一种减小加工过程中振动的刀架装置的制作方法

本发明应用于超精密加工过程，可以实现在超精密加工过程中减小刀架的振动，提高加工精度。

背景技术：

机械加工系统振动一直是机械加工的主要问题之一，是生产力和产品质量的主要限制。一些悬臂刀具，如立铣刀和镗杆通常设计为细长梁，很容易振动，振动往往会降低加工精度，提高加工成本。刀具需要在工件上实现特定的功能，所以更改刀具几何形状通常是不可能的。因此，为了提高可加工持续性和生产力，振动是我们需要解决的重要问题。刀架是机床系统的重要组成部分，也是机床系统中抗振动的重要组成部分。研究表明，加工振动往往是由于缺乏动力刚度，阻尼或两者的组合。因此，减小加工中刀具的振动，以实现高性能刀具抗颤振的性能，可增强工艺稳定性，提高加工精度。

实践证明，利用机床结构中的粘弹性阻尼是减少机床振动的有效途径。金属和合金的材料阻尼会受到热处理和成分差异的影响。高阻尼金属往往不表现出相应的高物理和机械性能，因此采用高阻尼金属作为刀架材料是行不通的。在超精密加工过程中，对于减小振动集中在改进现有的夹具或刀架材料，尚没有一种实验装置能有效地解决加工振动。

技术实现要素：

本发明的目的是针对超精密加工过程中的振动，提供一种加有阻尼器的刀架装置，以期有效地解决加工中的振动问题，提高加工精度，降低加工成本。

本发明设有刀架体、涡轮杆、涡轮丝杠、定位盘、销钉、转位器、阻尼器、电机。其特征在于：电机带动涡轮杆转动，从而带动涡轮丝杠转动。刀架体与转位器通过销钉固定，可以实现刀架体的移动和转动。在定位盘的作用下刀架体可以进行任意工位定位。刀架体内部两端通过定位销分别固定一个阻尼器，当刀具工作时会产生一定的振动，阻尼器会产生相应的阻尼。因此，可以很好地抑制加工中的振动，提高加工精度。

本发明所述刀架是一种比较常用的回转刀架，可以实现自动换刀。回转刀架分度准确，定位可靠，重复定位精度高，转位速度快，加紧性好。可以保证机床的高精度和高效率。

本发明所述阻尼器采用的是液压阻尼器。液压阻尼器结构简单、紧凑，密封性好，动作稳定可靠，载荷范围大，工作行程长。可以很好地抑制设备中周期性载荷和冲击载荷的影响。

本发明具有以下突出优点：

1)结构简单。将两个液压阻尼器分别固定在刀架体内部两端，通过液压阻尼器的运动就可以来降低刀架振动。

2)提高加工精度。刀架的振动会引起切削过程中切削力的波动，从而降低加工工件的表面精度，通过阻尼器的设置，可以有效降低刀架的振动，从而在很大程度上提高加工过程中的加工精度。

附图说明

参见图1，为刀架整体结构正视剖视图。

参见图2，为刀架整体结构俯视a-a剖视图。

参见图3，为阻尼器内部结构图。

参见图4，为阻尼器工作原理图。

在图1-4中，各标记为：

1涡轮丝杠、2定位盘、3刀架体、4阻尼器、5转位器、6销钉、7轴承、8涡轮杆、9电机、10头部关节轴承、11活塞杆、12液压缸、13储油缸、14阻尼控制阀、15行程指示刻度、16尾部关节轴承、17节流阀、18弹簧、19阀芯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述。

参见图1和图2，为刀架整体结构的剖视图。一种减小加工过程中振动的刀架装置，电机9通过联轴器带动涡轮杆8转动，从而带动涡轮丝杠1转动。涡轮杆8通过轴承7来固定并实现转动。涡轮丝杠1中涡轮的上部外圆柱加工有外螺纹，与刀架体3内孔能够进行旋合。当涡轮杆8开始旋转时，能够带动刀架体3移动。转位器5与涡轮丝杠1通过销钉6连接，随涡轮丝杠1一起转动实现刀架体3的转位。由于定位盘2的限制，刀架体3能够进行任意工位定位。阻尼器4安装在刀架体3的内部，在刀架装置发生振动时产生与振动力同样大小的反向阻力，抑制刀架装置产生很大的振动。

参见图3，为阻尼器内部结构图。阻尼器4通过头部关节轴承10和尾部关节轴承16连接在刀架体3内部；活塞杆11在液压缸12内进行运动，储油缸13内用以储存液压油，阻尼控制阀14控制液压油的流动方向从而控制活塞杆11的移动。活塞杆11的移动距离根据行程指示刻度15获得。

参见图4，为阻尼器的工作原理图。当刀架做进给运动时，在切削力的作用下，刀架整体会发生振动，从而使阻尼器4中的液压阻尼控制阀14被激活，阻尼器4中的液压油进入油腔，液压油推动阀芯19，使阀芯19克服弹簧力18关闭，液压油只能从节流阀17流过，形成阻尼力，使阻尼器闭锁。从而实现刀架装置的减振功能，进一步提高加工精度。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种减小加工过程中振动的刀架装置，电机通过联轴器带动涡轮杆转动，从而带动涡轮丝杠转动。涡轮杆通过轴承来固定并实现转动。涡轮丝杠中涡轮的上部外圆柱加工有外螺纹，与刀架体内孔可以旋合。当涡轮杆开始旋转时，可以带动刀架体开始移动。转位器与涡轮丝杠通过销钉连接，随涡轮丝杠一起转动，可以实现刀架体转位。由于定位盘的限制，刀架体可以进行任意工位定位。阻尼器安装在刀架体内部，可以在刀架发生振动时产生与振动力同样大小的反向阻力，抑制刀架产生很大的振动。本装置通过阻尼器的设置，可以有效降低刀架的振动，从而在很大程度上提高加工过程中的加工精度。

技术研发人员：陈东菊;张世伟;李娜
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2019.04.20
技术公布日：2019.06.21