具有带有横向伸长的阻尼机构的切削部分的外部车削工具的制作方法

本发明涉及包括减振机构的外部车削加工工具。更具体地，本申请的主题涉及具有非刀片形状的切削部分而不是在开槽和/或分离工具中常见的那种刀片形状的切削部分的车削工具。

背景技术：

在当前领域中已知，在车削工具中由阻尼机构产生的阻尼效果或振动抑制主要受三个参数的影响：a)阻尼构件的重量；b)阻尼构件的质心与固定在cnc机床中的夹紧部分之间的距离；以及c)车削工具的刚度。为了使阻尼效果最大化，根据加工应用和/或车削工具的几何形状对这些参数进行优化/选择。在大多数情况下，优选使所有三个参数都最大化。

本领域的典型的阻尼车削工具具有相对较大的长宽比，并且具有夹紧部分和切削部分以及在夹紧部分和切削部分之间延伸的工具主体。在cnc机床中的夹紧位置，夹紧部分的至少一部分被刚性地夹紧在cnc机床中，而工具主体和切削部分从其悬伸出。典型的阻尼机构包括沿细长的工具主体位于阻尼腔体或阻尼凹部内的有限的细长的阻尼构件。阻尼构件通过粘性和/或弹性的材料与车削工具相互作用。为了使阻尼构件的尺寸/重量最大化，所需的阻尼凹部使工具主体仅具有薄的外周外壳。与具有其中不包括阻尼机构的实心/完整的工具主体的工具相比，这种类型的阻尼机构明显降低了工具刚度。总而言之，上述阻尼车削工具以工具或工具主体的刚度以及阻尼构件的质心与夹紧部分之间的距离为代价而使阻尼构件的重量最大化。

通常，除其他特征外，有效的非阻尼的车削工具必须具有适当刚性的结构，并且应具有成本效益。当要实现阻尼机构时，设计这样的工具变得更加复杂。具体地，在保持工具结构的刚度和适当的工具间隙的同时，找到用于足够重的阻尼构件的适当的位置、取向和/或足够的空间。本发明提供了一种克服了上述问题的用于外部车削工具的减振方案。

技术实现要素：

根据本申请的主题的第一方面，提供了一种外部车削工具，其包括细长的工具主体，该工具主体具有在其间限定轴向方向的相对的夹紧部分和切削部分；

其中：

切削部分包括阻尼机构，该阻尼机构具有限定伸长轴线的细长的阻尼构件；并且其中伸长轴线与轴向方向形成非零的阻尼构件角度。

根据本申请的主题的第二方面，提供了一种外部车削工具，其包括固定在凹穴中的车削刀片以及工具主体，该工具主体具有在其间限定轴向方向的相对的夹紧部分和切削部分；

其中：

仅切削部分包括具有细长的阻尼构件的阻尼机构；并且其中阻尼构件限定了伸长轴线，该伸长轴线与轴线方向形成在45度至135度范围内的阻尼构件角度。

根据本申请的主题的第三方面，提供了一种具有非刀片形状的切削部分的外部车削工具，该外部车削工具包括固定在凹穴中的车削刀片以及工具主体，该工具主体具有在其间限定轴向方向的相对的夹紧部分和切削部分；

其中：

仅切削部分包括具有细长的阻尼构件的阻尼机构；并且其中阻尼构件通过粘性材料与工具主体相互作用。

以下任何特征单独地或组合地可应用于本申请的主题的上述任何方面：

阻尼构件角度可以在45度和135度之间的范围内。

阻尼构件角度可以在80度和100度之间的范围内。

车削工具具有平行于轴向方向在工具主体内在中心延伸的工具轴线，并且阻尼构件的质心偏离工具轴线。

阻尼构件具有在沿着伸长轴线的阻尼构件的末端之间测量的最大构件长度；并且最大构件长度大于在垂直于伸长轴线的方向上的末端之间测量的最大构件厚度。

最大构件长度是最大构件厚度的至少1.5倍。

阻尼构件可用不同重量的阻尼构件替换，每个重量的阻尼构件都是针对特定的阻尼情况或特定范围的阻尼情况进行构造或校准的。

切削部分具有被构造为容纳阻尼构件的细长的阻尼凹部；阻尼凹部具有与轴向方向形成非零的阻尼凹部角度的凹部伸长轴线。

切削部分包括车削刀片，并且在车削工具的俯视图中，阻尼构件的质心和车削刀片位于工具轴线的相对两侧。

阻尼机构可以具有弹性构件。

阻尼机构可以具有盖和校准机构，该校准机构被构造为在阻尼构件上施加抵抗弹性构件的永久力。

阻尼构件可以完全被限制在切削部分内。因此，在切削部分的任何视图中都看不见阻尼构件42的任何部分。此外，阻尼构件不在向后方向上延伸到夹紧部分中。

阻尼构件可在其相对两端具有倒角。

切削部分具有相对的切削部分侧表面，并且伸长轴线可以在该相对的切削部分侧表面之间延伸而不与该切削部分侧表面相交。

切削部分具有相对的切削部分顶表面和切削部分底表面，并且阻尼凹部向切削部分顶表面和切削部分底表面中的正好一个打开。

阻尼构件可以具有整体的一件式构造。

阻尼构件可以为圆柱形。

车削工具还包括车削刀片，该车削刀片具有在面朝上的前刀面与面朝前和/或面朝侧面的后刀面之间的相交处形成的切削刃。

伸长轴线可以平行于或基本平行于后刀面延伸。

车削工具具有冷却剂输送组件，该冷却剂输送组件具有至少延伸穿过切削部分的冷却剂通道。

垂直于轴向方向的平面可以与车削刀片和阻尼机构相交。

切削部分的轴向截面形状可以与工具主体的轴向截面形状不同。

附图说明

为了更好地理解本申请的主题并示出在实践中可以如何实施本申请的主题，现在将参照附图，其中：

图1是具有横向阻尼机构的车削工具的切削部分的分解立体图，该横向阻尼机构具有底部开口；

图2是示出了隐线的图1的车削工具的俯视图；

图3是沿着图2的iii-iii线截取的剖视图；

图4是沿着图2的iv-iv线截取的剖视图；

图5是图1的车削工具的侧视图；

图6是沿着图5的vi-vi线截取的剖视图；

图7是图1的阻尼机构的分解视图；

图8是具有阻尼机构的车削工具的第二实施方式的俯视图，该阻尼机构具有顶部开口；

图9是沿着图8的ix-ix线截取的剖视图；以及

图10是模态测试结果图，其示出了分别表示具有阻尼机构和不具有阻尼机构的同一车削工具的两个频率响应函数(frf)。

在认为适当的地方，可以在附图之间重复附图标记，以指示对应或类似的元件。

具体实施方式

在以下描述中，将描述本申请的主题的各个方面。出于说明的目的，充分详细地阐述了特定的构造和细节，以提供对本申请的主题的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以在没有本文所呈现的特定的构造和细节的情况下实践本申请的主题。

关注图1。被构造为抑制振动的车削工具10包括细长的工具主体12和固定在凹穴15中的车削刀片14。凹穴15被构造为容纳车削刀片14。车削刀片14具有在面朝上的前刀面78与面朝前和/或面朝侧面的后刀面80之间的相交处形成的至少一个切削刃76。车削工具10在工具主体12的相对两个末端处具有夹紧部分16和切削部分18。切削部分18还包括阻尼机构20。细长的工具主体12限定纵向或轴向方向ad。术语纵向或轴向方向是指平行于工具主体12的伸长方向的任何轴线。具体地，轴向方向ad可以由从cnc机床悬伸出的工具主体12的突出方向确定。车削工具10通过夹紧部分16固定或联接到cnc机床中。轴向方向ad也可以垂直于被加工的工件的旋转轴线。

工具主体12还限定了在中心延伸的工具轴线t，该工具轴线t平行于轴向方向ad并且在中心穿过工具主体12。根据本实施方式，工具轴线t和轴向方向ad都穿过夹紧部分16和切削部分18。

夹紧部分16被构造为被夹紧在cnc机床中，并且可以具有垂直于工具轴线t截取的正方形截面(轴向截面)。当被夹紧在cnc机床中时，夹紧部分16被认为是关于提及车削工具10中的振动阻尼的刚性静态基准点。

关注图2、图6和图8。工具主体12具有在夹紧部分16和切削部分18之间沿着轴向方向ad延伸的主体外周表面22。具体而言，轴向方向ad平行于主体外周表面22。根据本实施方式，主体外周表面22具有相对的主体顶表面28和主体底表面30以及在主体顶表面28和主体底表面30之间延伸的相对的主体侧表面32。主体外周表面22可具有垂直于轴向方向ad截取的正方形轴向截面。工具轴线t和轴向方向ad平行于主体侧表面32。工具轴线t和轴向方向ad也平行于主体顶表面28和主体底表面30。工具轴线t可以位于主体侧表面32之间的中间。工具轴线t可以位于主体顶表面28和主体底表面30之间的中间。

关注图4和图6。车削工具10具有在垂直于主体侧表面32的方向和垂直于工具轴线t的方向上的车削工具主体12的外末端之间测量的最大工具宽度tw。车削工具10还具有在平行于主体侧表面32的方向和垂直于工具轴线t的方向上的工具主体12的外末端之间测量的最大工具高度th。

车削工具10的高宽比hwr＝th/tw小于3.5，优选小于3。根据本实施方式，高宽比hwr为1。该尺寸比与在车削工具10中可以有效实现阻尼构件20的可用体积(内部或外部)有关。大部分(如果不是全部)刀片形状的工具的高宽比大于4.5。因此，分离或切断刀片形状的工具太窄而不能在内部包括根据本发明的阻尼机构20。具体地，根据本申请的具有适当且有效的重量的细长的阻尼构件42仅由于其不适合而不能在刀片形状的加工工具内实现或在内部容纳在刀片形状的加工工具内。

关注图1至图4。切削部分18从工具主体12延伸。切削部分18具有从工具前表面33朝着夹紧部分16延伸的切削部分顶表面29和切削部分底表面31。切削部分18还具有在切削部分顶表面29和切削部分底表面31之间延伸的切削部分侧表面35。切削部分18包括至少一个凹穴15以及固定在其中的车削刀片14。切削部分18还可以包括冷却剂输送组件36和至少延伸穿过切削部分18的冷却剂通道38。根据本实施方式，切削部分18的轴向截面形状与工具主体12的轴向截面形状不同。根据本实施方式，切削部分18在轴向方向ad上延伸，其中凹穴15形成在切削部分18的最前轴向端部。

根据本实施方式，阻尼机构20包括细长的阻尼凹部40、细长的阻尼构件42、至少一个弹性构件44、校准机构46和盖48。

关注图2。根据本实施方式，阻尼构件42完全被限制在切削部分18内。换言之，在本例子中，阻尼构件42的任何部分都不从切削部分18向外突出。因此，在切削部分的任何视图中都看不见阻尼构件42的任何部分。此外，阻尼构件42不在向后方向上延伸到夹紧部分16中。阻尼构件由具有相对较高密度的材料制成，以实现高的重量体积比。阻尼构件42可以由钨制成。在当前例子中，阻尼构件42由单件材料制成，并因此具有整体的单件式构造。

阻尼构件42、尤其是其质心cm在离夹紧部分16可能最远的位置靠近工具前表面33。在本实施方式中，凹穴15和阻尼机构20在轴向方向ad上至少部分重叠。换言之，垂直于轴向方向ad的平面p与凹穴15和阻尼机构20都相交。

这些定向有关的特征涉及有利的设计，该有利的设计将阻尼机构20置于切削部分18处以避免损害工具主体12的结构完整性和/或刚度。

关注图7。阻尼构件42可具有第一端表面50和第二端表面52以及在第一端表面50和第二端表面52之间延伸的构件外周表面54。根据本实施方式，构件外周表面54不包括螺纹。阻尼构件42具有穿过第一端表面50和第二端表面52的中心伸长轴线e。伸长轴线e在阻尼构件伸长方向上延伸。伸长轴线e与轴向方向和工具轴线t形成非零的阻尼构件角度α(图4)。阻尼构件角度α优选在45度和135度之间的范围内。在本例子中，阻尼构件角度α为96度。阻尼构件角度α可以通过工具几何形状(即，根据为了使用于阻尼构件42的可用空间/体积以及因此使其重量最大化的设计工作)来确定。阻尼构件角度α也可能受到切削部分18中的其他凹部(例如，凹穴15和/或冷却剂输送组件36)的影响。此外，在图3中看出，在沿着工具轴线t的轴向视图中，阻尼构件42的取向以及因此伸长轴线e优选是竖立的。换言之，在本实施方式中，伸长轴线e在切削部分侧表面35之间与任何一个切削部分侧表面35都不相交地延伸。在本实施方式中，在图4中看出，伸长轴线e平行于或基本平行于工具前表面。根据本实施方式，在加工期间，伸长轴线e平行于或基本平行于可操作的后刀面80延伸，后刀面80从切削工件的可操作的切削刃76延伸。

根据本例子，构件外周表面54具有中心轴线与伸长轴线e重合的圆柱形形状。质心cm由顶点限定。根据本实施方式，质心cm位于伸长轴线e上。根据本实施方式，阻尼构件42相对于工具主体12不居中。换言之，在本实施方式中，质心cm不位于工具轴线t上。具体而言，在切削部分18的俯视图或切削部分顶表面29的俯视图(如在图2中看出的)中，质心cm的投影偏离工具轴线t。这是有利的，因为阻尼构件42相对于工具轴线t的偏离或杠杆臂使阻尼构件42能够产生抵抗由加工力产生的扭转振动的抑制反扭矩。这在凹穴15相对于工具轴线t也不居中的本实施方式中是成立的。根据本实施方式，在切削部分18的俯视图或切削部分顶表面29的平面图中，如图2所示，质心cm和车削刀片14优选位于工具轴线t的相对两侧。在图2中看出，质心cm不位于车削刀片14的正下方或下方。换言之，在前刀面78的平面图中，质心cm不与车削刀片14的投影重叠。

阻尼构件42具有在沿着伸长轴线e的阻尼构件42的末端之间测量的最大构件长度ml。阻尼构件42还具有其在垂直于伸长方向的方向上的末端之间测量的最大构件厚度mt。可以理解的是，当阻尼构件42具有圆柱形主体时，最大构件厚度mt对应于圆柱形主体的直径。最大构件长度ml大于最大构件厚度mt。最大构件长度ml优选大于最大构件厚度mt的1.2倍。换言之，阻尼构件42的长度与厚度比ml/mt＝ltr＞1.2。根据本实施方式，长度与厚度比ltr为1.5。该比直接与阻尼构件42的形状相对于可用体积的优化以及具有非刀片形状的切削部分的车削工具中的生产限制有关。具体地，细长形状具有比例如球形或立方体形的阻尼构件更大的旋转惯性。另外，细长的形状实现紧凑性，同时避免了车削工具10的各种机构，例如凹穴15中的刀片夹紧机构或冷却剂通道38。在当前的车削工具10中，发现阻尼机构20的当前位置和取向在相对较小的有限体积中实现的最大重量、生产效率和阻尼测试结果方面是优选的(如图10所示)。如前所述，随着切削部分18和夹紧部分16之间的距离增加，增加阻尼构件42的重量和与夹紧部分16的距离变得更加重要，即，工具越长意味着从cnc机床的突出越大，这导致由加工引起的振动增加。

阻尼构件42可具有两个倒角56。每个倒角56在构件外周表面54与第一端表面50和第二端表面52中的每一个之间延伸。在沿着伸长轴线e的截面中，倒角56可以看起来是笔直的。每个倒角56被构造成抵接弹性构件44。

阻尼凹部40是细长的，并且被构造为容纳细长的阻尼构件42。根据本实施方式，阻尼凹部40是一端不通的孔或凹部，即仅包括单个开口58。根据本实施方式，阻尼凹部40仅向切削部分底表面31打开，并且开口58位于切削部分底表面31中。这提供清洁的、无突起的切削部分顶表面29，其为不间断的切屑流动让出空间。此外，该光滑的上表面在主观上是美学的，这在市场价值方面被认为是有利的。

关注图1至图4和图9。阻尼凹部40具有凹部伸长轴线re。凹部伸长轴线re与轴向方向ad形成非零的阻尼凹部角度β。阻尼凹部角度β优选在45度和135度之间的范围内。根据本实施方式，阻尼凹部角度β为96度。应当理解，当安装了阻尼机构20并且工具不工作时，阻尼构件的伸长轴线e和凹部伸长轴线re对准。

阻尼凹部40可具有凹部壁60，该凹部壁从位于阻尼凹部40的最内部分处的凹部基部表面62沿伸长轴线re延伸。凹部壁60可以是圆柱形。凹部壁60可以向主体底表面30打开。在开口58处或在开口58附近，凹部壁60可具有凹部内螺纹64，该凹部内螺纹64被构造为接收盖48的外盖外螺纹并与该外盖外螺纹对应。盖48还可以具有内盖内螺纹68，该内盖内螺纹68被构造为接收调节螺钉70并与该调节螺钉70对应，这将在下面进一步说明。

根据本实施方式，阻尼机构20具有两个弹性构件44。每个弹性构件44可以抵接相应的倒角56。每个弹性构件44可以是由橡胶制成的弹性o形环。

根据本实施方式，在阻尼机构20的组装位置，校准机构46可以按以下顺序包括：压力板72、调节螺钉70、盖48和定位螺母74。压力板72位于调节螺钉70的第一端部和弹性构件44之间，调节螺钉70被拧入内盖内螺纹68中，并且定位螺母74被拧在调节螺钉70的第二端部。一旦将盖48牢固地拧紧到凹部内螺纹64中，就可以转动调节螺钉70以校准阻尼机构20，即，通过压力板72调节施加到相应的弹性构件44上的力的大小，压力板72将力分布在弹性构件44上。一旦阻尼机构20已经被正确地校准，即，已经获得了期望的力，就拧紧定位螺母74以保持当前的校准或调节螺钉70的位置。

关注图8和图9。根据第二实施方式，阻尼凹部40仅向主体顶表面28打开。阻尼机构20的其余特征与上面公开的第一实施方式相似或相同。