一种车刀座的制作方法

1.本发明涉及一种车削加工时使用的切削刀具座，特别是用于航空超薄壁高精度管嘴异形密封环槽车削加工的车刀座强化和抗振结构。


背景技术：

2.随着航空、航天技术、结构技术、材料技术飞速发展，对相关部件接口的密封性要求高，其接口密封结构复杂，难切削材料的使用多，制造精度及工艺技术要求越来越高。
3.高精度管嘴异形密封环槽结构：环槽狭窄、各密封环型面尺寸精度、形状精度、表面精度要求高。在该类零件车削加工中时常需面临的问题就是车削振刀，导致环槽有明显振刀纹，严重影响零件使用功能。
4.为解决上述问题，通常会对工件进行填充尿素、石蜡等材料，以减小工件在车削过程中产生的振动。但是对于一些尺寸精度及表面质量要求较高的工件，这种办法仍无法满足要求。通过对刀具装夹结构的改进，在结构中采用一些对振动有阻尼作用的结构，能有效提高车削加工精度及工件表面质量。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种车刀座，作为用于连接车刀和车刀架的中间结构，满足高精度管嘴异形密封环槽结构的车加工需求，强度高，抗振能力好，能够解决车削振刀问题。
6.本发明是通过如下技术方案予以实现的：
7.一种车刀座，包括，
8.刀座基体，所述刀座基体用于连接车刀和车床的车刀架，刀座基体为金属材质，且刀座基体的宽度沿着刀座基体的长度方向由一端向另一端缩小；
9.车刀槽，所述车刀槽为一条位于刀座基体内部的通槽，车刀槽贯穿刀座基体宽度方向的两个端面，车刀槽的长度小于车刀长度，车刀槽位于刀座基体宽度较大的一端；
10.第一车刀固定件安装孔，所述第一车刀固定件安装孔位于刀座基体上并与车刀槽相交，且其轴线平行于刀座基体的厚度方向；
11.第二车刀固定件安装孔，所述第二车刀固定件安装孔位于刀座基体上并与车刀槽相交，且其轴线平行于刀座基体的长度方向；
12.填充槽，所述填充槽位于刀座基体内部，填充槽的数量至少有一条，且填充槽的长度方向平行于刀座基体的长度方向，填充槽内填充有软金属材料；
13.车刀架连接面，所述车刀架连接面位于刀座基体宽度较小的一端的表面。
14.作为一种选择，所述刀座基体材质为45号调质钢，硬度为hrc32，刀座基体表面有防锈层。
15.作为一种选择，车刀座还包括用于车刀座减重及阻尼减振的第一通孔，所述第一通孔贯穿刀座基体厚度方向的两个端面，且第一通孔的轴线平行于刀座基体的厚度方向。
16.作为一种选择，车刀座还包括，
17.用于增加刀座强度和阻尼减振效果的加强筋，所述加强筋位于刀座基体的下表面，且沿着刀座基体的长度方向延伸，加强筋的末端为小角度斜面，小角度斜面与刀座基体的上表面成3
°
～30
°
夹角；
18.用于提高刀座阻尼效果的直线槽，所述直线槽与加强筋一同设置在刀座基体的同一个表面，且直线槽平行于加强筋，直线槽为变截面槽，其截面面积由远离车刀槽的一端向靠近车刀槽的一端逐渐缩小。
19.作为一种选择，车刀座还包括第一斜面，所述第一斜面为刀座基体下表面上的部分表面，第一斜面与刀座基体的上表面成3
°
～30
°
夹角。
20.作为一种选择，车刀座还包括第二斜面，所述第二斜面为刀座基体上表面上的部分表面，第二斜面与刀座基体的上表面成3
°
～30
°
夹角。
21.作为一种选择，车刀座还包括第三斜面，所述第三斜面为刀座基体下表面上的部分表面，且与第一斜面相连，第三斜面与刀座基体的上表面成3
°
～30
°
夹角。
22.需要说明的是，刀座基体厚度方向的两个端面分别为刀座基体上表面和刀座基体下表面，当刀座基体上表面和刀座基体下表面均为单一平面时(即上表面为一个平面，下表面也为一个平面)，与刀座基体上表面的夹角就是指与单一平面的夹角，由于车刀座实际使用时，刀座基体上表面呈水平状态，所以前述夹角可以等效为与水平面的夹角；当刀座基体上表面和刀座基体下表面均为多个平面的组合时，与刀座基体上表面的夹角就是指与刀座基体上表面中呈水平状态的平面之间的夹角(例如包括了第一斜面的刀座基体下表面，就是一个由第一斜面和另一个平面组合而成的下表面，第一斜面是下表面的一部分表面，第一斜面与上表面的夹角就等同于第一斜面与上表面中水平面的夹角)。
23.作为一种选择，所述第一车刀固定件安装孔中安装有第一螺钉；所述第二车刀固定件安装孔中安装有第二螺钉。
24.作为一种选择，所述软金属材料包括锡和铅。
25.作为一种选择，车刀座所述刀座基体上的面与面之间的转接和过渡位置通过圆弧曲面连接。
26.现有技术中针对振刀问题一般有三种解决思路，要么是改进车刀结构，要么是改进车刀架结构，又或者是改善车削零件的刚性和表面特性，但本发明另辟蹊径，在车刀和车刀架之间增加了一个过渡作用的车刀座，其原因在于：在加工薄壁件圆筒件时，易产生振刀现象，影响工件表面粗糙度及尺寸精度，车刀座对车削加工可以起到阻尼振动作用。虽然通过改进车刀也可以提高车削性能，但因薄壁零件尺寸精度要求较高，只通过改进车刀难以满足加工要求；而车刀架一般为通用结构，若改进车刀架，会影响车刀架的使用范围，故在车刀架及车刀之间增加一个具有阻尼振动的车刀座，既能提高车削性能，也能满足操作方便的需求，还能节约改进成本，扩大使用范围。
27.与现有技术相比较，本发明的车刀座具备以下特点：
28.(1)车刀座作为车刀与车床车刀架之间的连接件，车刀座采用悬臂梁变尺寸结构，其强度高，抗振动能力强，车刀刀尖端伸出车刀座的量(长度)可调，降低伸出量相当于减小悬臂长度，可以降低振刀量，可以解决超薄壁高精度管嘴异形密封环槽车削时的振刀纹问题；
29.(2)车刀座上增设了加强筋、直线槽、第一通孔、填充槽、斜面等结构，增加车刀座
强度的同时，提高了车刀座的抗振性能；采用变宽度刀座基体、斜面、变截面直线槽、内部通孔等结构及填充槽，主要是改变车刀座不同部位的振动频率，振动频率不一样，就会对振动产生阻尼，达到减小车削振刀的效果，其中，填充槽与车刀槽并非一定要求垂直，允许有夹角；
30.(3)车刀座在宽度方向采用变宽度的设计，其宽度从安装车刀的一端向着与车刀架连接的一端逐渐缩小，且通过大圆弧曲面过渡，有利于阻尼减振。
附图说明
31.图1和图2是安装有车刀的车刀座立体结构示意图；
32.图3是车刀座的三视图；
33.图4是车刀座的a
‑
a剖面图；
34.图5和图6中分别示出了刀座基体上的第一斜面a1、第二斜面a2和第三斜面a3；图中：1.刀座基体，2.第一螺钉，3.第二螺钉，4.填充材料，5.车刀，6.车刀架连接面，7.第一通孔，8.加强筋，9.车刀槽，10.填充槽。
具体实施方式
35.下面结合说明书附图进一步描述本发明的实施方式，但本发明的权利要求保护范围并不局限于本实施例中列举的内容。
36.如图1～图6所示，为本实施例中的一种用于高精度管嘴异形密封环槽结构加工的高强度抗振车刀座，车刀座采用了一些有利于对振动生产阻尼作用的结构，如突出的加强筋、内部通孔、大圆弧角、过渡斜面(第一斜面a1、第二斜面a2、第三斜面a3)、宽度方向变尺寸等结构，需要说明的是，以下描述中采用的宽度方向和长度方向是指图6中所示的刀座基体1的长度和宽度方向，具体来说，车刀座包括以下组成部分：
37.刀座基体1：刀座基体1采用45#调质钢，硬度hrc32左右，刀座基体1的硬度不应过高，硬度低且材料软性(塑性)较好，有利于阻尼减振，刀座基体1的表面进行例如发蓝等防锈措施的表面处理。刀座基体1内沿着宽度方向开有一条车刀槽9，如图1和图2，车刀槽9的长度短于车刀5，车刀槽9用于装配车刀5的刀杆，车刀槽9的截面形状根据车刀5的刀杆形状确定和调整；刀座基体1上有多个第一通孔7，第一通孔7的轴线平行于刀座基体1的厚度方向，第一通孔7贯穿刀座基体1厚度方向的两个端面(刀座基体1的上表面和下表面)，其作为车刀座的减重和阻尼减振结构之一，数量可根据刀座基体1的形状大小确定和调整，例如本实施例中，第一通孔7为等孔径的两排通孔，且沿着刀座基体1的长度方向平行排布；刀座基体1的一个表面上有两条相互平行并沿着刀座基体1长度方向延伸的加强筋8，加强筋8的自由端(远离刀座基体1表面的一端)有一条小角度的斜面，斜面与刀座基体1的上表面呈3
°
～30
°
夹角，有利于增加刀座基体1的强度及阻尼减振效果；刀座基体1下表面设置有用于提高刀座振动阻尼效果的直线槽，直线槽与加强筋8一同设置在刀座基体1的同一个表面，且直线槽平行于加强筋8，直线槽为半圆弧形变截面槽(直线槽的截面均为半圆弧形，只是半圆弧形面积等比例缩小)，其截面面积由远离车刀槽9的一端向靠近车刀槽9的一端逐渐缩小，如图1，直线槽共有两条，且位于两条加强筋8之间，刀座基体1的表面上(上表面和下表面)共有3处过渡斜面，即第一斜面a1、第二斜面a2、第三斜面a3，3个过渡斜面与刀座基体1的上
表面成3
°
～30
°
夹角，用于增加阻尼减振效果；刀座基体1宽度方向为变尺寸，即由车刀槽9处的宽度最宽，然后逐渐缩小，车刀架连接面6处的宽度最小，这样的设计方式有利于阻尼减振，宽度最大端与宽度最小端之间采用圆弧过渡，且圆弧的半径选用相对最大值，减小应力集中，提高使用寿命，此外，第一斜面a1、第二斜面a2、第三斜面a3的交界处以及刀座基体1上各表面之间的转接位置都采用圆弧进行过渡，减小应力集中，提高使用寿命；刀座基体1上设置了用于与车床车刀架连接的车刀架连接面6，如图2和图3，车刀架连接面6用于与车床刀架装配；刀座基体1的内部开有两条平行的填充槽10，两条填充槽10实质上是两个平行于刀座基体1长度方向的盲孔，填充槽10内填充软金属材料。需要说明的是，刀座基体1包括上表面和下表面，本实施例中，如图1，刀座基体1的上表面平行于水平面，所以本实施例中后续的夹角也可以理解为与水平面的夹角。
38.第一螺钉2：数量不小于2个(本实施例中为2个)，主用作用为将车刀5紧固在刀座基体1的车刀槽9内，并限制车刀5在竖直方向的自由度；
39.第二螺钉3：数量不小于2个(本实施例中为4个)，主用作用为将车刀5紧固在刀座基体1的车刀槽9内，并限制车刀5在横向的自由度；
40.填充材料4：填充材料4填充在填充槽内，填充槽的数量根据刀座基体1的结构大小调整，填充材料4为软金属材料，有利于对刀具阻尼减震，例如锡或者铅，首选密度较小的材料，对刀具有减重效果。
41.车刀座的使用操作步骤如下：
42.(1)将车刀5的刀杆装入刀座基体1上的车刀槽9内，并调整好车刀5刀尖高出车刀座侧面的距离(即调整车刀5刀尖端伸出车刀座的长度，如图1和图2)，应在满足工件加工要求的条件下尽量小，减小悬臂长度，降低车削振动；
43.(2)用第一螺钉2紧固车刀5的刀杆，限制车刀5竖直方向自由度；
44.(3)用第二螺钉3紧固车刀5的刀杆，限制车刀5横向的自由度；
45.(4)再将车刀架连接面6装夹在车床车刀架上即可。
46.上述实施例并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本发明的保护范围内。