專利名稱：用于在波節(jié)處附接切割頭的桿形刀夾的制作方法
用于在波節(jié)處附接切割頭的桿形刀夾
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在機床中使用的桿形刀夾，特別是是用于去屑加工且在這方面尤其是用于大懸伸的內(nèi)車削的桿形刀夾。在上下文中，術(shù)語懸伸通常指刀夾的附接點和切割頭的位置之間的距離。大懸伸例如在深工件的內(nèi)加工中是需要的。本發(fā)明還可與使用桿形刀夾的其它形式的加工結(jié)合使用，并可用于保持多個切割頭的刀夾。在這種加工中，在桿中產(chǎn)生振蕩，這是有問題的，因為振蕩引起切割頭相對于待加工工件移動。這減小尺寸公差和可實現(xiàn)的表面光潔度，并且甚至可能導(dǎo)致噪音和失效。這種加工的典型應(yīng)用是在汽車工業(yè)、飛機工業(yè)、能源部門和用于油氣回收設(shè)備內(nèi)。
背景技術(shù)：
為了減少這種振動，通常是在桿中使用阻尼器，并且通過使用這種阻尼器，可增加懸伸長度，通常增加約高達12XD，其中D是桿直徑。對于特別大的懸伸，桿中的較高階的彎曲振蕩變得更主要，且這種振蕩難以抑制。在上下文中，較高階的彎曲振蕩指的是桿形刀夾圍繞中心線振蕩且在每個振蕩周期中在多個點處與該中心線交叉。這些點被稱為波節(jié)。這些振動引起刀夾的位移ιιω(χ，t)，該位移Uw(x,t)取決于沿X軸的位置、時間和振蕩模式，且該位移Uu(x，t)影響切割頭的位置。實際上，這限制了可利用的最大懸伸長度。

發(fā)明內(nèi)容
通過根據(jù)本發(fā)明的建議定位切割頭，能夠在不減小加工可實現(xiàn)的尺寸公差或表面質(zhì)量的情況下明顯增加懸伸長度。阻尼器可設(shè)置在切割頭的前部且可插入薄壁橫截面。切割頭可放置在第二共振頻率的波節(jié)處或其附近。在上下文中，第二共振頻率的波節(jié)指的是附接點之后的第一波節(jié)，在所述附接點處，刀夾軸線圍繞穿過刀夾的直線中心軸線振蕩。這是uu2(x，t)處于其最小值的點。這給出用于大懸伸的良好結(jié)果。阻尼器將作用于第一共振頻率且部分地作用于較高階的振蕩模式。用以附接切割頭的點能夠通過有限元分析進行分析計算，或者能夠使用模態(tài)分析來測量出來。模態(tài)分析測量可隨后執(zhí)行，以便將波節(jié)準確地設(shè)置在切割頭的附接點處。因此，本發(fā)明限定具有長度I桿形刀夾，用于附接至少一個加工切割頭。刀夾被構(gòu)造成具有在第一端處的主要附接點，并且可選地具有抵靠正被機加工的工件的輔助支撐件，且具有第二自由端。在操作中，刀夾以較高階的撓曲模式的形式圍繞位于從其第一端延伸的直線軸線(X)上的至少一個波節(jié)振蕩。所述至少一個切割頭朝第一端大體定位在距自由端一定距離的波節(jié)處。刀夾的第一端和所述至少一個切割頭之間的距離可為約O. 781-0. 911。該距離通常用于均質(zhì)桿。然而，刀具可包括各種材料，且挖掘深度和許多因素都可影響實際值。換句話說，實際值可不同于上述值。振蕩阻尼器可設(shè)置在刀夾的自由端和所述至少一個切割頭之間。
阻止支撐件可設(shè)置在所述至少一個切割頭和所述主要附接點之間。 所述至少一個切割頭可定位在二階振蕩的波節(jié)中。所述至少一個切割頭可定位在三階振蕩的波節(jié)中。所述至少一個切割頭可定位在四階振蕩的波節(jié)中。刀夾可具有直徑D，且所述至少一個切割頭可定位在距第一端或輔助支撐件至少IOXD距離處。刀夾還可包括在所述至少一個切割頭和第一端之間的輔助支撐件。所述至少一個切割頭可定位在距輔助支撐件至少IOXD的距離處。刀夾還可允許在每一個波節(jié)處設(shè)置一個或更多個切割頭。這種切割頭可在波節(jié)處 定位在圍繞刀具的周圍的不同位置中。刀夾可以以較高階的振蕩模式的形式操作，使得形成至少兩個波節(jié)。切割頭可定位在這些波節(jié)中的至少兩個波節(jié)處或其附近。例如，如果存在三個波節(jié)，則切割頭可定位在這些波節(jié)中一個、兩個或可能全部三個波節(jié)處。通常，切割頭將被定位在離刀夾的自由端最近的波節(jié)處，以便允許以最大可能的懸伸執(zhí)行加工。而且，可在每個波節(jié)處定位兩個、三個或更多個切割頭。例如，當具有三個波節(jié)且在每個波節(jié)處具有三個切割頭時，存在總共九個切割頭。然而，不需要在每個波節(jié)處具有相同數(shù)量的切割頭。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的保持切割頭的刀夾；圖2是在第一橫向振蕩模式中的刀夾的示意圖；圖3示出了在第二橫向振蕩模式中的刀夾；圖4示出了在第三橫向振蕩模式中的刀夾；圖5示出了在第四橫向振蕩模式中的刀夾；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的在第二橫向振蕩模式中且具有輔助支撐件的刀夾。
具體實施例方式參考附圖的本發(fā)明詳述在圖I中，示出了在第一端4、支撐件5和第二自由端3之間延伸的桿形刀夾1，在第一端4處，刀夾I被夾緊到機床，支撐件5抵靠工件(未示出)，而在第二自由端3處，刀夾沒有被緊固。圖I示出了當沒有在操作時的刀夾I的構(gòu)造，該構(gòu)造具有軸向中心軸線。切割頭2在距自由端3向內(nèi)一定距離處附接到刀夾I。自由端3可包括振蕩阻尼器且可具有套筒的形式。在該情形中，切割頭將附接在第一端4和阻尼器之間。振蕩阻尼器例如可以是具有柔性緊固的阻尼質(zhì)量的阻尼器，或者可以是有源阻尼器，例如，包括壓電或電動元件。然而，刀夾的自由端還可僅包括質(zhì)量塊。該質(zhì)量塊可為固定的重物質(zhì)量塊或者可包括可更換的重物，以進行組件的調(diào)節(jié)或“調(diào)整”。自由端3和切割頭之間的距離也可通過移動切割頭或者通過在切割頭和自由端3之間形成可調(diào)節(jié)長度的組件來進行調(diào)節(jié)。該組件還可包括用于在操作期間進行調(diào)節(jié)的裝置且可包括用于使質(zhì)量塊沿自由端3和切割頭之間的軸線移動的致動器。可替換地，切割頭2和自由端3之間的距離可借助于一個或更多個致動器來調(diào)節(jié)。例如，可使用傳感器，比如加速度計、載荷傳感器或應(yīng)變儀，以確定波節(jié)并因此確定切割頭的附接點。桿形刀夾I還可包括多個切割頭。例如，如果刀夾以三階自然振蕩模式的形式振蕩，使得形成兩個波節(jié)，則切割頭可被定位在這些波節(jié)處。圖2是刀夾的示意圖，其作為在第一端4處被夾緊的均勻懸臂梁來說明。刀夾I具有長度I并且在第一偏轉(zhuǎn)模式ω I中示出。在該第一偏轉(zhuǎn)模式中，本發(fā)明不能被使用，因為該偏轉(zhuǎn)模式不展現(xiàn)任何波節(jié)。直線軸線X從第一端4處的夾緊點延伸。圖3示出了類似于圖2中的刀夾的刀夾1，該刀夾I被描述為在第一端4處夾緊并具有自由端3的長度為I的均勻梁。刀夾被示出處于第二偏轉(zhuǎn)模式ω 2中，其在O. 781處呈現(xiàn)波節(jié)6，對于該情形，該波節(jié)6將適合于放置切割頭。(距離O. 781是從刀夾被夾緊的第一端4到切割頭2的位置進行測量得到的。)如果刀夾I包括不同的材料和/或具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)或輔助支撐件，則波節(jié)6將與所示的值O. 781的位置略微不同。圖4是與圖2和3中的刀夾類似的在三階偏轉(zhuǎn)模式ω3中的刀夾I的示意圖，該刀夾I具有長度I并在第一端4處被夾緊且具有自由端3，對于此模式，在刀夾I上存在兩個波節(jié)6。這些波節(jié)6適合于附接切割頭。第一波節(jié)位于O. 501處，而第二波節(jié)位于O. 871 處。通常，切割頭將位于最外面的波節(jié)處。圖5是與圖2、3和4中的刀夾類似的刀夾I的示意圖，該刀夾I具有長度I并在第一端4處被夾緊且具有自由端3。刀夾I被示出處在四階偏轉(zhuǎn)模式ω4中，對于該模式，存在分別位于O. 361,0. 641和O. 911處的三個波節(jié)6。通常，切割頭將定位在O. 911處的最外面的波節(jié)上。圖6示出在第二橫向偏轉(zhuǎn)模式中的根據(jù)本發(fā)明的刀夾I。刀夾I被示出為具有第一夾緊端4并包括輔助支撐件5、第二自由端3和在波節(jié)6處的切割頭2。該圖略微夸大地示出了刀夾I的形狀在操作中的改變。抵靠工件的支撐件5使波節(jié)6朝自由端3移動。這可被看到，因為刀夾I的第二橫向偏轉(zhuǎn)模式在第一端4和支撐件5之間產(chǎn)生了較少受模式的形狀影響的一段(基本上為直的)。而在支撐件5和自由端3之間，中心軸線將偏離直線形狀。抵靠工件的支撐件5可包括位于工件和支撐件之間或者位于刀夾I和支撐件5之間的支承表面。當然，支撐件5不總是必需的。
權(quán)利要求
1.一種桿形刀夾(1 )，具有長度1，用以附接至少一個用于加工的切割頭(2)，所述刀夾(1)被構(gòu)造成在第一端(4)處被夾緊并且在第二端(3 )處是自由的，并且，在操作中，所述刀夾(1)以較高階的彎曲振蕩的形式圍繞位于從所述第一端(4)延伸的直線軸線(X)上的至少一個波節(jié)(6)振蕩， 其特征在于 所述至少一個切割頭(2)朝所述第一端(4)大體定位在距所述第二端(3)—定距離的波節(jié)(6)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，其中所述第一端(4)和所述至少一個切割頭之間的距離約為O. 781-0. 911。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(I)，其中在所述第二端(3)和所述至少一個切割頭(2)之間定位振動阻尼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，其中所述至少一個切割頭(2)定位在用于二階振蕩的波節(jié)(6)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，其中所述至少一個切割頭(2)定位在用于三階振蕩的波節(jié)(6)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，其中所述至少一個切割頭定位在用于四階振蕩的波節(jié)(6)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(I)，所述刀夾(I)具有直徑D，且所述至少一個切割頭(2)定位在距所述第一端(4)至少IOXD的距離處。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(I)，還包括位于所述第一端(4)和所述至少一個切割頭(2)之間的輔助支撐件(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的桿形刀夾(I)，其中所述至少一個切割頭(2)定位在距離所述輔助支撐件(5)至少IOXD的距離處。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，其中一個或更多個切割頭定位在同一波節(jié)(6)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的桿形刀夾(1)，用于在較高階偏轉(zhuǎn)模式下操作，使得至少兩個波節(jié)(6 )被形成，且其中至少一個切割頭(2 )大體定位在所述波節(jié)(6 )中的至少兩個波節(jié)的至少每一個波節(jié)處。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的桿形刀夾(1)，其中至少兩個切割頭(2)大體定位在所述波節(jié)(6)中的至少兩個波節(jié)中的至少每一個波節(jié)處。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有長度(I)的桿形刀夾(1)，用于附接至少一個加工切割頭(2)。所述刀夾(1)被構(gòu)造成在第一端(4)處被夾緊并具有第二自由端(3)，并且可選地具有位于夾緊點(4)和所述至少一個切割頭(2)之間的輔助支撐件。在操作中，所述刀夾以較高階的彎曲振蕩的形式圍繞位于從所述第一端延伸的曲線軸線(x)上的至少一個波節(jié)(6)振蕩。所述至少一個切割頭(2)朝所述第一端(4)大體定位在距所述自由端(3)一定距離的波節(jié)(6)處。
文檔編號B23B29/02GK102892535SQ201180023160
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者埃文·倫德, 馬丁·賽特博伊, 托馬德·延森 申請人:蒂尼斯公司