用于铣削材料的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于铣削材料的装置和方法，其中铣刀主体包括第一端部和相对的第二端部。第一端部连接到可旋转心轴，且第二端部设置有至少一个切削刃。铣刀主体限定了纵轴线，并设置有轴向凹部，其中至少一个质量元件布置在该凹部中。质量元件相对于铣刀主体的轴向位置利用被包括在装置中的调整构件来调整，用于调整装置的自然频率。质量元件通过利用被包括在装置中的锁构件而被相对于铣刀主体轴向地锁定，以便使得用于所述铣削操作的装置的自然频率最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于铣削诸如钛、铝、铸件或另外的材料的材料的方法和装置，铣刀主 体包括第一端部和相对的第二端部，铣刀主体在第一端部处可连接到可旋转心轴或保持 器，且在第二端部处设置有至少一个切削刃或用于安装具有至少一个切削刃的至少一个铣 削刀片的安装构件。铣刀主体限定了延伸通过第一端部和第二端部的纵轴线，并设置有轴 向凹部和布置在凹部中的至少一个质量元件。
技术介绍
在铣削中，铣削的性能在很大程度上由组装系统的组合后的自然频率来决定，该 系统包括机器、安装到机器的可旋转心轴或保持器以及连接到该心轴且具有一个或多个切 削刃的铣刀主体。切削刃可与铣刀主体成一体，或者铣刀主体设置有一个或多个可更换的 铣削刀片，其中每个铣削刀片设置有一个或多个切削刃。细长铣刀主体，特别是当以大的突 出长度安装时，往往在铣削的材料中引起差的且不规则的表面光度，这由所谓的机器振颤 (chatter)引起，这可能表现为在工件的铣削表面上的波浪。对于具体的心轴速度，即心轴的每单位时间的转数，存在临界轴向切削深度，且在 切削深度大于临界轴向切削深度的情况下，引起的振动太大，以致不能执行稳定的铣削操 作。如果心轴的速度改变，临界轴向切削深度将改变。因此，选择避免稳定性问题的轴向切 削深度和心轴速度的组合是重要的。但是，问题是，并不总是能够改变心轴速度来避免稳定 性问题，这可能是由于机器的速度控制限制和/或增加的切削速度可能引起切削区域中较 高的温度，这又会导致较快的工具磨损。在现有技术中，存在若干解决方案试图解决切削操作(例如钻孔、车削和铣削)中 的颤动问题和稳定性问题。US 5 700 116公开了一种衰减在例如铣削期间产生的振动的阻尼系统，其中安装 了铣削刀片的细长的刀具主体设置有轴向孔，阻尼器质量体布置在该轴向孔中。阻尼器质 量体通过弹性0型圈悬挂，且阻尼系统的调整通过改变0型圈上的压力来提供。US 3 447 402公开了一种用于钻孔的系统，包括设置有轴向中心孔的钻孔主体， 阻尼器质量体利用环形的弹性元件悬挂在轴向中心孔中，其中阻尼器质量体用来振动，以 衰减该系统的振动。US 3 774 730公开了一种设置有腔的钻孔主体，阻尼器质量体通过弹性0型圈悬 挂在腔中，以允许阻尼器质量体相对于钻孔主体位移，从而衰减钻孔主体中的振动。US 3 838 936公开了一种用于钻孔主体的阻尼器装置，包括被包含在布置于钻孔 主体中的轴向孔中的阻尼器质量体，阻尼器质量体通过弹性橡胶圈悬挂，以衰减不期望的 振动。衰减通过调节橡胶圈上的压力来调节。US 5 957 016公开了一种控制切削刀具系统中的颤动的方法，其中系统的自然频 率通过压电材料、电流变流体、正弦曲线形状的场和/或方波形状的信号来调节。US 4 047 469公开了一种衰减例如铣刀中的颤动的方法，该方法通过使旋转的阻尼器质量体与切削刀具或心轴接触并连续地沿切削刀具或心轴移动阻尼器质量体以变化 接触压力并因此改变系统的自然频率来抑制颤动。US 2006/0291973公开了用以减小切削刀具中的振动的系统，其中安装了切削刀 具的主体设置有轴向腔中，阻尼器质量体通过弹性圈以可移动方式悬挂在轴向腔中。WO 2006/010093公开了一种用于衰减刀具系统中的颤动的方法，其中将校准重量 附接到系统中的刀具保持器，以调节保持器的自然频率。US 3 559 512公开了一种衰减钻孔期间的振动的系统，其中钻孔主体具有中心轴 向孔，一组阻尼器质量体通过环形弹性阻尼元件悬挂在中心轴向孔。US 3 938 626公开了一种用以衰减振动的结构，其中钻孔主体具有轴向腔，一组 阻尼器质量体通过在腔中轴向延伸的杆而可移动地悬挂在轴向腔中。US 5 170 103公开了一种用以减小切削刀具系统中的颤动的装置，其中安装在保 持器上的主体设置有轴向腔，且其中布置在腔中的阻尼器质量体通过弹性元件可移动地悬 挂。然而，上述方法和装置没有提供充分灵活且有效的解决方法来有效地克服铣削中 的稳定性问题和振动问题。
技术实现思路
专利技术目的因此，本专利技术的目的是提供对诸如钛、铝、铸件或另外材料的材料的改进且更有效 的铣削，其中避免或显著地减小了振动问题。专利技术概述本专利技术的上述目的通过提供所附权利要求1所限定的装置并通过提供所附权利 要求13所限定的方法来实现。如图1和详述中的附带说明所见，可通过显示了多个稳定性正弦半周(lobe)的稳 定图来说明某一组装铣削系统的临界轴向切削深度，其中轴向切削深度和心轴速度的组合 应在所绘曲线以下，以避免稳定性问题。在对心轴速度有限制的那些情况下，本专利技术的专利技术 人发现，稳定性正弦半周的移动能提供临界轴向切削深度的增加，而不需要改变心轴速度， 从而实现更有效的铣削而没有稳定性问题。还存在的优势是将稳定性正弦半周从较高的心 轴速度范围向下移动到期望的心轴速度，这是因为稳定性正弦半周越高且越宽，心轴速度 则越高。因为稳定性正弦半周与最主要的自然频率或与组装系统的两个最主要的自然频 率的组合一致，所以能通过系统的自然频率的移动或调节来实现稳定性正弦半周的移动。 控制着结构的自然频率的是其刚度和质量。在铣刀主体中，其一端固定地安装在心轴中，而 另一端是自由的，刚度概念包括铣刀主体的突出长度、铣刀主体的材料的弹性模量和铣刀 主体的直径。在铣削区域中，对铣刀主体的直径、突出长度和材料及其他参数存在应用限 制，它们不能较大程度地改变。因此，本专利技术通过以所附权利要求限定的方式在铣刀主体中 移动质量分布来移动或调节自然频率。这样，实现了调节组装系统的自然频率的有效方式， 以便使所述铣削操作的自然频率最优，从而使得能在铣削期间利用心轴速度和轴向切削深 度的最佳组合，例如在期望的心轴速度下实现最深的可能切削深度而没有稳定性问题和颤动。因而，通过本专利技术，提供了对诸如钛、铝、铸件或另外材料的材料的改进且更有效的稳定 铣削，其中以比现有技术更有效的方式避免了振动问题还有颤动。本专利技术的专利技术人已经进 行了测试并获得了非常好的结果。本专利技术不涉及通过阻尼器质量体来衰减铣削过程中引起的振动或调节这种衰减， 该阻尼器质量体悬挂在铣刀主体中并被允许移动或振动，而是本专利技术涉及通过轴向调整和 轴向锁定所述质量元件来移动或调节装置的自然频率，以使所述铣削操作的自然频率最 优，从而避免振动问题。可改变材料的不同选择的质量/重量、刚度以及质量元件的轴向延伸来使装置的 自然频率的调整最优。对于质量元件，这里参考这样的元件，即该元件的质量相对于铣刀主体的质量使 得在运行时，例如在铣削操作期间，质量元件对铣刀主体或设置有铣刀主体的装置(例如 铣刀刀具)的性能有质的或相当大的影响。铣刀主体和一个或多个切削刃可由一个并且相同的件形成，或者铣刀主体可设置 有所述安装构件，所述安装构件用于安装至少一个铣削刀片，例如安装一个铣削刀片或具 有一个或多个切削刃的多个铣削刀片。在现有技术中存在所述安装构件的多种适当的变 体，其中多种变体在详述中可见。根据本专利技术的装置的有利实施方式，凹部适合于接收两个或多个质量元件，且每 个质量元件可通过所述调整构件和锁构件轴向地调整和轴向地锁定。这样，对于装置的自 然频率的调整而言实现了灵活性，且能容易地获得不同的质量，以便使所述铣削操作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于铣削材料的装置，包括具有第一端部（２０４；３２４；４２４；５０６；６０４）和相对的第二端部（２０６；３０４；４１１；５０８；６０６）的铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２），所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）在所述第一端部（２０４；３２４；４２４；５０６；６０４）处能够连接到可旋转心轴（２０８）或保持器，并且所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）在所述第二端部（２０６；３０４；４１１；５０８；６０６）处设置有至少一个切削刃（２１３、２１５；３０７、３０９）或用于安装具有至少一个切削刃（２１３、２１５；３０７、３０９）的至少一个铣削刀片（２１４；３１０；４１８；５１４；６１２）的安装构件（２１２；３０６；４１４；５１０；６０８），所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）限定有延伸穿过所述第一端部和所述第二端部（２０４；３２４；４２４；５０６；６０４；２０６；３０４；４１１；５０８；６０６）的纵轴线（ｘ－ｘ），并且所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）设置有轴向凹部（２１６；３１４；４０４；５０４；６１６）和布置在所述凹部（２１６；３１４；４０４；５０４；６１６）中的至少一个质量元件（２１８；３１６、３１８、３２０；４２２；５２２；６１８），其特征在于，所述质量元件（２１８；３１６、３１８、３２０；４２２；５２２；６１８）能够通过被包括在所述装置中的调整构件而相对于所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）轴向地调整，用于调整所述质量元件（２１８；３１６、３１８、３２０；４２２；５２２；６１８）相对于所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）的轴向位置，从而调整所述装置的自然频率，并且所述质量元件（２１８；３１６、３１８、３２０；４２２；５２２；６１８）能够通过被包括在所述装置中的用于轴向锁定所述质量元件的锁构件而相对于所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）轴向地锁定在调整位置中，从而能够防止在铣削操作期间所述质量元件（２１８；３１６、３１８、３２０；４２２；５２２；６１８）相对于所述铣刀主体（２０２；３０２；４０２；５０２；６０２）的轴向移动，以便使得用于所述铣削操作的所述装置的自然频率最优化。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯里杰莱恩，米卡埃尔伦德布拉德，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE