一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆制造技术

本发明专利技术属于机械加工技术领域，公开了一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，能够解决大长径比在深孔加工过程中产生的颤振现象，从而大大提升加工表面质量和刀具寿命，并且模块化设计使得刀具某一部分发生损坏时，仅需更换该部分即可，极大地降低了刀具的损耗成本，首先，包括镗刀杆主体

【技术实现步骤摘要】
一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆


[0001]本专利技术属于机械加工
，具体涉及一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆
。

技术介绍

[0002]深孔镗削加工作为切削加工的重要组成部分已经深入我国加工制造的各个行业，并被广泛应用于军工
、
航天航空
、
能源装备等重大领域，目前镗削加工面临的最主要问题就颤振，当镗刀杆的长度与直径比大于5时便会发生颤振现象，不仅极大影响了加工精度和加工表面质量，还严重降低了刀具的使用寿命和产品的生产率
。
[0003]传统的镗刀杆采用的是全金属镗刀杆，其质量较重，且刚度和抗震性能不能满足现阶段镗削工艺的加工要求，现在有一些新型镗刀杆，其镗刀杆采用空心刀杆，空心刀杆内部设有减振阻尼层，用于实现刀杆减振和减轻质量
。
[0004]但在实际镗削加工的过程中，颤振消除效果不完全，降低了工件加工表面质量，且这种空心刀杆刚度不够容易损坏
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，能够消除颤振现象，提高工件加工表面质量，且在使用过程中出现某部分损坏时，仅需更换该部分即可，极大地降低了损耗成本
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案为：
[0007]一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，包括镗刀杆主体
、
刀头适配器和刀柄夹持器，其中：
[0008]镗刀杆主体，采用多层圆柱结构，由基杆芯轴
、
阻尼层与约束层组成，基杆芯轴
、
阻尼层
、
约束层的厚度比为1：1：2，其中基杆芯轴的两端设有细牙螺纹，阻尼层嵌套于基杆芯轴的表面上，两者间通过结构胶粘剂进行粘结，约束层采用的是碳纤维布通过缠绕工艺在
[
‑
90
°
,90
°
]角度范围内对称铺放在阻尼层的表面上，最后冷却固化形成
。
[0009]刀头适配器，一端通过细牙螺纹与基杆芯轴的一端连接
。
[0010]刀柄夹持器，通过细牙螺纹与基杆芯轴的另一端连接
。
[0011]优选地，还包括刀头和刀片，刀头与刀头适配器的另一端螺纹连接，刀片通过螺栓固定在刀头上
。
[0012]优选地，基杆芯轴采用
42Crmo
合金钢或
Yg15
硬质合金，并对表面采用喷砂处理
。
[0013]优选地，阻尼层采用泡沫铝合金，并在泡沫铝合金的间隙中采用树脂胶填充
。
[0014]优选地，约束层的最佳缠绕铺放角度为0°
、5
°
、
‑5°
、0
°
。
[0015]优选地，刀柄夹持器可适配
HSK、BT
多种刀柄接口
。
[0016]优选地，刀头采用
EWN
精镗头
。
[0017]优选地，基杆芯轴的直径厚度范围设置为
2mm
到
8mm。
[0018]优选地，阻尼层的单边厚度范围设置为
2mm
到
8mm。
[0019]优选地，约束层的单边厚度范围设置为
4mm
到
16mm。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]1.
本专利技术采用碳纤维复合材料和泡沫铝合金，在使用过程中发生振动时，振动能量通过基杆芯轴传递到泡沫铝合金阻尼层，泡沫铝合金材料通过拉压变形和剪切变形耗散振动能量，同时碳纤维材料具有一定的树脂含量，也会吸收振动能量，因此本专利技术消除颤振效果明显
。
[0022]2.
本专利技术整体结构上采用模块化设计，使得减振镗刀杆每一部分都可拆卸和替换，因此能够适应多种加工场景，同时在使用过程中，某一部分发生损坏时，仅需替换该损坏部分即可，极大地降低了刀具的使用成本
。
[0023]3.
本专利技术使用高强度的碳纤维材料作为镗刀杆约束层材料，在降低重量的同时，也保证了镗刀杆的整体刚性，能够降低对机床的负载
。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的实施例的减振镗刀杆整体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的实施例的基杆芯轴结构示意图；
[0026]图3为本专利技术的实施例的刀头适配器结构示意图；
[0027]图4为本专利技术的实施例的刀柄夹持器结构示意图；
[0028]图5为本专利技术的实施例的约束层缠绕角度频率图；
[0029]图6为本专利技术的实施例的切削速度效果对比图；
[0030]图7为本专利技术的实施例的切削宽度效果对比图；
[0031]图8为本专利技术的另一种实施例的减振镗刀杆整体结构示意图；
[0032]图9为本专利技术的另一种实施例的刀柄夹持器结构示意图
。
[0033]图中：
1、
刀头，
2、
刀头适配器，
3、
基杆芯轴，
4、
阻尼层，
5、
约束层，
6、
刀柄夹持器，
7、
刀片，
8、
内六角螺钉，
9、TC4
钛合金管
。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术实现的技术手段
、
创作特征
、
达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定
。
[0035]如图1所示，本实施例中的一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆包括镗刀杆主体
、
刀头适配器
2、
刀柄夹持器
6、
刀头1和刀片7，其中：
[0036]镗刀杆主体采用多层圆柱结构，由基杆芯轴
3、
阻尼层4与约束层5组成，基杆芯轴
3、
阻尼层
4、
约束层5的厚度比为1：1：2，其中基杆芯轴3的两端设有细牙螺纹，阻尼层4嵌套于基杆芯轴3的表面上，两者间通过结构胶粘剂进行粘结，约束层5通过缠绕工艺在
[
‑
90
°
,90
°
]角度范围内对称铺放在阻尼层4的表面上；具体地，基杆芯轴3的厚度直径范围设为
2mm
到
8mm
，阻尼层4的单边厚度范围设为
2mm
到
8mm
，约束层5的单边厚度范围设为
4mm
到
16mm。
[0037]刀头适配器2一端通过细牙螺纹与基杆芯轴3的一端连接
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，其特征在于，包括：镗刀杆主体，采用多层圆柱结构，由基杆芯轴
、
阻尼层与约束层组成，基杆芯轴
、
阻尼层
、
约束层的厚度比为1：1：2，其中基杆芯轴的两端设有细牙螺纹，阻尼层嵌套于基杆芯轴的表面上，两者间通过结构胶粘剂进行粘结，约束层采用的是碳纤维布通过缠绕工艺在
[
‑
90
°
,90
°
]
角度范围内对称铺放在阻尼层的表面上，最后冷却固化形成；刀头适配器，一端通过细牙螺纹与基杆芯轴的一端连接；刀柄夹持器，通过细牙螺纹与基杆芯轴的另一端连接；刀头，与刀头适配器的另一端螺纹连接；刀片，通过螺栓固定在刀头上
。2.
根据权利要求1所述的模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，其特征在于：其中，所述的基杆芯轴采用
42Crmo
合金钢或
Yg15
硬质合金，并对表面采用喷砂处理
。3.
根据权利要求1所述的模块化设计的多层复合材料减振镗刀杆，其特征在于：其中，所述阻尼层采用泡沫铝合金，并在泡沫铝合金的间隙中采用树脂胶填充

【专利技术属性】
技术研发人员：李军利，田骥远，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：