一种切削刀具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种切削刀具，包括刀杆；所述刀杆内设有中空的套管；所述刀杆内壁与所述套管外壁之间设有空隙；所述刀杆远离刀头的一端设有第一进口和第二进口；所述第一进口、第二进口分别与所述空隙一端、套管一端连通；所述空隙另一端、套管另一端与开设在所述刀杆刀头一端的第一出口和第二出口连通。本实用新型对中空刀杆进行分腔室处理，减震块机械减振，实现减振、微润滑绿色加工，能进一步提高工件表面质量和刀具使用寿命。
【专利说明】
一种切削刀具
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种切削刀具。
【背景技术】
[0002] 随着制造业的发展，人们对加工精度的要求越来越高。在金属切削加工领域，刀具 振动一直是提高加工精度的一大难题。
[0003] 镗削加工是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓内径的车削工艺，其应用范围一般 从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀。镗刀一般由三个基本元件构成：刀片、刀 杆和镗座。镗座用于夹持刀杆;装有刀片的刀杆从镗座中悬伸的长度称为悬伸量（即镗刀的 非支承部分），悬伸量决定了镗孔的最大深度，是镗刀重要的尺寸参数之一。悬伸量过大容 易造成刀杆挠曲严重，引起颤振，而破坏工件的表面质量，还容易使刀片过早磨损失效。
[0004] 现今，高速和超高速加工已成为趋势，镗削加工作为深孔加工的一种比较快速有 效的方式。工件孔的形状精度难以保证，主要原因是镗杆的刚度不足，而引起的振动问题。 镗削加工时，镗刀一般为细长悬臂梁式结构，处于半封闭空间。过大的悬伸长度，容易在切 削力作用下产生振动，降低孔的加工质量。为了解决加工过程中刀杆的振动问题，国内、外 曾做过很多研究和尝试，例如瑞典的Sandvik(山特维克)公司生产的阻尼减振刀杆，日本三 菱公司和东芝公司生产的系列化减振刀杆，国内的北京航空航天大学、吉林大学、东北大 学、长春理工大学等也从不同方面进行了刀杆减振方面的研究。
[0005] 刀具在切削工件时发生振动主要原因：一、是包括刀具在内的工艺系统刚性不足 导致的其固有频率较低;二、是切削产生了一个足够大的外激力;三、是这个外激力的频率 与工艺系统的固有频率相同随即产生共振。减振方法主要有：
[0006] (1)采用新材料提高镗刀杆的刚度。用新材料替代传统的合金钢、碳钢，利用新材 料的高弹性模量、低密度或吸振功能。
[0007] (2)采用抗振结构提高刀杆的抗振性能。常见的结构是在中空镗杆上铣出两个平 平行面，利用振型的耦合消除镗杆的自激振动。
[0008] (3)在刀杆上加阻尼系统实现减振目的。常见阻尼器加置的方式有内置式和外置 式。对于尺寸相对较大的镗杆，优先采用内置式。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种切削刀具。
[0010] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种切削刀具，包括刀 杆;所述刀杆内设有中空的套管;所述刀杆内壁与所述套管外壁之间设有空隙;所述刀杆远 离刀头的一端设有第一进口和第二进口；所述第一进口、第二进口分别与所述空隙一端、套 管一端连通;所述空隙另一端、套管另一端与开设在所述刀杆刀头一端的第一出口和第二 出口连通。
[0011] 所述刀杆靠近所述刀头的一端表面开设有键槽;所述键槽上装有减振块。
[0012 ]所述减振块采用塑料、铝、黄铜中的一种材料制成。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型对中空刀杆进行 分腔室处理，实现微润滑的绿色加工，能进一步提高工件表面质量和刀具使用寿命;刀杆和 减振块(或是浮动支撑)可以抽象成由弹簧和阻尼器组成的减振系统，则刀杆激振力将通过 抽象减振系统才传到工件，若传到工件上的力小于激振力，则减振系统就起到了减振作用。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型一实施例剖视图；
[0015] 图2为本实用新型一实施例立体结构图；
[0016] 图3为本实用新型抽象减振系统动力学模型。
【具体实施方式】
[0017] 如图1 -图2所示，本实用新型一实施例包括中空的刀杆1;所述刀杆1内设有中空的 套管5;所述刀杆1内壁与所述套管3外壁之间设有空隙(4);所述刀杆1远离刀头的一端设有 第一进口 2和第二进口 3;所述第一进口 2、第二进口 3分别与所述空隙4一端、套管5-端连 通;所述空隙4另一端、套管5另一端与开设在所述刀杆1刀头一端的第一出口 6和第二出口 7 连通;所述刀杆1靠近所述刀头8的一端表面开设有键槽9;所述键槽9上装有减振块10。
[0018] 刀杆和软材料减振块(或是浮动支撑)可以抽象成由弹簧和阻尼器组成的减振系 统，则刀杆激振力将通过抽象减振系统才传到工件。若传到工件上的力小于激振力，则减振 系统就起到了减振作用。
[0019] 对于只考虑单方向振动的情况，刀杆和抽象减振系统可简化为单自由度减振模 型。分析中可以认为刀杆是没有弹性只有质量的刚体，其质量为m，抽象减振系统只有弹性 和阻尼而质景可以忽略不计，其刚度和粘性阻尼系数分别为k和c，其动力学模型如图3所 不。
[0020] 设刀杆的激振力为F〇ejwt，系统产生的振动为x = Aej(w卜Θ):通过抽象弹簧传到工 件上的力为Fk = kx，通过阻尼传到工件的力为Fc = C：t = jCWX.这两个力频率相同，相位 差为故其最大合力为
W11
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 振幅A为：
[0025]通过过减振系统传递到工件上的力幅与激振力幅之比为：
[0026]
[0027]式中η表示釆用减振系统后传递给工件的动载荷的减小程度，也称为减振系数，显 然η小于1才有减振效果。
[0028]软材料减振块通过键槽与刀杆连接，切削时与工件间隙配合有效抑制刀具振动， 对刀具尺寸变化不大的内孔加工可采用软材料减振块表面黏贴软材料增大半径的方法。软 材料减振块材料推荐采用塑料、铝、黄铜，防止镗孔时划伤工件内孔表面。
[0029] 切削液在金属切削中主要起润滑、冷却作用。渗透能力强弱是切削液能否充分发 挥有效的润滑作用的一个重要因素。在切削加工中常规的浇注式切削液的渗透方式主要有 液体渗透和气体渗透两种方式。液体渗透效率较低;气体渗透是由浇注在切肩表面裂纹中 的液体随着切削温度的上升发生汽化向前刀面进行渗透。喷雾式的微量润滑冷却，有较高 的速度，较大的动能，渗透能力也比较强。且微量润滑微量液体的颗粒小，遇到高温度金属 易汽化，多个方面向刀具前刀面渗透。微量润滑的动力粘度可用下式表示：
[0030] μ=μL - (μL-yg)x
[0031] 式中，μι为流体动力粘度，yg为气体动力粘度，x为质量系数，x = Wf/WfWg(Wf为液 体流量，Wg为气体流量）。微量润滑流体的粘度μ小于液体的粘度即μ〈μL·，喷雾式微量润滑冷 却的降温效果要优于单一切削液。气液混合喷出时，体积骤然膨胀对外做功，可使切削区域 温度降低l〇°C左右，同时高度的流量能够及时冲走铁肩，带走大量热量，进一步增强了降温 效果。因此，喷雾式微量润滑实际上综合了气液降温的效果和优点。
[0032] 图1中高压气体由第一进口进入刀杆内腔，直接到刀尖部位喷出，第二进口通入冷 却液或润滑油(可以是高压液体(润滑油)或直接与冷却液(润滑油)容器相连的无压溶液）， 由伯努利方程：
[0033]
[0034] 在通道内任意截面，则：
=常数
[0035] 式中了^--单位重量液体的压力能(压力头）；
[0036] h一一单位重量液体的的位能(位置头）； '7
[0037] ^---单位重量液体的的动能(速度头） 2.1
[0038] 可知，出口端的高压气体易将液体打成雾状液体颗粒高速喷出，并在刀尖部位产 生一个高、低压区，实现微量润滑。
【主权项】
1. 一种切削刀具，包括中空的刀杆（1);所述刀杆（1) 一端与刀头(8)连接;其特征在于， 所述刀杆（1)内设有中空的套管（5);所述刀杆（1)内壁与所述套管（5)外壁之间设有空隙 (4);所述刀杆（1)远离刀头的一端设有第一进口（2)和第二进口（3);所述第一进口（2)、第 二进口（3)分别与所述空隙（4)一端、套管(5)-端连通;所述空隙（4)另一端、套管(5)另一 端与开设在所述刀杆(1)刀头一端的第一出口（6)和第二出口（7)连通。2. 根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述刀杆（1)靠近所述刀头(8)的一端 表面开设有键槽(9);所述键槽(9)上装有减振块(10)。3. 根据权利要求2所述的切削刀具，其特征在于，所述减振块（10)采用塑料、铝、黄铜中 的一种材料制成。
【文档编号】B23B27/00GK205587686SQ201620271774
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】田辉, 沈勇, 肖彬, 郭辉, 刘国玺, 岳林峰
【申请人】中航飞机起落架有限责任公司