[发明专利]一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀

说明书

本发明公开了一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀，动力减振铣刀包括刀头、刀杆、永磁式动力减振器和轴向推力端盖，永磁式动力减振器和轴向推力端盖安装在刀杆的圆柱空腔内。永磁式动力减振器由连接杆、橡胶垫片、金属片、内磁环和外磁环组成。本发明的动力减振铣刀中永磁式动力吸振器整体采用层状叠加式结构，可以保证动力减振器在较小尺寸条件下提供较大磁刚度和电涡流阻尼，从而实现利用磁刚度和电涡流阻尼代替传统动力减振刀杆中橡胶和阻尼材料，解决传统动力减振刀杆中阻尼液泄露和橡胶疲劳老化等问题，将动力减振器的刚度和阻尼进行独立设计，能有效提升刀具使用寿命和减振效果。

技术领域

本发明涉及机械加工领域的减振铣刀，具体涉及一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀。

背景技术

金属铣削加工过程中刀具和工件之间容易引发颤振现象，导致零件加工精度和加工质量降低，影响刀具和机床的使用寿命。目前针对刀杆减振的研究主要包括调整加工参数、主动减振技术和被动减振技术三种，由于被动减振技术结构简单、可靠性高，得到了广泛的应用。但是传统动力减振器中阻尼和刚度由橡胶圈和阻尼液等材料提供，实际工作过程中由于橡胶材料老化和阻尼液泄露等问题影响减振效果，并且在设计过程中橡胶和阻尼参数难以准确设计，刀杆往往不能达到最优减振效果。例如公告号为CN108681647A的发明专利，公开了“一种动力减振镗杆的设计方法”，通过在镗杆空腔内安装振芯、橡胶圈和阻尼液组成的动力吸振器实现刀杆减振，这种减振方式容易发生阻尼油泄露和橡胶垫圈老化的情况。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀，通过设置多层磁环对、金属片和橡胶垫片相叠加的结构，克服了由于刀杆尺寸限制以及永磁材料磁性不足导致的动力减振器磁刚度和电涡流阻尼不足等问题，实现了利用磁刚度和电涡流阻尼代替传统动力减振铣刀中橡胶和阻尼材料的作用，可以分别对动力减振器的刚度和阻尼进行独立精准的设计，有效提高刀具使用寿命和减振效果，。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现，一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀，所述动力减振铣刀包括刀头、刀杆、永磁式动力减振器和轴向推力端盖。其中刀杆靠近刀头的一端设有圆柱空腔用以安装永磁式动力减振器和轴向推力端盖，刀头通过螺纹连接固定安装在刀杆上。所述永磁式动力减振器包括连接杆、橡胶垫片、内磁环和外磁环，轴向推力端盖安装在永磁式动力减振器两端，轴向推力端盖与圆柱空腔之间为螺纹连接。永磁式动力减振器整体为层状叠加结构，包括至少2个以上的外磁环，每个外磁环内均对应安装有一个高度相同的内磁环，相邻外磁环之间通过橡胶垫片和金属片隔开，所有的内磁环通过连接杆连接组成一个整体。

轴向推力端盖与永磁式动力减振器两端的橡胶垫片直接接触，轴向推力端盖包括盖体和中部的圆柱永磁体，圆柱永磁体的磁极安装方向和相邻的磁环磁极方向相反。在橡胶垫片作用下，通过调节轴向推力端盖的旋入深度使其挤压外磁环发生轴向移动，可以使同一组磁环对中内外磁环发生轴向偏移，同时还可以改变内磁环和金属片之间的间隙大小，进而调节永磁式动力减振器的磁刚度和电涡流阻尼系数，保证动力减振器在最优条件下工作。

永磁式动力减振器整体为层状叠加结构，包含至少2个以上的外磁环和与外磁环相对应的数量相等的内磁环，相邻外磁环之间通过橡胶垫片和金属片隔开，其中橡胶垫片直接和外磁环相接触，金属片位于两个橡胶垫片之间。

永磁式动力减振器中金属片的外径和外磁环外径相同，金属片的内径大于连接杆直径，保证振子振动时金属片和连接杆之间不会发生碰撞，橡胶垫片的内径和外径与外磁环尺寸一致，在橡胶垫片弹性作用下保证内磁环和金属片之间留有一定间隙，当振子发生径向往复振动时，内磁环不会和金属片发生碰撞摩擦。

永磁式动力减振器中的内磁环和外磁环的磁化方向均为轴向磁化，其中所有的内磁环均通过连接杆连接组成振子，每个内磁环外安装有一个对应的外磁环，内磁环和外磁环之间保留一定的间隙，保证内磁环可以在外磁环内径向往复振动，相对应的内磁环和外磁环组成一个磁环对，同一组磁环对中内磁环和外磁环的磁极安装方向相同，相邻磁环对的磁极安装方向相反。