一种铣刀的减振方法技术

本发明专利技术公开了一种铣刀的减振方法，包括刀头、刀杆、阻尼垫片；刀头尾部设有刀头连接齿，刀杆头部设有刀杆连接齿；刀头尾部与刀杆头部插接配合；插接后相邻的刀头连接齿和刀杆连接齿侧面有间隙以放置阻尼垫片；通过拉紧油缸施加拉紧力将刀头拉紧于刀杆，根据铣削加工中切向铣削力产生的切向铣削力矩，确定拉紧油缸施加的拉紧力大小，使切向铣削力达到峰值附近时，切向铣削力矩超过拉紧力产生的最大静摩擦力矩，刀头与刀杆产生相对转动，相邻刀头连接齿和刀杆连接齿挤压间隙内的阻尼垫片，从而抑制铣刀的冲击振动，削减切向铣削力峰值。削减切向铣削力峰值。削减切向铣削力峰值。

【技术实现步骤摘要】
一种铣刀的减振方法


[0001]本专利技术属于铣刀
，具体涉及一种铣刀的减振方法。

技术介绍

[0002]在钛合金、高温合金等难加工材料的铣削过程中，铣刀在刀头部分受交变载荷，该交变载荷迫使铣刀产生振动。由于铣刀悬深较大，刀体本身的静刚度低，刀头的振幅增大，致使加工表面不符合零件表面粗糙度要求。并且，当交变载荷的频率和铣刀本身的固有频率接近时还将产生切削颤振现象，这会极大地加大铣刀的振动幅度，影响加工精度，降低机床和刀具的使用寿命。同时，刀头部分的交变载荷对刀片造成较大冲击，致使刀片出现崩刃、破损等突发性损伤，造成停机更换刀片甚至工件表面损伤。因此，如何对铣刀的加工过程进行减振是金属铣削过程中保证加工质量的重点、难点问题。
[0003]现有技术对铣刀的加工过程进行减振的措施及其局限性如下所示：1、镶嵌硬质合金材料减振措施：在刀杆的两边平行的嵌入刚度和强度大的硬质合金材料来提高静刚度。
[0004]局限性：由于受到两条加固材料的刚度、厚度以及它们与刀体粘结的紧密程度的影响，这类刀杆的长径比的值也会受到一定的限制，—般适用于铣削力比较小的加工场合。
[0005]2、减轻刀头部分的重量减振措施：在对静刚度影响非常小的前提下减轻刀头部分的重量。
[0006]局限性：应用头部切除法本身就会具有很大的局限性，而且其长径比也不可能达到很大。
[0007]3、优化刀头切削刃几何形状减振措施：刀头切削刃采用变螺旋角、变齿间角等特殊几何形状，打乱铣削力的频率，抑制切削颤振的发生。
[0008]局限性：变螺旋角、变齿间角等特殊几何形状切削刃的刃磨方法复杂，切削刃精度检测难度很大，刀具磨损后的修磨难度很大，导致刀具成本高。
[0009]4、刀杆内部安装减振块减振措施：在刀杆前端去除部分材料得到空腔，并在其中加装一个弹性体和质量块用来组成冲击减振装置。
[0010]局限性：减振块的体积会受到刀杆大小的限制，并且这种刀具的使用寿命还会严重受制于阻尼器的使用寿命。
[0011]5、刀杆内部添加减振颗粒减振措施：在刀杆前端去除一部分得到一个空腔，在其内部添加颗粒物质，利用颗粒之间的碰撞来和摩擦来消耗掉振动能量。
[0012]局限性：阻尼的减振效果与空腔大小、填充比、颗粒种类等因素有关。但却没有完善的颗粒阻尼特性的理论模型；颗粒运动时的接触力无法测量，只能通过模拟间接获得近
似值，无法准确得到好的减振效果。
[0013]除此之外，在加工难加工材料时，周向设置于刀头尾部的若干刀片，随刀头周转，切入切出工件，进行材料去除。过程中，工件对刀片施加周期性铣削力，即对于任意一片刀片，铣刀周转一圈，刀片切入切出工件一次，受到一个周期的铣削力冲击。在铣刀高速周转中，刀片受到周期性冲击，其中，切向方向的冲击载荷，即切向铣削力，是造成刀具破损、崩刃的主要原因。以上现有技术中的铣刀减振方法，均未对刀具加工中的冲击载荷进行精确主动的减振，对刀具的保护存在一定局限。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种铣刀的减振方法，以解决或改善上述的问题。
[0015]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种铣刀的减振方法，包括以下步骤：一种铣刀的减振方法，其特征在于，铣刀包括刀头，刀杆，刀片，刀头与刀杆均为圆柱结构，刀头与刀杆截面均为圆环截面，刀头与刀杆同轴设置；刀头尾部连接于刀杆头部，若干刀片周向设置于刀头头部；S1：在刀头尾部加工出刀头连接齿，若干刀头连接齿沿刀头尾部圆环截面周向间隔分布，任意一刀头连接齿的相邻两侧为刀头连接槽；S2：在刀杆头部加工出刀杆连接齿，若干刀杆连接齿沿刀杆头部圆环截面周向间隔分布，任意一刀杆连接齿的相邻两侧为刀杆连接槽；S3：在刀头上加工出刀头连接孔，刀头连接孔沿刀头轴线方向贯穿设置于刀头内，在刀杆轴心位置沿刀杆轴线，自刀杆尾部向刀杆头部加工长度为L的拉紧油缸安装腔，自拉紧油缸安装腔靠近刀杆头部端加工刀杆连接孔，并使刀杆连接孔贯穿至刀杆头部，刀杆连接孔与拉紧油缸安装腔同轴设置；S4：将刀头尾部与刀杆头部插接配合，刀头连接齿插接于刀杆连接槽，刀杆连接齿插接于刀头连接槽；插接后，任意刀头连接齿的两侧为刀杆连接齿，任意刀杆连接齿的两侧为刀头连接齿；插接后相邻的刀头连接齿和刀杆连接齿侧面有间隙，间隙内放置阻尼垫片；S5：在刀杆上的拉紧油缸安装腔内安装拉紧油缸，其中拉紧油缸缸体置于拉紧油缸安装腔内，拉紧油缸活塞杆依次穿过刀杆连接孔、刀头连接孔，拉紧油缸施加拉紧力F，将刀头拉紧于刀杆；为保证阻尼垫片在切向铣削力达到峰值时刻附近进行压缩阻尼，削减切向铣削力峰值，根据铣削加工中切向铣削力产生的切向铣削力矩，确定拉紧油缸施加的拉紧力F大小，使切向铣削力达到峰值附近时，切向铣削力矩超过拉紧力产生的最大静摩擦力矩，刀头与刀杆产生相对转动，相邻刀头连接齿和刀杆连接齿挤压间隙内的阻尼垫片，从而抑制铣刀的冲击振动。
[0016]拉紧力F大小确定方法包括如下步骤：S51：确定刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动时，拉紧力F与切向铣削力矩的关系；刀头连接齿与刀杆连接齿连接配合处的轴向端面，在拉紧力作用下产生静摩擦力矩，通过控制拉紧力的大小来控制其产生的最大静摩擦力矩M
f
大小为M
f
=0.8M
F_max
，M
F_max
为
切向铣削力矩最大值；即切向铣削力矩超过0.8倍切向铣削力矩最大值M
F_max
时，刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动，压缩阻尼垫片进行阻尼，使阻尼垫片在切向铣削力达到峰值时刻附近可靠压缩阻尼；拉紧力产生的最大静摩擦力矩M
f
与拉紧力F间存在函数关系：F=f(M
f
)；则刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动时，拉紧力与切向铣削力矩的关系为：F=f(0.8M
F_max
)；S52：求解拉紧力产生的最大静摩擦力矩M
f
与拉紧力F间的函数关系F=f(M
f
)；求解方法包括以下步骤：S521：计算刀头圆环截面中圆环面微元所受的摩擦力矩；刀头圆环截面外圆半径为R，刀头圆环截面内圆半径为R'，刀头圆环截面的圆环面微元内圆半径为r，宽度为dr，dM为刀头圆环截面中半径为r宽度为dr的圆环面微元所受的摩擦力矩，其中dr趋近于无穷小；圆环面微元所受的摩擦力矩为：dM=rμdF，其中μ为摩擦系数，dF为圆环面微元所受的正压力；圆环面微元所受的正压力为：dF=PdS，其中P为圆环面所受的压强，dS为微元面积；微元面积公式为：dS=π(r+dr)2－πr2=2πrdr+π(dr)2=2πrdr；圆环面所受的压强为：P=F/π(R2−
R'2)，其中F为拉紧力，R为刀头圆环截面外圆半径，R'为刀头圆环截面内圆半径；则计算可得dM=2r2μFdr/(R2−
R'2)；S522：对刀头圆环截面中圆环面微元所受的摩擦力矩dM积分，计算刀头与刀杆间拉紧力产生的最大静摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铣刀的减振方法，其特征在于，铣刀包括刀头，刀杆，刀片，刀头与刀杆均为圆柱结构，刀头与刀杆截面均为圆环截面，刀头与刀杆同轴设置；刀头尾部连接于刀杆头部，若干刀片周向设置于刀头头部；S1：在刀头尾部加工出刀头连接齿，若干刀头连接齿沿刀头尾部圆环截面周向间隔分布，任意一刀头连接齿的相邻两侧为刀头连接槽；S2：在刀杆头部加工出刀杆连接齿，若干刀杆连接齿沿刀杆头部圆环截面周向间隔分布，任意一刀杆连接齿的相邻两侧为刀杆连接槽；S3：在刀头上加工出刀头连接孔，刀头连接孔沿刀头轴线方向贯穿设置于刀头内，在刀杆轴心位置沿刀杆轴线，自刀杆尾部向刀杆头部加工长度为L的拉紧油缸安装腔，自拉紧油缸安装腔靠近刀杆头部端加工刀杆连接孔，并使刀杆连接孔贯穿至刀杆头部，刀杆连接孔与拉紧油缸安装腔同轴设置；S4：将刀头尾部与刀杆头部插接配合，刀头连接齿插接于刀杆连接槽，刀杆连接齿插接于刀头连接槽；插接后，任意刀头连接齿的两侧为刀杆连接齿，任意刀杆连接齿的两侧为刀头连接齿；插接后相邻的刀头连接齿和刀杆连接齿侧面有间隙，间隙内放置阻尼垫片；S5：在刀杆上的拉紧油缸安装腔内安装拉紧油缸，其中拉紧油缸缸体置于拉紧油缸安装腔内，拉紧油缸活塞杆依次穿过刀杆连接孔、刀头连接孔，拉紧油缸施加拉紧力F，将刀头拉紧于刀杆；为保证阻尼垫片在切向铣削力达到峰值时刻附近进行压缩阻尼，削减切向铣削力峰值，根据铣削加工中切向铣削力产生的切向铣削力矩，确定拉紧油缸施加的拉紧力F大小，使切向铣削力达到峰值附近时，切向铣削力矩超过拉紧力产生的最大静摩擦力矩，刀头与刀杆产生相对转动，相邻刀头连接齿和刀杆连接齿挤压间隙内的阻尼垫片，从而抑制铣刀的冲击振动。2.根据权利要求1所述的一种铣刀的减振方法，其特征在于，拉紧力F大小确定方法包括如下步骤：S51：确定刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动时，拉紧力F与切向铣削力矩的关系；刀头连接齿与刀杆连接齿连接配合处的轴向端面，在拉紧力作用下产生静摩擦力矩，通过控制拉紧力的大小来控制其产生的最大静摩擦力矩M
f
大小为M
f
=0.8M
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，M
F_max
为切向铣削力矩最大值；即切向铣削力矩超过0.8倍切向铣削力矩最大值M
F_max
时，刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动，压缩阻尼垫片进行阻尼，使阻尼垫片在切向铣削力达到峰值时刻附近可靠压缩阻尼；拉紧力产生的最大静摩擦力矩M
f
与拉紧力F间存在函数关系：F=f(M
f
)；则刀头连接齿和刀杆连接齿产生相对转动时，拉紧力与切向铣削力矩的关系为：F=f(0.8M
F_max
)；S52：求解拉紧力产生的最大静摩擦力矩M
f
与拉紧力...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雷，顾菘，龙玲，程雪锋，
申请(专利权)人：成都航空职业技术学院，
类型：发明
国别省市：