适用于加工大型圆筒类零件的新型自适应限制接触刀具的制作方法

本实用新型属于机械领域，尤其涉及一种适用于加工大型圆筒类零件的新型自适应限制接触刀具。

背景技术：

跟普通刀具相比，限制接触刀具具有以下优点：切削液更容易接近切削区，主切削力降低15％～25％，进给力降低50％～60％，切削温度至少降低100℃，生产效率提高30％等。但一般结构的限制接触刀具具有以下不足：限制接触刀具普遍主切削刃强度低，易崩刃，尽管当其长度lc(限制接触长度)减少到一定值时，能有效减少切削力，降低切削温度；但当lc进一步减少时，由于刀尖的强度低，刀具会发生严重的磨损，使切削力突然猛增，刀具寿命变短。并且传统的限制接触刀具，大都局限于矩形等等限制接触长度或V形、梯形，圆弧形等非限制性长度。

在大型落地铣床加工圆筒类零件时，由于圆筒零件(长度10米以上，直径5米以上)尺寸较大，受到夹具及整个机床的静刚度、动刚度、及模态特性的影响，为了保证加工精度及表面质量，切削力与温度等值均不能超过允许值，传统的刀具及限制性长度与非限制性长度的刀具均难以满足加工要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种适用于加工大型圆筒类零件的新型自适应限制接触刀具。本实用新型通过实时改变刀具前刀面与切屑接触长度，能大幅度减少切削力，降低切削温度的功能。与传统刀具或等限制接触刀具相比，此新型具有非等限制接触长度的刀具，它能控制切屑的卷曲方向，可以避免切屑刮花已加工表面，提高已加工表面的表面质量。由于其实时调整接触长度的功能，提高了主切削刃强度与切削力的最优匹配，保证了切削力最小，提高了加工精度。且其变圆弧状利于切削液接近切削区，进一步降低切削温度，因 而使得刀具具有更长的使用寿命。

为达到上述技术效果，本实用新型的技术方案是：

一种适用于加工大型圆筒类零件的新型自适应限制接触刀具，包括刀具，刀具通过扭力弹簧铰接在刀体上，刀具的前刀面设有限制刀具2与切屑接触长度的凹槽；凹槽与刀具的两个主切削刃之间的限制接触长度均为连续变化的函数曲线，所述函数曲线的公式为：

Y＝(898-5675X+16305X²-16699X³+8681X⁴-2459X⁵+362X⁶-22X⁷)/σ和/或Y＝(161+236X+4984X²-5166X³+1939X⁴-252X⁵)/σ；其中Y表示主切削刃的长度，X表示限制接触长度，σ表示刀具材料的屈服强度。

进一步的改进，所述凹槽的外周由两个相同的函数曲线围合而成，两个函数曲线相对限制刀具的中轴轴对称。

进一步的改进，所述前刀面上设有两个凹槽，所述凹槽的外周由两个不同的函数曲线围合而成，一个函数曲线的公式为：

Y＝(898-5675X+16305X²-16699X³+8681X⁴-2459X⁵+362X⁶-22X⁷)/σ；另一个的函数曲线的公式为：

Y＝(161+236X+4984X²-5166X³+1939X⁴-252X⁵)/σ。

进一步的改进，所述刀具材料的屈服强度σ的大小为400到960MPa。

进一步的改进，所述限制接触长度X的大小范围为0.05mm～4mm。

进一步的改进，所述前刀面的台阶高度为1～3mm。

进一步的改进，所述刀体上设有固定刀具的环槽；刀具上设有与环槽配合的柱状凸块，柱状凸块上设有通孔；柱状凸块外套有扭力弹簧，螺钉穿过通孔将刀具铰接固定在刀体上。

进一步的改进，所述刀具通过3D打印技术一体成型。

本实用新型通过实时改变刀具前刀面与切屑接触长度，能大幅度减少切削力，降低切削温度的功能；与传统刀具或等限制接触刀具相比，此新型具有非等限制接触长度的刀具，它能控制切屑的卷曲方向，可以避免切屑刮花已加工表面，提高已加工表面的表面质量；由于其实时调整接触长度的功能，提高了主切削刃强度与切削力的最优匹配，保证了切削力最小，提高了加工精度；且其变圆弧状利于切削液接近切削区，进一步降低切削温度，因而使得刀具具有更长的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的内部结构示意图；

图3为刀体的结构示意图；

图4为刀具的侧视结构示意图；

图5为刀具的俯视结构示意图；

图6为实施例1中的函数曲线示意图；

图7为实施例2中的函数曲线示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式并且结合附图对本实用新型的技术方案作具体说明。

实施例1

如图1-3所示的一种适用于加工大型圆筒类零件的新型自适应限制接触刀具，包括刀具2，刀具2通过扭力弹簧6铰接在刀体1上，刀具2的前刀面3设有限制刀具2与切屑接触长度的凹槽4；凹槽4 即凹槽的外周边界与刀具2的两个主切削刃5之间的限制接触长度均为连续变化的函数曲线，所述函数曲线的公式为：

Y＝(898-5675X+16305X²-16699X³+8681X⁴-2459X⁵+362X⁶-22X⁷)/σ，函数曲线如图6所示；其中Y表示主切削刃5的长度，X表示限制接触长度，σ表示刀具材料的屈服强度。

扭力弹簧6和限制接触长度的变化曲线的设置，使得刀具2随收到压力的变化进行旋转从而调整限制接触长度，使限制接触长度能随着切削工况实时调整，达到最好的切削效果并延长刀具的使用寿命。

凹槽的外周由两个相同的函数曲线围合而成，两个函数曲线相对限制刀具的中轴轴对称。

刀具材料的屈服强度σ的大小为400到960MPa。限制接触长度X的大小范围为0.05mm～4mm。

前刀面3的台阶高度为1～3mm。

如图3-5所示，所述刀体1上设有固定刀具2的环槽7；刀具2上设有与环槽7配合的柱状凸块9，柱状凸块9上设有通孔10；柱状凸块9外套有扭力弹簧6，螺钉8穿过通孔10将刀具2铰接固定在刀体1上。

刀具2通过3D打印技术一体成型。

实施例2

在其余设置与实施例1相同的情况下，函数曲线的公式修改为Y＝(161+236X+4984X²-5166X³+1939X⁴-252X⁵)/σ，函数曲线如图7所示。

实施例3

在其余设置与实施例1相同的情况下，凹槽4与刀具2的两个主切削刃5之间的限制接触长度均为连续变化的函数曲线，其中，一个函数曲线的公式为：

Y＝(898-5675X+16305X²-16699X³+8681X⁴-2459X⁵+362X⁶-22X⁷)/σ；另另一个函数曲线的公式为：

Y＝(161+236X+4984X²-5166X³+1939X⁴-252X⁵)/σ。

上述仅为本实用新型的一个具体导向实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型的保护范围的行为。