CN103559345B - 一种车床用深孔减震刀杆的设计制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种车床用深孔减震刀杆的设计制造方法。通过对刀杆结构的改进，提高刀杆的抗震性，本发明提供的车床用深孔减震刀杆的设计方法，包括选择一种未加工销孔且截面形状确定的刀杆；利用ANSYS对刀杆进行谐响应分析，得出刀杆刚度谐响应最高值和刀杆长度位置的对应关系；在刀杆上谐响应最强处加工六边形销孔，并对其进行谐响应分析，重新测定刀杆刚度值和谐响应最强处位置；重复前述步骤，随着销孔的增加，当刀杆刚度大幅减小时，即可确定此种刀杆的最优减震刀杆结构。由此，采用本发明设计出的刀杆，提高了刀杆抗振性。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种车床用深孔减震刀杆的设计制造方法。
背景技术
深孔加工一直是机械加工中的一个难题。对于加工过程中的一般刀杆，在长径比(L/D)超过4倍时，刀具自身将产生颤振，使得加工无法进行。目前大都采用的是增加刀杆静刚度的方法。例如，选用强高强度材料加工刀杆、增加刀杆半径、增加配重等方法。但对于长径比较大的内孔加工、并且尺寸精度较高的内孔，这些方法对刀具震颤的改善效果不是很明显。
鉴于上述情况，如何研发出一种既能保证刀杆刚度(或刚度基本保持不变)，又能增强刀杆吸振能力的刀杆结构，从而显著提高刀杆的抗振性的车床用深孔减震刀杆，对于本领域技术人员来说，是十分迫切需要努力实现的方向和目标。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是通过对车床刀杆结构的改进，提高刀杆的抗震性。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种车床用深孔减震刀杆的设计制造方法，包括四个步骤：其特征在于：
(1)选择一种未加工销孔且截面形状确定的刀杆；
(2)利用有限元软件ANSYS对刀杆进行谐响应分析，得出刀杆刚度谐响应最高值和刀杆长度位置的对应关系；
(3)在刀杆上谐响应最强处加工六边形销孔，并对已加工销孔的刀杆进行谐响应分析，重新测定刀杆刚度值和谐响应最强处位置；
(4)重复步骤(3)，随着销孔的增加，当刀杆刚度大幅减小时，即可确定此种刀杆的最优减震状态的结构。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
1、采用本发明所述方法设计的车床用深孔减震刀杆，提高刀杆抗振性，提高深孔加工质量；
2、通过本发明对刀杆刚度和抗振性的研究，为后续抗振刀杆的制作和深孔加工技术提供一定的技术支持。
附图说明
本发明包括2幅附图。
图1为本发明提供的车床用深孔减震刀杆的设计方法的流程图；
图2为截面为圆形、六边形销钉刀杆的外形图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
一般长径比大的刀杆在切削过程中容易引起振动的主要原因是刀杆的刚性差，要提高刀杆的抗振性一方面是要提高刀杆本身的刚度，另一方面是要增加系统阻尼扩大系统吸收振动能量的能力。
K＝L3/(3EJ)
式中：K为最大挠度与刀杆所承受力的比值，L为刀杆的长度，E为弹性模量，J为惯性距。
如果缩短刀杆长度、增大截面惯性矩、提高弹性模量则可提高刀杆的刚度。但一般情况刀杆长度无法改变，只能靠提高弹性模量或增加惯性矩的方法来提高刚度。然而高弹性模量的材料价格高，如整体采用会增大成本，同时现有的制造工艺也难以满足该长度要求。因此，只能从增加截面惯性矩或增加阻尼、提高系统消耗振动能量着手解决刀杆抗振性问题。如果既能够提高刀杆的刚度同时又增强其吸振能力，那么刀杆的抗振性会显著增强，由此，
如图1所示。本发明提供的车床用深孔减震刀杆的设计方法，包括四个步骤：
(1)选择一种未加工销孔且截面形状确定的刀杆，如图2所示，刀杆为圆截面车刀杆，六边形销钉结构，销钉外圆包裹橡胶后与孔配合，用普通45号钢制成长1000mm、直径100mm的车刀杆，左端槽用于安装车刀；
(2)利用有限元软件ANSYS对刀杆进行谐响应分析，得出刀杆刚度谐响应最高值和刀杆长度位置的对应关系；
(3)在刀杆上谐响应最强处加工六边形销孔，并对已加工销孔的刀杆进行谐响应分析，重新测定刀杆刚度值和谐响应最强处位置；
(4)重复步骤(3)，随着销孔的增加，当刀杆刚度大幅减小时，即可确定此种刀杆的最优减震刀杆结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种车床用深孔减震刀杆的设计制造方法，包括四个步骤，其特征在于：
(1)选择一种未加工销孔且截面形状确定的刀杆；
(2)利用有限元软件ANSYS对所述刀杆进行谐响应分析，得出刀杆刚度谐响应最高值和刀杆长度位置的对应关系；
(3)在刀杆上谐响应最强处加工六边形销孔，并对已加工销孔的刀杆进行谐响应分析，重新测定刀杆刚度值和谐响应最强处位置；
(4)重复步骤(3)，随着销孔的增加，当刀杆刚度大幅减小时，即可确定此种刀杆的最优减震状态的结构。
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| 细长刀杆的结构分析;马秋成等;《机械设计》;20020427(第4期);第44页左栏第2段-第46页右栏第2段 * |
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