一种车刀延长装置的制作方法

本发明涉及金属切削加工刀具辅具，特别是涉及一种车刀延长装置。

背景技术：

1、在机械加工领域，针对深孔工件、长轴类零件以及具有深腔结构的零部件进行车削加工时，通常需要采用车刀延长装置增加刀具的悬伸长度，以扩大刀具的加工可达范围，是车床实现大长径比工件切削加工的必备辅具。随着精密制造行业对加工精度与表面质量要求的不断提升，长悬伸工况下的刀具减振性能已成为制约车削加工效率与成品质量的关键因素。

2、现有技术中的车刀延长装置多以刚性加长结构为主，部分带减振功能的延长装置仅配置单一形式的减振结构，存在的技术缺陷为：单一的阻尼结构或吸振结构难以同时覆盖切削过程中的低、中、高频振动，随着刀具悬伸长度增加，系统刚性显著下降，切削过程中易产生径向与切向颤振，既会造成工件加工表面粗糙度升高、尺寸精度波动大，无法满足精密加工要求，也会加剧刀具的交变冲击载荷，导致刀具崩损、疲劳磨损加快，大幅缩短刀具使用寿命。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种逐级耗散振动能量，实现多频段、阶梯式的振动抑制的车刀延长装置。

2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：在车刀架上设置有刀架连接座，刀架连接座上设置有车刀延长安装座，车刀延长安装座上设置有车刀，车刀延长安装座内部设置有液体阻尼机构，刀架连接座内部设置有动力吸振机构与颗粒阻尼机构；所述的动力吸振机构为：刀架连接座内部沿圆周方向均匀设置有多个调节组件，刀架连接座内部设置有实心芯柱，实心芯柱外圆周侧壁与多个调节组件连接，用于调节对实心芯柱的预紧力刚度，所述的调节组件为：刀架连接座内部沿圆周方向均匀设置有多个盲孔，每个盲孔内部分别设置有液压活塞，液压活塞底部通过弹簧推板与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与实心芯柱外侧壁固定连接，刀架连接座内部设置有环形油道，环形油道内填充有液压油，环形油道与多个位于液压活塞上方的盲孔内部相互连通，刀架连接座上设置有液压油泵，液压油泵通过输油管与环形油道相互连通。

3、进一步的，所述的车刀延长安装座内部加工有前段减振腔体，刀架连接座内部加工有相互连通的中段减振腔体与后段减振腔体，液体阻尼机构位于前段减振腔体内部，动力吸振机构位于中段减振腔体内部，颗粒阻尼机构位于后段减振腔体内部，前段减振腔体、中段减振腔体、后段减振腔体的纵截面分别为圆形。

4、进一步的，所述的实心芯柱外侧壁沿圆周方向均匀设置有多个定位凹槽，每个定位凹槽内部分别活动嵌套有活动滚珠，每个活动滚珠分别与对应弹簧另一端固定连接。

5、进一步的，定位凹槽为半球形凹槽，半球形凹槽的球面半径为3.5mm，活动滚珠的半径为3mm。

6、进一步的，所述的盲孔内顶部设置有第一限位环，盲孔内底部设置有第二限位环，液压活塞位于第一限位环和第二限位环之间，第一限位环、第二限位环分别与液压活塞抵触用于防止液压活塞滑出盲孔内部。

7、进一步的，所述的实心芯柱的外侧壁与中段减振腔体的内侧壁之间沿径向方向有间隙，间隙高度h为1.5mm，实心芯柱的轴向两端面与中段减振腔体的内部两端面沿轴向有间隙，间隙宽度l为2.5mm。

8、进一步的，所述的前段减振腔体与中段减振腔体之间设置有弹性膜片，前段减振腔体为密封腔体，弹性膜片的材质为耐油氟橡胶，厚度为1.5mm，中段减振腔体与后段减振腔体之间设置有第一隔板，第一隔板上加工有气孔，后段减振腔体内部一端设置有第二隔板，中段减振腔体与后段减振腔体构成密封腔体。

9、进一步的，所述的液体阻尼机构为：前段减振腔体内填充有阻尼液体，前段减振腔体内设置有两个第一阻流板，两个第一阻流板的中间加工有用于阻尼液体流通的第一连通孔，两个第一阻流板之间设置有多个第二阻流板，每个第二阻流板上沿圆周方向设置有多个与第一连通孔相互连通的第二连通孔，每个第二阻流板上圆周方向的第二连通孔错位分布。

10、进一步的，每个所述的第一阻流板、第二阻流板的圆周侧壁分别与前段减振腔体的内圆周侧壁密封连接。

11、进一步的，所述的颗粒阻尼机构为：刀架连接座内部的后段减振腔体内部填充有多个相互碰撞的钢珠，钢珠的总体积占后段减振腔体内部体积的70%，钢珠的粒径为2mm～3mm。

12、本发明的有益效果如下：（1）本发明采用沿轴向依次排布的液体阻尼、动力吸振、颗粒阻尼三级减振结构，逐级耗散振动能量，实现多频段、阶梯式的振动抑制，前端液体阻尼机构通过错位分布的阻流板强制延长阻尼液流动路径，借助液体粘性剪切效应与流向突变的局部阻力，将振动能转化为热能耗散，同时缓冲前端切削冲击，避免液体压力突变影响刀具安装精度；中段动力吸振机构利用高密度实心芯柱的反向惯性响应，通过共振抵消原理转移车刀的振动能量；后端颗粒阻尼机构依靠钢珠的非弹性碰撞与相对滑移摩擦，实现非线性能量耗散，高效处理残余的高频、宽频随机振动，本发明通过三级结构协同作用，大幅削弱车刀延长系统的受迫振动，有效抑制车刀的径向、切向颤振，减少刀具承受的交变冲击载荷，降低刀具崩损、疲劳磨损的风险，延长车刀及延长装置的整体使用寿命。

13、（2）本发明通过液压油泵、环形油道同步驱动多组活塞与弹簧组件，实时调节实心芯柱的支撑预紧力与等效刚度，切削深度增大、振动加剧时，提高弹簧压缩量以增大支撑刚度，拓宽有效减振的频率范围；振动减弱或加工停止时，弹簧在自身弹力下复位至低刚度状态，维持高减振灵敏度，用于适配不同切削参数与加工负载，适配多变的车削工况。

14、（3）本发明中前段液体腔体为独立密封结构，通过耐油氟橡胶弹性膜片同时实现压力缓冲与防泄漏，避免阻尼液渗入中段腔体，中段与后段腔体通过带气孔的隔板分隔，既保证腔体内气压平衡、不阻碍钢珠自由运动，又维持整体腔体的密封性。

15、（4）本发明中实心芯柱与腔体内壁预留了径向、轴向间隙，配合滚珠、定位凹槽的支撑结构，既保证芯柱可自由径向运动以实现吸振，又避免振动过程中发生机械卡死。

1.一种车刀延长装置，其特征在于：在车刀架（1）上设置有刀架连接座（4），刀架连接座（4）上设置有车刀延长安装座（2），车刀延长安装座（2）上设置有车刀（3），车刀延长安装座（2）内部设置有液体阻尼机构（5），刀架连接座（4）内部设置有动力吸振机构（7）与颗粒阻尼机构（9）；

2.根据权利要求1所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的车刀延长安装座（2）内部加工有前段减振腔体（11），刀架连接座（4）内部加工有相互连通的中段减振腔体（12）与后段减振腔体（13），液体阻尼机构（5）位于前段减振腔体（11）内部，动力吸振机构（7）位于中段减振腔体（12）内部，颗粒阻尼机构（9）位于后段减振腔体（13）内部，前段减振腔体（11）、中段减振腔体（12）、后段减振腔体（13）的纵截面分别为圆形。

3.根据权利要求1所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的实心芯柱（701）外侧壁沿圆周方向均匀设置有多个定位凹槽（703），每个定位凹槽（703）内部分别活动嵌套有活动滚珠（702），每个活动滚珠（702）分别与对应弹簧（708）另一端固定连接。

4.根据权利要求3所述的车刀延长装置，其特征在于：定位凹槽（703）为半球形凹槽，半球形凹槽的球面半径为3.5mm，活动滚珠（702）的半径为3mm。

5.根据权利要求1所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的盲孔（704）内顶部设置有第一限位环（705），盲孔（704）内底部设置有第二限位环（707），液压活塞（706）位于第一限位环（705）和第二限位环（707）之间，第一限位环（705）、第二限位环（707）分别与液压活塞（706）抵触用于防止液压活塞（706）滑出盲孔（704）内部。

6.根据权利要求2所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的实心芯柱（701）的外侧壁与中段减振腔体（12）的内侧壁之间沿径向方向有间隙，间隙高度h为1.5mm，实心芯柱（701）的轴向两端面与中段减振腔体（12）的内部两端面沿轴向有间隙，间隙宽度l为2.5mm。

7.根据权利要求2所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的前段减振腔体（11）与中段减振腔体（12）之间设置有弹性膜片（6），前段减振腔体（11）为密封腔体，弹性膜片（6）的材质为耐油氟橡胶，厚度为1.5mm，中段减振腔体（12）与后段减振腔体（13）之间设置有第一隔板（8），第一隔板（8）上加工有气孔（14），后段减振腔体（13）内部一端设置有第二隔板（10），中段减振腔体（12）与后段减振腔体（13）构成密封腔体。

8.根据权利要求2所述的车刀延长装置，其特征在于：所述的液体阻尼机构（5）为：前段减振腔体（11）内填充有阻尼液体，前段减振腔体（11）内设置有两个第一阻流板（502），两个第一阻流板（502）的中间加工有用于阻尼液体流通的第一连通孔（501），两个第一阻流板（502）之间设置有多个第二阻流板（504），每个第二阻流板（504）上沿圆周方向设置有多个与第一连通孔（501）相互连通的第二连通孔（503），每个第二阻流板（504）上圆周方向的第二连通孔（503）错位分布。

9.根据权利要求4所述的车刀延长装置，其特征在于：每个所述的第一阻流板（502）、第二阻流板（504）的圆周侧壁分别与前段减振腔体（11）的内圆周侧壁密封连接。

10.根据权利要求2所述的车刀延长装置，其特征在于，所述的颗粒阻尼机构（9）为：刀架连接座（4）内部的后段减振腔体（13）内部填充有多个相互碰撞的钢珠（901），钢珠（901）的总体积占后段减振腔体（13）内部体积的70%，钢珠（901）的粒径为2mm～3mm。