 肖彬, 郭輝, 劉國(guó)璽, 岳林峰
【申請(qǐng)人】中航飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司