CN109158624A - 一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆 - Google Patents

Abstract

一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，属于机械加工技术领域。本发明针对现有的问题，提供了一种能够适用于振动频率带宽，解决瞬时振动幅度大及多刃切削冷却效果差等问题的冷却减振刀杆。本发明为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，它包括冷却单元、刀杆体、刀杆头、车刀、减振单元和保护环，减振单元位于刀杆体的凹槽处，刀杆头的凸起部与刀杆体的凹槽相配合，并固定减振单元，车刀固定在刀杆头远离凸起部一端，冷却单元包括冷却喷头、冷却液分流道、冷却液变向接头、冷却液分流接头、冷却液主流道和冷却液接孔，冷却液分流道开设于刀杆头上且与冷却喷头连通，冷却喷头设于刀杆头固定车刀的一端面上。本发明主要应用于大螺距螺杆加工。

Description

一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆

技术领域

本发明涉及一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，属于机械加工技术领域。

背景技术

大螺距螺杆件，在大型装备中是一种常见的重要零件，如大型压力机调整螺杆、大型船舶螺旋桨的主轴端部和紧固螺杆、塑料橡胶行业设备中的挤出螺杆、风电装备中的螺栓等等。在大螺距螺杆件的应用中，经常因为其制造精度的问题，造成工作过程中的螺纹乱扣、运动精度和定位精度差等问题，而造成这些问题的主要原因为螺杆加工过程中的刀具振动。在大螺距螺杆加工过程中，由于其具有高进给、大切深、大载荷等特点，致使加工过程中产生明显振动，其振动频率带宽，且存在瞬时振动幅度大等问题；以上振动问题，会引发刀尖及切削刃实际运动轨迹与实际工作角度产生差异，而造成了大螺距螺杆件的形位精度不合格的问题，所以需要一款适合大螺距螺杆件加工过程的减振刀杆减小振动对其切削过程的影响。同时，大螺距螺纹件的加工中由于分为左右刃及横刃等多处切削刃，且在精加工过程中主要通过轴向分层切削对已有螺纹槽型进行余量去除和槽型修整，且后刀面与工件的摩擦接触面积大，切削热产生多，致使精加工切削过程中的单刃切削方式冷却效果差。现在还没有与之相配的冷却刀杆，需要设计与之适应其切削过程的冷却刀杆。

综上所述，就需要一种能够适用于大螺距螺杆加工振动频率带宽，并解决瞬时振动幅度大、多刃切削冷却效果差、刀杆刚度差的问题的刀杆。

发明内容

本发明针对现有的大螺距螺杆刀杆不能适用振动频率带宽，解决瞬时振动幅度大、多刃切削冷却效果不佳、刀杆刚度差的缺陷，提供了一种能够适用振动频率带宽，并解决瞬时振动幅度大，多刃切削冷却效果差，刀杆刚度差等问题的冷却减振刀杆。

本发明所涉及的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆的技术方案如下：

本发明所涉及的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，它包括车刀、刀杆头、刀杆体、冷却单元、减振单元和保护环，所述车刀固定于刀杆头的一端，所述刀杆头的另一端设有凸起，所述刀杆体的一端设有凹槽，所述减振单元位于刀杆体的凹槽内且为过渡配合，所述刀杆头的凸起与刀杆体的凹槽相配合，用于固定减振单元，所述保护环紧固在刀杆头和刀杆体的交接处的外表面，所述冷却单元包括冷却喷头、冷却液分流道、冷却液变向接头、冷却液分流接头、冷却液主流道和冷却液接孔，所述冷却液接孔设于刀杆体的表面，所述冷却液分流接头为T字型且冷却液分流接头设于刀杆头与刀杆体的交接处，所述冷却液主流道的一端与冷却液接孔连通，另一端与冷却液分流接头的一端连通，两个所述冷却液变向接头的一端分别与冷却液分流接头未占用的两端连通，两个冷却喷头均固定在刀杆头固定车刀的一端面上，两个冷却液分流道分别用于连通冷却喷头和冷却液变向接头，两个冷却液变向接头和冷却液分流接头通过强力胶连接。机床冷却***提供一定压力的冷却液，通过冷却液接孔接入大螺距螺杆冷却减振刀杆，沿冷却液主流道流向冷却液分流接头，并通过冷却液分流接头和冷却液变向接头实现分流变向，经冷却液分流道分别到达两个冷却喷头并喷向车刀头左右切削刃处。

进一步地：所述减振单元包括质量块、壳体、永磁体、隔磁罩、磁性液体一、磁性液体二和阻尼颗粒，所述质量块、壳体及隔磁罩均为圆柱形，所述磁性液体二和阻尼颗粒均匀填充在质量块内，所述磁性液体二通过注液孔注入质量块内，所述质量块位于壳体内，所述磁性液体一均匀填充在壳体内，所述磁性液体一通过注液孔注入壳体内，所述壳***于隔磁罩内，所述永磁体固定于壳体与隔磁罩之间，所述永磁体共同组成类圆柱形贴合在壳体的外表面和隔磁罩的内表面，所述永磁体的外表面为同一磁极，所述磁性液体一和磁性液体二是经过优选的，都为机油基磁性液体，合理的磁性大小搭配可令减振器的减振效果达到最佳，所述质量块、壳体、隔磁罩全部通过焊接、胶接及螺纹等方式实现自身结构的连接。

进一步地：所述永磁体包括一号永磁体、二号永磁体、三号永磁体、四号永磁体，所述一号永磁体和二号永磁***于壳体的圆柱侧面，所述一号永磁体和二号永磁体两者存在磁力差且一号永磁体为二号永磁体磁力的1/5~2/3倍，所述三号永磁体和四号永磁***于壳体的圆柱两底面且磁力相同，所述永磁体最终在减振单元内形成一个局部不均匀磁场。

进一步地：所述质量块、阻尼颗粒及壳体皆为非导磁材料。所述质量块在永磁体形成的不均匀磁场中，会受到磁性液体一施加的一阶磁力作用实现自悬浮，并在磁性液体一克服磁液的阻力运动造成耗能，质量块距离永磁体近则一阶磁力大，质量块在磁性液体一中运动到极限后，在一阶磁力作用下反向回弹运动，并在壳体内震荡运动。所述质量块内的阻尼颗粒同样在不均匀磁场一阶磁力作用下实现自悬浮，在质量块中的阻尼颗粒在振动作用下克服磁性液体二的阻力造成耗能，同时在运动发生碰撞颗粒形变耗能，最终对质量块的能量进行耗散，实现了减振刀杆的二次耗能。在工作中，在相对频率较低的时候，主要由质量块和磁性液体一实现减振功能；在频率较高振幅较大时，质量块和磁性液体一、质量块内阻尼颗粒和磁性液体二共同作用，实现了宽频率带的减振，同时能够对大振幅快速衰减，降低振动的影响。

进一步地：所述阻尼颗粒5-8为非导磁高密度颗粒，颗粒直径为0.01mm~5mm。此直径范围内的阻尼颗粒，保证了在磁场内的悬浮及减振的最佳效果，高密度颗粒保证了颗粒减振的自身性能。

进一步地：所述保护环由上保护环、下保护环和四个内六角螺钉二组成，横跨刀杆头与刀杆体两者，紧固刀杆头与刀杆体交接处的外表面，并与之保持高度的配合精度。

进一步地：所述刀杆体和刀杆头用两个内六角螺钉一连接紧固，两个内六角螺钉分别位于刀杆头车刀两侧，呈对称分布。

进一步地：所述刀杆体远离凹槽端上下两侧设有对称平面；所述刀杆头远离凸起端加工设有一平面，平面钻有螺纹孔。

进一步地：所述刀杆体远离凹槽端的对称平面用于刀杆的安装夹持，所述刀杆头螺纹孔安装紧固螺钉用于紧固车刀，所述车刀安装在刀杆头远离凸起端的孔内。

本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，结构紧凑，功能多样，不仅实现了减振功能还能够对刀具实现高效的冷却。所设计的减振单元安装在刀杆加工大螺距螺杆时振动频率最集中和振幅最大处，而且减振单元内的非磁质量块具有二次减振功能，减小了振动的衰减周期，也解决了刀杆不能适用振动频率带宽的情况，并解决了瞬时振动幅度大的问题，有效的减少了车刀切削时的振动以及机床传递给车刀的振动；所设计的冷却喷头位置恰好能够沿左右切削刃方向射出，令切削液喷射到切削刃最佳冷却区域，并对前后刀面实现了微量润滑，减小了前后刀面的磨损状况，也保证了螺杆件螺纹面的质量；同时减少切削液的浪费，增加了企业的经济价值；由于刀杆的结构对刀杆本身刚度有所减小，而所加装的保护环，不仅增强了刀杆头和刀杆体的连接紧密性，还弥补了刀杆本身刚度被削减的问题，提高了刀杆的原有刚度。

附图说明

图1为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆示意图。

图2为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆结构示意图。

图3为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆俯视图。

图4为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆减振单元结构示意图。

图5为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆冷却单元结构示意图。

图6为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆刀杆头布置示意图。

图7为一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆保护环结构示意图。

图中：1为车刀、2为刀杆头、3为刀杆体、4为冷却单元、5为减振单元、6为保护环、7为紧固螺钉、8为内六角螺钉一；4-1为冷却喷头、4-2为冷却液分流道、4-3为冷却液变向接头、4-4为冷却液分流接头、4-5为冷却液主流道、4-6为冷却液接孔；2-1为刀杆安装上平面、2-2为刀杆安装下平面； 5-1为质量块、5-2为壳体、5-31为一号永磁体、5-32为二号永磁体、5-33为三号永磁体、5-34为四号永磁体、5-4为隔磁罩、5-5为磁性液体一、5-7为磁性液体二、5-8为阻尼颗粒；6-1为上保护环、6-2为下保护环、6-3为内六角螺钉二。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1，结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本实施例，在本实施例中，本发明所涉及的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，它包括车刀1、刀杆头2、刀杆体3、冷却单元4、减振单元5和保护环6，所述车刀1固定于刀杆头2的一端，所述刀杆头2的另一端设有凸起，所述刀杆体3的一端设有凹槽，所述减振单元5位于刀杆体3的凹槽内且为过渡配合，所述刀杆头2的凸起与刀杆体3的凹槽相配合，用于固定减振单元5，所述保护环6紧固在刀杆头2和刀杆体3的交接处的外表面，所述冷却单元4包括冷却喷头4-1、冷却液分流道4-2、冷却液变向接头4-3、冷却液分流接头4-4、冷却液主流道4-5和冷却液接孔4-6，所述冷却液接孔4-6设于刀杆体3的表面，所述冷却液分流接头4-4为T字型且冷却液分流接头4-4设于刀杆头2与刀杆体3的交接处，所述冷却液主流道4-5的一端与冷却液接孔4-6连通，另一端与冷却液分流接头4-4的一端连通，两个所述冷却液变向接头4-3的一端分别与冷却液分流接头4-4未占用的两端连通，两个冷却喷头4-1均固定在刀杆头2固定车刀1的一端面上，两个冷却液分流道4-2分别用于连通冷却喷头4-1和冷却液变向接头4-3。机床冷却***提供一定压力的冷却液，通过冷却液接孔4-6，冷却液接入大螺距螺杆冷却减振刀杆，沿冷却液主流道4-5流向冷却液分流接头4-4，并通过冷却液分流接头4-4和冷却液变向接头4-3实现分流变向，经冷却液分流道4-2分别到达两个冷却喷头4-1并喷向车刀1左右切削刃处。

更为具体地：如图2和图4所示，所述减振单元5包括质量块5-1、壳体5-2、永磁体5-3、隔磁罩5-4、磁性液体一5-5、磁性液体二5-7和阻尼颗粒5-8，所述质量块5-1、壳体5-2及隔磁罩5-4均为圆柱形，所述磁性液体二5-7和阻尼颗粒5-8均匀填充在质量块5-1内，所述磁性液体二5-7通过注液孔5-61注入质量块5-1内，注满磁性液体二5-7后进行密封，所述质量块5-1位于壳体5-2内，所述磁性液体一5-5均匀填充在壳体5-2内，所述磁性液体一5-5通过注液孔5-62注入壳体5-2内，注满磁性液体一5-5后进行密封，所述壳体5-2位于隔磁罩5-4内，所述永磁体5-3固定于壳体5-2与隔磁罩5-4之间，所述永磁体5-3共同组成类圆柱形贴合在壳体5-2的外表面和隔磁罩5-4的内表面，所述永磁体5-3的外表面为同一磁极，所述磁性液体一5-5和磁性液体二5-7是经过优选的，都为机油基磁性液体，在磁场作用下磁性液体二5-7的磁力为磁性液体一5-5磁力的1~3倍，此处选用磁性液体一5-5为MF04型号磁性液体，磁性液体二5-7为MF03型号磁性液体，合理的磁性大小搭配可令减振单元5的减振效果达到最佳，所述质量块5-1、壳体5-2和隔磁罩5-4全部通过焊接、胶接及螺纹等方式实现其自身结构的连接。

更为具体地：如图4所示，所述永磁体5-3包括一号永磁体5-31、二号永磁体5-32、三号永磁体5-33、四号永磁体5-34，所述一号永磁体5-31和二号永磁体5-32位于壳体5-2的圆柱侧面，所述一号永磁体5-31和二号永磁体5-32两者存在磁力差且一号永磁体5-31为二号永磁体5-32磁力的1/5~2/3倍，所述三号永磁体5-33和四号永磁体5-34位于壳体5-2的圆柱两底面且磁力相同。

更为具体地：所述质量块5-1、阻尼颗粒5-8及壳体5-2皆为非导磁材料。质量块5-1和壳体5-2选用高硬度铝合金，阻尼颗粒5-8选用铅粒。

更为具体地：所述阻尼颗粒5-8为非导磁高密度颗粒，颗粒直径为0.01mm~5mm。此处颗粒直径为5mm的铅粒。

更为具体地：如图1、图2、图3和图7所示，所述保护环6由上保护环6-1、下保护环6-2、四个内六角螺钉二6-3组成，保护环6横跨刀杆头2与刀杆体3并加装在刀杆头2与刀杆体3交接处的外表面，保护环材料为45钢，内六角螺钉二6-3为M4标准螺钉且呈对称分布。

更为具体地：如图1和图6所示，所述刀杆头2与刀杆体3用两个内六角螺钉一8连接紧固，选用螺钉为M6标准螺钉，两个内六角螺钉一8分别位于刀杆头2车刀1两侧，呈对称分布。

更为具体地：如图1、图2和图3所示，所述刀杆体3远离凹槽端上下两侧设有对称平面；所述刀杆头3远离凸起端加工设有一平面，平面钻有螺纹孔且与刀杆头2安装车刀1的孔垂直。

所述刀杆头2和刀杆体3以45钢圆柱棒料为基础，所述刀杆体3远离凹槽端上下两侧设有对称的安装平面；所述刀杆头2远离凸起端设有一平面，平面钻有螺纹孔与刀杆头2安装车刀1孔垂直。

更为具体地：如图1、图2和图6所示，所述刀杆体3远离凹槽端的对称平面用于刀杆的安装夹持，刀杆通过刀杆体3的上安装平面3-1和下安装平面3-2安装在车床刀架上，所述刀杆头3螺纹孔安装紧固螺钉7用于紧固车刀1，紧固螺钉7为M6标准螺钉，车刀1为大螺距螺纹成形车刀，所述刀杆头2和刀杆体3选用45钢圆柱棒料。

Claims (9)

1.一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，它包括车刀（1）、刀杆头（2）、刀杆体（3）、冷却单元（4）、减振单元（5）和保护环（6），所述车刀（1）固定于刀杆头（2）的一端，所述刀杆头（2）的另一端设有凸起，所述刀杆体（3）的一端设有凹槽，所述减振单元（5）位于刀杆体（3）的凹槽内且为过渡配合，所述刀杆头（2）的凸起与刀杆体（3）的凹槽相配合，用于固定减振单元（5），所述保护环（6）紧固在刀杆头（2）和刀杆体（3）的交接处的外表面，所述冷却单元（4）包括冷却喷头（4-1）、冷却液分流道（4-2）、冷却液变向接头（4-3）、冷却液分流接头（4-4）、冷却液主流道（4-5）和冷却液接孔（4-6），所述冷却液接孔（4-6）设于刀杆体（3）的表面，所述冷却液分流接头（4-4）为T字型且冷却液分流接头（4-4）设于刀杆头（2）与刀杆体（3）的交接处，所述冷却液主流道（4-5）的一端与冷却液接孔（4-6）连通，另一端与冷却液分流接头（4-4）的一端连通，两个所述冷却液变向接头（4-3）的一端分别与冷却液分流接头（4-4）未占用的两端连通，两个冷却喷头（4-1）均固定在刀杆头（2）固定车刀（1）的一端面上，两个冷却液分流道（4-2）分别用于连通冷却喷头（4-1）和冷却液变向接头（4-3）。

2.据权利要求1所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述减振单元（5）包括质量块（5-1）、壳体（5-2）、永磁体（5-3）、隔磁罩（5-4）、磁性液体一（5-5）、磁性液体二（5-7）和阻尼颗粒（5-8），所述质量块（5-1）、壳体（5-2）及隔磁罩（5-4）均为圆柱形，所述磁性液体二（5-7）和阻尼颗粒（5-8）均匀填充在质量块（5-1）内，所述磁性液体二（5-7）通过注液孔（5-61）注入质量块（5-1）内，所述质量块（5-1）位于壳体（5-2）内，所述磁性液体一（5-5）均匀填充在壳体（5-2）内，所述磁性液体一（5-5）通过注液孔（5-62）注入壳体（5-2）内，所述壳体（5-2）位于隔磁罩（5-4）内，所述永磁体（5-3）固定于壳体（5-2）与隔磁罩（5-4）之间，所述永磁体（5-3）共同组成类圆柱形贴合在壳体（5-2）的外表面和隔磁罩（5-4）的内表面，所述永磁体（5-3）的外表面为同一磁极。

3.根据权利要求2所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述永磁体（5-3）包括一号永磁体（5-31）、二号永磁体（5-32）、三号永磁体（5-33）、四号永磁体（5-34），所述一号永磁体（5-31）和二号永磁体（5-32）位于壳体（5-2）的圆柱侧面，所述一号永磁体（5-31）和二号永磁体（5-32）两者存在磁力差且一号永磁体（5-31）为二号永磁体（5-32）磁力的1/5~2/3倍，所述三号永磁体（5-33）和四号永磁体（5-34）位于壳体（5-2）的圆柱两底面且磁力相同。

4.根据权利要求3所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述质量块（5-1）、阻尼颗粒（5-8）及壳体（5-2）皆为非导磁材料。

5.根据权利要求4所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述阻尼颗粒（5-8）为非导磁高密度颗粒，颗粒直径为0.01mm~5mm。

6.根据权利要求1所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述保护环（6）由上保护环（6-1）、下保护环（6-2）、内六角螺钉二（6-3）组成，横跨刀杆头（2）与刀杆体（3）两者，紧固刀杆头（2）与刀杆体（3）交接处的外表面。

7.根据权利要求1所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述刀杆头（2）与刀杆体（3）用两个内六角螺钉一（8）连接紧固。

8.根据权利要求1所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述刀杆体（3）远离凹槽端上下两侧设有对称平面；所述刀杆头（3）远离凸起端加工设有一平面，平面钻有螺纹孔。

9.根据权利要求8所述的一种应用于大螺距螺杆加工的冷却减振刀杆，其特征在于，所述刀杆体（3）远离凹槽端的对称平面用于刀杆的安装夹持，所述刀杆头（3）螺纹孔安装紧固螺钉（7）用于紧固车刀（1）。