适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具及其使用方法，包括固定到刀体上的刀具，刀具通过万向转轴连接有丝杆，丝杆连接有电机；丝杆上套设有带内螺纹的套筒，套筒铰接有连杆的一端，连杆的另一端与刀具铰接,连杆和连杆之间连接有调压弹簧；刀具连接有传感器，所述传感器包括监测压力的压力传感器、监测位移的位移传感器和监测振幅与震动频率的振动传感器；传感器连接有智能设备。本发明专利技术的新型限制接触刀具，具有良好的切削性能，在大量减小切削力，提高切削效率及刀具寿命的同时，还可以控制切屑的卷曲方向，从而避免切屑划伤已加工表面，该技术能制备具有复杂限制接触面形状的新型限制接触外圆车刀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械领域，尤其涉及一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具及其使用方法。
技术介绍
跟普通刀具相比，新型组合刀具具有以下优点：切削液更容易接近切削区，加工排屑顺畅，较少积屑瘤，减少了工艺系统的抖动，提高切削过程的稳定性，提高加工精度。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。但一般结构的组合刀具具有以下不足：加工速度慢，效率低，精度低，刀具普遍主切削刃强度低，易崩刃，虽然能有效减少切削力，降低切削温度，但接触刚度过低，影响高速加工时表面加工质量；高速加工的稳定频率较低且刀尖的强度低，后刀面极易发生磨损，造成刀具发生严重的磨损，使切削力突然猛增，刀具寿命急剧减少。并且传统的组合刀具，大都局限于切削刃数或刀把数等。大型圆筒类零件加工的特点与要求:在大型落地铣床高速加工圆筒类零件时，由于圆筒零件(长度10米以上，直径5米以上)尺寸较大，受到整个机床系统的静刚度、动刚度及模态特性的影响，高速加工中的颤振极大影响了刀具的磨损与加工表面质量，为了保证加工精度及表面质量，切削力、温度、刀具磨损、刀夹联体的静刚度与动刚度、阻尼比等均有严格的要求，传统的刀具、组合刀具均难以满足加工要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具及其使用方法。本专利技术的新型限制接触刀具，具有良好的切削性能，在大量减小切削力，提高切削效率及刀具寿命的同时，还可以控制切屑的卷曲方向，从而避免切屑划伤已加工表面，该技术能制备具有复杂限制接触面形状的新型限制接触外圆车刀。为达到上述技术效果，本专利技术的技术方案是：一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，包括刀体,所述刀体包括刀体座和刀体柄，刀体座上设有夹持刀具的夹持槽，刀体柄设有与夹持槽连通的滑槽；刀体座上设于用于预紧的螺栓；所述刀具通过万向转轴连接有丝杆，丝杆连接有电机；丝杆上套设有带内螺纹的套筒，套筒铰接连杆的一端，连杆的另一端与刀具铰接,刀具和连杆之间连接有调压弹簧；刀具连接有传感器，所述传感器包括压力传感器、位移传感器、振动传感器、转速传感器和角频率传感器；传感器连接有智能设备，智能设备连接有激振器、压电感应器和阻尼发生器，压电感应器和阻尼发生器处于刀具和刀体之间，激振器与刀具相连；刀具的侧刀面上设有限制刀具与切屑接触长度的凹槽。进一步的改进，刀具的后刀面成形有减少摩擦的圆弧边角。进一步的改进，凹槽与刀具的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，刀具材料的屈服强度σ的大小为400到960MPa；所述限制接触长度X的大小范围为0.01～5mm；限制接触边界倾斜角的大小范围为1°～85°。进一步的改进，侧刀面的台阶高度为1～8mmmm。进一步的改进，所述刀体柄的截面为六面形状，刀体柄由外侧的大端向内侧的小端逐渐变细。进一步的改进，所述夹持槽的两侧分别设有第一平行钢板和阻尼发生器，第一平行钢板外侧设有阻尼片，阻尼片外侧设有第二平形钢板，第二平形钢板外侧设有第三平形钢板，第二平形钢板和第三平形钢板之间设有压电感应器；第二平形钢板外侧设有隔热棉，隔热棉与刀具接触；第一平行钢板和第二平形钢板之间安装有压电感应器；刀体和刀具之间夹持有阻尼发生器。进一步的改进，所述隔热棉为玻璃棉；第二平形钢板和第三平形钢板之间设有三个压电感应器。进一步的改进，智能设备为微计算机处理系统；所述刀具通过3D打印技术制造。一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具的使用方法，包括如下步骤：步骤一：微计算机处理系统通过转速传感器，位移传感器，角频率传感器、压力传感器和振动传感器，分别检测工件的转速、位移和角频率，固有频率，压力，计算出导致颤振加工的系统固有频率ωn和系统阻尼比ξ和切削过程参数Cp，其中计算公式如下： ω n 2 - ω c 2 = 2 ξω n ω c tan ω c T 2 ]]> 2 ξω n ω c - ω n 2 a p C p sinω c T = 0 ]]> ω n 2 - ω c 2 + ω n 2 a p C p ( cosω c T - 1 ) = 0 ]]> C p = ( ω n 2 - ω c 2 ) 2 + 4 ξ 2 ω n 2 ω c 2 2 a p ω n 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，包括刀体(10),所述刀体(10)包括刀体座(101)和刀体柄(102)，刀体座(101)上设有夹持刀具(1)的夹持槽(103)，刀体柄(102)设有与夹持槽(103)连通的滑槽(104)；刀体座(101)上设于用于预紧的螺栓(105)；所述刀具(1)通过万向转轴(2)连接有丝杆(3)，丝杆(3)连接有电机(6)；丝杆(3)上套设有带内螺纹的套筒(4)，套筒(4)铰接连杆(5)的一端，连杆(5)的另一端与刀具(1)铰接,刀具(1)和连杆(5)之间连接有调压弹簧(19)；刀具(1)连接有传感器(7)，所述传感器包括压力传感器、位移传感器、振动传感器、转速传感器和角频率传感器；传感器(7)连接有智能设备(8)，智能设备(8)连接有激振器(9)、压电感应器(20)和阻尼发生器(18)，压电感应器(20)和阻尼发生器(18)处于刀具(1)和刀体之间，激振器(9)与刀具(1)相连；刀具(1)的侧刀面(11)上设有限制刀具与切屑接触长度的凹槽(12)。

【技术特征摘要】
1.一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，包括刀体(10),所述刀体(10)包括刀体座(101)和刀体柄(102)，刀体座(101)上设有夹持刀具(1)的夹持槽(103)，刀体柄(102)设有与夹持槽(103)连通的滑槽(104)；刀体座(101)上设于用于预紧的螺栓(105)；所述刀具(1)通过万向转轴(2)连接有丝杆(3)，丝杆(3)连接有电机(6)；丝杆(3)上套设有带内螺纹的套筒(4)，套筒(4)铰接连杆(5)的一端，连杆(5)的另一端与刀具(1)铰接,刀具(1)和连杆(5)之间连接有调压弹簧(19)；刀具(1)连接有传感器(7)，所述传感器包括压力传感器、位移传感器、振动传感器、转速传感器和角频率传感器；传感器(7)连接有智能设备(8)，智能设备(8)连接有激振器(9)、压电感应器(20)和阻尼发生器(18)，压电感应器(20)和阻尼发生器(18)处于刀具(1)和刀体之间，激振器(9)与刀具(1)相连；刀具(1)的侧刀面(11)上设有限制刀具与切屑接触长度的凹槽(12)。2.如权利要求1所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述刀具(1)的后刀面(13)成形有减少摩擦的圆弧边角(14)。3.如权利要求1所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述凹槽(12)与刀具(1)的主切削刃(15)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。4.如权利要求3所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述刀具材料的屈服强度σ的大小为400到960MPa；所述限制接触长度X的大小范围为0.01～5mm；限制接触边界倾斜角的大小范围为1°～85°。5.如权利要求1所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述侧刀面(3)的台阶高度为1～8mmmm。6.如权利要求1所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述刀体柄(102)的截面为六面形状，刀体柄(102)由外侧的大端(1021)向内侧的小端(1022)逐渐变细。7.如权利要求6所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述夹持槽(103)的两侧分别设有第一平行钢板(106)和阻尼发生器(18)，第一平行钢板(106)外侧设有阻尼片(109)，阻尼片(109)外侧设有第二平形钢板(107)，第二平形钢板(107)外侧设有第三平形钢板(110)，第二平形钢板(107)和第三平形钢板(110)之间设有压电感应器(20)；第二平形钢板(107)外侧设有隔热棉(108)，隔热棉(108)与刀具(1)接触；第一平行钢板(106)和第二平形钢板(107)之间安装有压电感应器(20)；刀体(10)和刀具(1)之间夹持有阻尼发生器(18)。8.如权利要求7所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述隔热棉(108)隔热棉为玻璃棉；第二平形钢板(107)和第三平形钢板(110)之间设有三个压电感应器(20)。9.如权利要求1所述的适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具，其特征在于，所述智能设备(8)为微计算机处理系统，所述刀具(1)通过3D打印技术制造。10.一种适用于加工大型圆筒类零件的新型组合刀具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：微计算机处理系统通过转速传感器，位移传感器，角频率传感器、压力传感器和振动传感器，分别检测工件的转速、位移和角频率，固有频率，压力，计算出导致颤振加工的系统固有频率ωn和系统阻尼比ξ和切削过程参数Cp，其中计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪林，刘安民，周唯，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43