適用於加工大型圓筒類零件的新型自適應限制接觸刀具的製作方法

2023-06-03 05:00:11

本實用新型屬於機械領域，尤其涉及一種適用於加工大型圓筒類零件的新型自適應限制接觸刀具。

背景技術：

跟普通刀具相比，限制接觸刀具具有以下優點：切削液更容易接近切削區，主切削力降低15％～25％，進給力降低50％～60％，切削溫度至少降低100℃，生產效率提高30％等。但一般結構的限制接觸刀具具有以下不足：限制接觸刀具普遍主切削刃強度低，易崩刃，儘管當其長度lc(限制接觸長度)減少到一定值時，能有效減少切削力，降低切削溫度；但當lc進一步減少時，由於刀尖的強度低，刀具會發生嚴重的磨損，使切削力突然猛增，刀具壽命變短。並且傳統的限制接觸刀具，大都局限於矩形等等限制接觸長度或V形、梯形，圓弧形等非限制性長度。

在大型落地銑床加工圓筒類零件時，由於圓筒零件(長度10米以上，直徑5米以上)尺寸較大，受到夾具及整個工具機的靜剛度、動剛度、及模態特性的影響，為了保證加工精度及表面質量，切削力與溫度等值均不能超過允許值，傳統的刀具及限制性長度與非限制性長度的刀具均難以滿足加工要求。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供了一種適用於加工大型圓筒類零件的新型自適應限制接觸刀具。本實用新型通過實時改變刀具前刀面與切屑接觸長度，能大幅度減少切削力，降低切削溫度的功能。與傳統刀具或等限制接觸刀具相比，此新型具有非等限制接觸長度的刀具，它能控制切屑的捲曲方向，可以避免切屑刮花已加工表面，提高已加工表面的表面質量。由於其實時調整接觸長度的功能，提高了主切削刃強度與切削力的最優匹配，保證了切削力最小，提高了加工精度。且其變圓弧狀利於切削液接近切削區，進一步降低切削溫度，因 而使得刀具具有更長的使用壽命。

為達到上述技術效果，本實用新型的技術方案是：

一種適用於加工大型圓筒類零件的新型自適應限制接觸刀具，包括刀具，刀具通過扭力彈簧鉸接在刀體上，刀具的前刀面設有限制刀具2與切屑接觸長度的凹槽；凹槽與刀具的兩個主切削刃之間的限制接觸長度均為連續變化的函數曲線，所述函數曲線的公式為：

Y＝(898-5675X+16305X2-16699X3+8681X4-2459X5+362X6-22X7)/σ和/或Y＝(161+236X+4984X2-5166X3+1939X4-252X5)/σ；其中Y表示主切削刃的長度，X表示限制接觸長度，σ表示刀具材料的屈服強度。

進一步的改進，所述凹槽的外周由兩個相同的函數曲線圍合而成，兩個函數曲線相對限制刀具的中軸軸對稱。

進一步的改進，所述前刀面上設有兩個凹槽，所述凹槽的外周由兩個不同的函數曲線圍合而成，一個函數曲線的公式為：

Y＝(898-5675X+16305X2-16699X3+8681X4-2459X5+362X6-22X7)/σ；另一個的函數曲線的公式為：

Y＝(161+236X+4984X2-5166X3+1939X4-252X5)/σ。

進一步的改進，所述刀具材料的屈服強度σ的大小為400到960MPa。

進一步的改進，所述限制接觸長度X的大小範圍為0.05mm～4mm。

進一步的改進，所述前刀面的臺階高度為1～3mm。

進一步的改進，所述刀體上設有固定刀具的環槽；刀具上設有與環槽配合的柱狀凸塊，柱狀凸塊上設有通孔；柱狀凸塊外套有扭力彈簧，螺釘穿過通孔將刀具鉸接固定在刀體上。

進一步的改進，所述刀具通過3D列印技術一體成型。

本實用新型通過實時改變刀具前刀面與切屑接觸長度，能大幅度減少切削力，降低切削溫度的功能；與傳統刀具或等限制接觸刀具相比，此新型具有非等限制接觸長度的刀具，它能控制切屑的捲曲方向，可以避免切屑刮花已加工表面，提高已加工表面的表面質量；由於其實時調整接觸長度的功能，提高了主切削刃強度與切削力的最優匹配，保證了切削力最小，提高了加工精度；且其變圓弧狀利於切削液接近切削區，進一步降低切削溫度，因而使得刀具具有更長的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型的內部結構示意圖；

圖3為刀體的結構示意圖；

圖4為刀具的側視結構示意圖；

圖5為刀具的俯視結構示意圖；

圖6為實施例1中的函數曲線示意圖；

圖7為實施例2中的函數曲線示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施方式並且結合附圖對本實用新型的技術方案作具體說明。

實施例1

如圖1-3所示的一種適用於加工大型圓筒類零件的新型自適應限制接觸刀具，包括刀具2，刀具2通過扭力彈簧6鉸接在刀體1上，刀具2的前刀面3設有限制刀具2與切屑接觸長度的凹槽4；凹槽4 即凹槽的外周邊界與刀具2的兩個主切削刃5之間的限制接觸長度均為連續變化的函數曲線，所述函數曲線的公式為：

Y＝(898-5675X+16305X2-16699X3+8681X4-2459X5+362X6-22X7)/σ，函數曲線如圖6所示；其中Y表示主切削刃5的長度，X表示限制接觸長度，σ表示刀具材料的屈服強度。

扭力彈簧6和限制接觸長度的變化曲線的設置，使得刀具2隨收到壓力的變化進行旋轉從而調整限制接觸長度，使限制接觸長度能隨著切削工況實時調整，達到最好的切削效果並延長刀具的使用壽命。

凹槽的外周由兩個相同的函數曲線圍合而成，兩個函數曲線相對限制刀具的中軸軸對稱。

刀具材料的屈服強度σ的大小為400到960MPa。限制接觸長度X的大小範圍為0.05mm～4mm。

前刀面3的臺階高度為1～3mm。

如圖3-5所示，所述刀體1上設有固定刀具2的環槽7；刀具2上設有與環槽7配合的柱狀凸塊9，柱狀凸塊9上設有通孔10；柱狀凸塊9外套有扭力彈簧6，螺釘8穿過通孔10將刀具2鉸接固定在刀體1上。

刀具2通過3D列印技術一體成型。

實施例2

在其餘設置與實施例1相同的情況下，函數曲線的公式修改為Y＝(161+236X+4984X2-5166X3+1939X4-252X5)/σ，函數曲線如圖7所示。

實施例3

在其餘設置與實施例1相同的情況下，凹槽4與刀具2的兩個主切削刃5之間的限制接觸長度均為連續變化的函數曲線，其中，一個函數曲線的公式為：

Y＝(898-5675X+16305X2-16699X3+8681X4-2459X5+362X6-22X7)/σ；另另一個函數曲線的公式為：

Y＝(161+236X+4984X2-5166X3+1939X4-252X5)/σ。

上述僅為本實用新型的一個具體導向實施方式，但本實用新型的設計構思並不局限於此，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本實用新型的保護範圍的行為。