【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
大体来说，本专利技术涉及切割工具，且更具体地说涉及例如旋转镗孔工具等轻量旋转切割工具，其包括具有多个支撑构件的支撑结构，所述支撑构件具有使用拓扑优化技术确定且使用增材制造而制造的几何布置和物理尺寸。
技术介绍
1、在某些机械加工应用中，切割工具的重量可能成为显著约束。重型工具对于必须搬运工具的操作者是成问题的。另外，将工具加速和减速到其所需速度的时间随着工具重量和惯性力矩的减少而减小。此外，用手移动大而重的工具变得困难或不切实际，由此需要使用自动工具更换器。此外，如果工具的倾斜力矩对于机器连接过高，那么重型切割工具可能造成工具更换效率问题，或甚至导致机械加工质量不佳。因此，需要最小化重型常规切割工具的重量，同时保持足够的刚度，以允许更容易的搬运且降低操作成本。
技术实现思路
1、通过使用与增材制造(即，3d打印)结合的拓扑优化技术来产生显著减小旋转切割工具的总重量同时维持旋转切割工具的强度、刚度和功能性的支撑结构，解决了减小旋转切割工具(例如扩孔器等)的重量的问题。
2、拓扑优化使用有限元分析(fea)或有限元方法(fem)来基于所施加的负载和约束优化给定体积的结构中的材料分布。3d打印机技术的当前激增已允许设计者和工程师在设计新产品时使用拓扑优化技术。与3d打印相结合的拓扑优化可以产生轻量、改进的结构性能并且缩短设计到制造周期。
3、使用拓扑优化技术确定旋转切割工具的支撑结构的每个支撑构件的几何布置和物理尺寸，以提供对于给定材料、体积和负载/约束具有最高可
4、在一个方面中，一种旋转切割工具包括支撑结构，所述支撑结构包括位于所述旋转切割工具的轴向后端处的中心轮毂和多个支撑构件，所述多个支撑构件在三维空间中相对于所述旋转切割工具的中心旋转轴线在不同的轴向和径向方向上延伸。凹穴区由所述多个支撑构件中的一个支撑构件支撑。所述旋转切割工具进一步包括适配器，所述适配器连接到所述中心轮毂以用于将所述支撑结构连接到后机器连接构件，其中所述中心轮毂在大体上垂直于所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线的平面中延伸。
5、在另一方面中，一种用于旋转切割工具的支撑结构包括位于所述旋转切割工具的轴向后端处的中心轮毂。多个支撑构件相对于所述旋转切割工具的中心旋转轴线在三维空间中在不同的轴向和径向方向上延伸。凹穴区由所述多个支撑构件中的一个支撑构件支撑，其中所述多个支撑构件中的每个支撑构件具有不同的物理尺寸。
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1.一种旋转切割工具，其包括：
2.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件包括多个初级支撑构件，其中至少一个初级支撑构件从所述中心轮毂延伸到所述凹穴区。
3.根据权利要求2所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件进一步包括多个次级支撑构件，其中至少一个次级支撑构件从所述多个初级支撑构件中的一个初级支撑构件延伸到所述凹穴区或从另一个次级支撑构件延伸到所述凹穴区。
4.根据权利要求2所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件进一步包括三级支撑构件，并且其中所述三级支撑构件按以下方式中的一种方式延伸：
5.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂具有内腔。
6.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件中的至少一个支撑构件具有内腔。
7.根据权利要求6所述的旋转切割工具，其中所述内腔限定用于将流体输送到切割插入件的流体通道。
8.根据权利要求3所述的旋转切割工具，其中所述多个初级支撑构件中的至少一个初级支撑构件的横截面积大于所述多个次级支撑构件中的至少一个次级支撑构件
9.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述支撑结构相对于所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线不对称。
10.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂相对于所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线不对称。
11.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂具有穿过其中的一个或多个空隙。
12.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂的外表面是非平面的。
13.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述旋转切割工具包括旋转镗孔工具。
14.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其进一步包括多个凹穴区，所述多个凹穴区由所述支撑结构支撑。
15.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述支撑结构进一步包含一个或多个平衡质量块，所述一个或多个平衡质量块用于围绕所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线旋转地平衡所述支撑结构。
16.根据权利要求1所述的旋转切割工具，所述支撑结构的所述多个支撑构件中的每个支撑构件是使用增材制造工艺制造的。
17.一种用于旋转切割工具的支撑结构，其包括：
18.根据权利要求17所述的支撑结构，其中所述多个支撑构件包括多个初级支撑构件，其中至少一个初级支撑构件从所述中心轮毂延伸。
19.根据权利要求18所述的支撑结构，其中所述多个支撑构件进一步包括多个次级支撑构件，其中至少一个次级支撑构件从所述多个初级支撑构件中的一个初级支撑构件延伸到所述凹穴区或从另一个次级支撑构件延伸到所述凹穴区。
20.根据权利要求18所述的支撑结构，其中所述多个支撑构件进一步包括三级支撑构件，并且其中所述三级支撑构件按以下方式中的一种方式延伸：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种旋转切割工具，其包括：
2.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件包括多个初级支撑构件，其中至少一个初级支撑构件从所述中心轮毂延伸到所述凹穴区。
3.根据权利要求2所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件进一步包括多个次级支撑构件，其中至少一个次级支撑构件从所述多个初级支撑构件中的一个初级支撑构件延伸到所述凹穴区或从另一个次级支撑构件延伸到所述凹穴区。
4.根据权利要求2所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件进一步包括三级支撑构件，并且其中所述三级支撑构件按以下方式中的一种方式延伸：
5.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂具有内腔。
6.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述多个支撑构件中的至少一个支撑构件具有内腔。
7.根据权利要求6所述的旋转切割工具，其中所述内腔限定用于将流体输送到切割插入件的流体通道。
8.根据权利要求3所述的旋转切割工具，其中所述多个初级支撑构件中的至少一个初级支撑构件的横截面积大于所述多个次级支撑构件中的至少一个次级支撑构件的横截面积。
9.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述支撑结构相对于所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线不对称。
10.根据权利要求1所述的旋转切割工具，其中所述中心轮毂相对于所述旋转切割工具的所述中心旋转轴线不对称。
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【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·塞尼斯基，A·J·布克海默，I·G·格里伦伯格，
申请(专利权)人：肯纳金属公司，
类型：发明
国别省市：
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