折弯减振刀杆的制作方法

1.本发明属于机械加工领域，一种回转体内形加工刀具，用于加工工件内腔为口小膛大且加工深度较大的回转体内壁。


背景技术：

2.在机械加工过程中，经常会出现振动现象，尤其是加工刀具长度越长，振动现象越显著。出现振动情况以后，随之带来诸多问题，如加工尺寸不稳定、加工精度降低、加工面粗糙度降低、刀具使用寿命降低等，影响产品质量、降低生产效率、提高制造成本，同时有可能造成设备及零部件损坏。由于振动产生的影响是严重的，又是不可避免的，因此在机械加工时，就要使用减振刀具来进行加工。而对于口小膛大、加工深度较大的回转体内腔加工，除了刀具要具备减振功能，对刀具的形状还有一定的要求。
3.传统的加工方式采用非标准刀具，此种刀具的刀杆和刀头均为非标准件，虽能满足加工要求，但刀杆不具备减振功能，只是利用了材料本身具备的一定弹性来进行缓冲，这样加工后的表面还是存在一定的振纹；刀片通过焊接方式固定在小刀头上，再通过人工磨制后安装在刀杆上。这样制作的刀具质量良莠不齐，刀头更换频繁，且更换新刀头时需重新对刀、试车、测量、调整，直至加工出合格产品，耗时较长，生产效率较低，不利于批量生产；加工时噪音较大，长期工作会造成一定的伤害。如图1所示。
4.目前市场上所销售的减振刀杆均为直杆，虽具备较好的减振效果，但加工时存在干涉，加工口部直径较小而内弧形直径较大的工件存在这样一个问题，当车刀伸入工件内腔时，靠近口部直径较小的部位可以加工，随着刀杆持续深入工件内腔，直径逐渐增大，直至刀杆与口部接触后，刀尖无法接触工件继续加工。如图2所示。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种折弯减振刀杆，为一种口小膛大的回转体内形加工刀具；即一种带有减振功能的异形刀具；是为了解决口小膛大的回转体内壁加工难题，为一种适用于口小膛大的回转体内形加工刀具，从满足产品加工工艺要求，提升产品加工良品率，提高批量生产效率，增强刀具使用稳定性，降低刀具使用成本，改善现场作业环境等多方面考虑。
6.本发明的技术方案：折弯减振刀杆，其特征在于，包括刀片(1)，刀头(2)，弹性胶圈(3)，阻尼体(4)，刀杆(5)，调整堵(6)，调整螺钉(7)，密封圈(8)，紧固螺钉(9)；刀杆(5)前部为弯曲部分具有整体内孔，前部壁上有对称的顶丝孔，顶丝孔用于穿过紧固螺钉(9)固定刀头(2)；刀杆(5)前部后段带有调整螺钉孔，用于安装调整螺钉(7)；阻尼体(4)为两侧有对称台阶的阶梯圆柱；阻尼体(4)位于刀杆前端弯曲部分具有整体内孔内；调整堵(6)阶梯圆柱，前端为圆形平面状，后部小圆柱，小圆柱为端具有带有一定角度的斜面，斜面与调整螺钉(7)前端接触配合；弹性胶圈(3)为圆环状，为两个，分别位于阻尼体(4)的前后台阶的外周；调整螺钉(7)为前端带有一定角度的紧固螺钉；前端角度与调整堵(6)斜面配合。
7.本发明的技术效果：解决口小膛大的回转体内壁加工难题，满足产品加工工艺要求，提升产品加工良品率，提高批量生产效率，增强刀具使用稳定性。
附图说明
8.图1为传统加工所用刀具结构简图；
9.图2为标准刀具加工模拟图；
10.图3为本发明折弯减振刀杆结构示意图。
具体实施方式
11.折弯减振刀杆由9个零件组成，刀片1，刀头2，弹性胶圈3，阻尼体4，刀杆5，调整堵6，调整螺钉7，密封圈8，紧固螺钉9。如图三所示。
12.刀杆5为带有一定角度的弯杆，刀杆前端弯曲部分具有整体内孔，弯曲部分(即弯杆)前端壁上有对称的顶丝孔，顶丝孔用于穿过紧固螺钉9固定刀头2；
13.弯曲部分后段带有调整螺钉孔，用于安装调整螺钉7；
14.阻尼体4为两侧有对称台阶的阶梯圆柱；阻尼体4位于刀杆前端弯曲部分具有整体内孔内；
15.调整堵6阶梯圆柱，前端为圆形平面状，后部小圆柱，小圆柱为端具有带有一定角度的斜面，斜面与调整螺钉7前端接触配合。
16.弹性胶圈3为圆环状，为两个，分别位于阻尼体4的前后台阶的外周；
17.调整螺钉7为前端带有一定角度的紧固螺钉。前端角度与调整堵6斜面配合；
18.刀头2为标准机夹镗孔刀杆改制，将标准刀杆截断后加工成偏心台阶状。
19.刀片1为标准数控机夹刀片。
20.紧固螺钉9为标准件。
21.密封圈8为圆环形垫片状。
22.本发明的刀杆组装方法，
23.将调整堵6以小圆柱在前方的方向放入刀杆前端内孔中，将两侧带有弹性胶圈3的阻尼体4放入刀杆5前端内孔中，一侧弹性胶圈3与调整堵6平面接触，将密封圈8套在刀头2的偏心柱上，将刀头2安装在刀杆5前端内孔中，用力推动刀头2，使刀头2与刀杆5前端紧密贴合，同时旋紧紧固螺钉9将刀头2固定在刀杆5前端，最后安装上调整螺钉7，通过调整调整螺钉7，可以调整阻尼体4在刀杆5内部的状态，完全固定或者太过松动，减振效果都不理想。
24.阻尼体尽可能选用高密度物质，密度大于17克/立方米。
25.阻尼体选择钨合金材料。
26.使用方法
27.将组装好的刀杆一端安装在数控车床刀台上，安装好标准刀片就可以正常使用了。旋入调整螺钉7，前端的斜面与调整堵6小圆柱的斜面相挤压，推动调整堵6移动，调整堵6的移动推动阻尼体4移动，当移动到与刀头2接触后，被固定住无法移动。反之，当旋出调整螺钉7，阻尼体4则有较大活动空间。通过加工面的振纹情况及加工过程中的噪音情况来判断减振效果，通过调整阻尼体4在刀杆5内的活动空间来调整刀具的减振效果，从而消除加工过程中的振动。
28.通过调整阻尼体4在刀杆5内的活动空间来调整刀具以减小加工噪音，达到减震效果。
29.本发明的原理是：
30.加工出现振动的最重要因素就是刀杆的变形，刀杆的变形量和切削力及刀杆自身的刚度有关，刀杆可视为圆形截面的悬臂梁，变形量与切削力及悬长成正比例关系，和刀杆直径成反比。设计时，要考虑刀杆的抗弯强度来减少加工过程中的产生的变形，但设计时刀杆的直径及长度往往受加工工件特点限制，因此在直径尽可能大、长度尽可能短的情况下，就要靠改变刀杆的结构、增加减振系统来降低整个刀杆的变形量。
31.减振刀具，带有阻尼减振系统，包括刀杆、阻尼体、刀头、微调结构，刀杆前端加工成空腔，在内部放一个阻尼体，通过弹性元件支撑固定在刀杆的内腔，阻尼体的位置尽可能的靠近刀杆前端，阻尼体尽可能选用高密度物质，这样才能在有限的空间内，实现最大化的阻尼效果。阻尼体与刀杆内腔的状态可通过调整堵进行微调，由于不同的切削参数产生的振动不同，可以通过适当调整阻尼体在刀杆内腔中的状态来调整减振效果。在加工过程中，刀具产生的振动在刀杆前端第一时间被阻尼体抵消，不会沿着刀杆向后传递，从而减少了整个刀具的振动变形。
32.设计时尽可能将刀杆直径做到最大，刀杆长度做到最短，能够满足加工毛坯特点即可，以尽可能提高刀杆自身刚度，增大抗弯强度；选择合适的刀体材料、热处理性能，降低材料成本；选用简单减振结构，以降低制造成本；选用标准机夹刀片，方便换刀，以提高生产效率。
33.具备的减振效果，振动现象明显减轻且集中在刀杆前端，加工尺寸稳定，表面粗糙度提高，刀具损耗正常，换刀方便，切削过程中噪音明显降低。
34.阻尼体必须选用高密度材料，弹性胶圈要选用弹性适中的材料，这样才能有效起到阻尼减振效果。