[发明专利]具有抑制振动的部件的刀具

说明书

一种具有抑制振动的部件的刀具，包括本体，在本体上设置至少1个抑制振动的部件，抑制振动的部件包括1个容置腔，在容置腔内放置一些颗粒状物质。容置腔整体上沿本体的轴向布置，沿本体径向同时得到本体的截面和容置腔的截面，容置腔的截面的中心和本体的截面中心距离大于0。本发明提供的刀具应用于切削加工中，刀具的振动现象显著减少或下降，被加工产品表面的振刀纹消失，符合加工表面粗糙度的要求，不仅加工质量显著提高，产品的加工周期也显著缩短，加工工序减少，效益显著增加。

技术领域

本发明涉及一种用于机加工的刀具，尤其涉及一种在实施切削加工中，振动现象显著降低的刀具，实现对工件的精加工，缩短产品的加工周期。

背景技术

切削刀具包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等，是机械制造中用于切削加工的工具，其主要用于切削金属材料。切削刀具包括刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的结构，以及用于加入或排出切削液的结构等。其中，刃是切削刀具实施切削加工的主要结构。

刀具在切削中不可避免会发生振动，进而破坏了被加工产品的表面，降低表面粗糙度，并伴随着刀具寿命的缩短。尤其是在深孔镗铣加工中，由于刀具自身长径比很大又是单向受力，十分容易发生激烈的振动导致加工不能，通常镗刀的长径比不能超过5倍。由此可见，如何避免或者减少刀具在加工中的振动以提高被加工产品表面质量并延长刀具寿命就是一个重要问题，避免或者减少刀具的在加工中的振动主要依靠提高刀具自身的动刚度，即提高静刚度和阻尼实现，而提高被加工产品表面质量则可以靠提高刀具自身的动平衡特性来实现。

不平衡振动是困扰旋转机械正常工作的主要因素。为解决刀具的动平衡问题，现有技术主要从设计和加工两个方面入手，首先在设计阶段尽量多采用计算机辅助工程(CAE)等现代技术手段预先对于刀体进行分析，尽量做到设计上的对称。其次，在刀具加工完成后，对刀具进行动平衡在线检测并依据检测结果通过打孔/铣面/安装配重螺钉等方式对刀具各部分的重量进行微调以实现动平衡。

为了抑制或减少刀具在切削中发生振动的情形，提高被加工的产品表面质量，现有技术主要通过主动抑制振动和被动抑制振动两条技术路线。前者主要是在刀具后端(连接主轴的一端)追加电磁或机械驱动的振动源，通过该振动源发出与加工造成的振动频率幅度相当但方向相反的振动来抵消加工的振动，这种技术主要为国外采用，在实际使用中，一般采用频率振幅可调型振动源以匹配不同工况；后者主要是在刀具中心设置空腔并在其中置入阻尼块或阻尼液(下称阻尼机构)，在加工时通过阻尼机构的阻尼运动吸收振动动能从而减少加工振动，这种技术路线实施上较为简易，因而得到相对广泛的使用。

采用阻尼机构的被动抑制振动技术具有如下缺点：

1、阻尼机构一般采用铅或硬质合金等等大密度金属制成(在一些轻切削案例里也可以用阻尼液代替)，其两端需要置入橡胶阻尼块密封才能构成阻尼系统，而橡胶阻尼块在使用中会因受热等工况因素不断发生劣化损耗，进而造成阻尼系数衰减或阻尼液泄露，并最终导致抑制振动的效果衰减而不得不定期更换，增加使用劳动强度和系统不稳定性，特别是在相对恶劣(高温、急速温差)的工况下此类刀具无法长期使用。

2、大密度金属块的设计尺寸与振动频率有关，即一种规格的金属块仅能对特定加工参数条件下的特定规格刀具起到振动抑制作用，在非设计参数段使用，有时还会反过来促进振动(激振)，这大大限制了该类刀具的广泛使用，而实际上客户现场工况条件千差万别，加工参数也不一而终，而为客户量身定制设计大密度金属块又大大增加了生产制造的复杂性，使得刀具产品的经济性下降。

3、为了获得更好的抑制振动效果，阻尼机构都设置于刀具圆周中心处以获得尽量大的阻尼腔体尺寸，当刀具中心有孔时(一般为了导出冷却液以冷却刀具前端)需要额外设计复杂的机械结构才能保证中心出水的同时搭载阻尼机构，这大大增加设计与生产的复杂性并降低了刀具的经济性。

4、在刀具出厂前进行动平衡修正额外增加了工序，提高了生产成本并减慢了交货速度。

发明内容