[发明专利]一种可调节刀垫刚度的车刀杆系统及方法

说明书

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种可调节刀垫刚度的车刀杆系统及方法，包括车刀杆，端部设有容置空间，刀片装配其中；刀垫，具有刀垫基体，所述刀垫基体设于所述刀片下部并适配其形状，所述刀垫基体内设有若干可沿其支撑方向自由升降的支撑柱，所述支撑柱的弹性模量大于所述刀垫基体的弹性模量；驱动机构，设于所述刀垫下部，驱动全部所述支撑柱同步运动以调节所述刀垫刚度；本发明车刀杆系统可根据加工过程中的冲击载荷改变刀垫刚度，起到缓冲保护刀片的目的，提高刀具抗机械冲击破损性能，有效解决了高速或重载切削加工时刀具破损严重的难题。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种可调节刀垫刚度的车刀杆系统及方法。

背景技术

刀具的切削性能很大程度上决定了工件的加工效率，采用大的进给速度或切削深度的重载切削，或采用高的线切削速度或主轴转速的高速切削是提高加工效率的有效手段。但由于切削厚度变化、材料中弥散的强化相、硬质点、缺陷及切屑锯齿化等，切削力发生周期性或非周期性波动，对刀片(刀具)形成力(机械)冲击和力致热冲击。在重载和高速切削中，力、热冲击在加剧刀具磨损的同时更易导致刀具特别是脆硬材料刀具的崩刃、剥落、断裂等突发性破损。特别是高硬度的铸、锻毛坯件重载粗加工中，力冲击可导致刀片直接冲击断裂。这些不确定性给加工效率的提高造成很大的限制。

通过增韧补强措施可以提高刀具的抗机械冲击破损性能。但刀具材料强度/硬度和韧性是矛盾的两个方面，高强度/硬度材料的韧性较低，反之亦然。这使得高硬度的刀具无法应用于具有强烈冲击的切削场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节刀垫刚度的车刀杆系统及方法，以解决现有增韧补强措施难以克服高速或重载切削加工时刀具破损严重的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：

第一方面，本发明提供了一种可调节刀垫刚度的车刀杆系统，包括：

车刀杆，端部设有容置空间，刀片装配其中；

刀垫，具有刀垫基体，所述刀垫基体设于所述刀片下部并适配其形状，所述刀垫基体内设有若干可沿其支撑方向自由升降的支撑柱，所述支撑柱的弹性模量大于所述刀垫基体的弹性模量；

驱动机构，设于所述刀垫下部，驱动全部所述支撑柱同步运动以调节所述刀垫刚度。

作为进一步的技术方案，所述驱动机构包括若干凸轮轴，所述凸轮轴与所述支撑柱的底端抵接，通过所述凸轮轴的旋转驱动所述支撑柱运动。

作为进一步的技术方案，所述支撑柱阵列布置，每个所述凸轮轴对应一列。

作为进一步的技术方案，所述凸轮轴的轮廓曲线依次由小圆弧、过渡曲线、大圆弧和过渡曲线组成，各段曲线对应90°，所述过渡曲线采用阿基米德螺旋线。

作为进一步的技术方案，全部所述凸轮轴配置一个驱动。

作为进一步的技术方案，所述凸轮轴与其相邻所述凸轮轴之间、所述驱动与所述凸轮轴之间均通过齿轮副连接。

作为进一步的技术方案，所述刀垫下部设有监测所述刀垫受力的传感器，所述传感器配置有控制装置。

作为进一步的技术方案，所述传感器为压电陶瓷传感器。

作为进一步的技术方案，还包括压板，用于压紧所述刀片和所述刀垫基体。

第二方面，本发明提供了根据如第一方面所述可调节刀垫刚度的车刀杆系统的工作方法，包括以下步骤：

当加工过程中受到冲击载荷时，刀垫基体内的支撑柱在重力作用下向下移动，使弹性模量较小的刀垫基体单独支撑刀片；

反之，当加工过程平稳、无冲击时，支撑柱在驱动机构的作用下向上移动，使弹性模量较大的支撑柱和刀垫基体共同支撑刀片。