一种基于层状叠加式永磁动力吸振器的减振铣刀的制作方法

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。

技术实现要素：

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。

永磁式动力减振器中所有的内磁环通过连接杆连接组成振子，相邻内磁环之间的磁极安装方向相反，在斥力作用下内磁环之间并未直接接触，在外磁环的径向磁力和轴向推力端盖的轴向磁力作用下，振子可以始终保持悬浮状态。当振子在永磁式动力减振器内做径向往复振动过程中，内磁环和金属片之间会产生相对运动，金属片与内磁环之间会产生阻碍这种相对运动的电涡流阻尼力。

调节轴向推力端盖的旋入深度时，轴向推力端盖会挤压外磁环和金属片做轴向移动，在橡胶垫片的弹性作用下，调整外磁环之间的间隙大小，进而改变内磁环和金属片之间的间隙大小，从而改变电涡流阻尼系数。

永磁式动力减振器中内磁环和外磁环的高度相同，当内磁环和外磁环之间没有轴向偏移的时候，磁环之间的磁刚度最大。调节轴向推力端盖的旋入深度的时候，可以改变外磁环之间的间隙大小，因为内磁环的轴向间隙大小由连接杆来决定的，因此调节推力端盖的旋入深度可以是使内磁环和外磁环之间发生轴向偏移，进而调节磁环之间的磁刚度。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的基于磁刚度和电涡流阻尼的动力减振铣刀中动力减振器整体采用层状叠加的排列结构，能够保证永磁式动力减振器在较小尺寸下仍提供较大的磁刚度和电涡流阻尼。

(2)本发明的基于磁刚度和电涡流阻尼的动力减振铣刀利用磁刚度和电涡流阻尼代替传统动力减振器中橡胶和阻尼液等材料，其整体结构简单，无需密封装置，解决了阻尼液泄露和橡胶疲劳老化等问题，使得动力减振器的长久性和稳定性得到了保证。

(3)本发明的基于磁刚度和电涡流阻尼的动力减振铣刀在工作过程中，振子在径向磁力和轴向磁力作用下可以始终处于悬浮状态，振子与其他部件没有接触，不会磨损和碰撞。

(4)本发明的基于磁刚度和电涡流阻尼的动力减振铣刀在工作过程中，永磁体和金属片之间产生电涡流阻尼力的同时，在金属片自身的电阻作用下，可以将一部分振动能量转化为热能，有效耗散振动能量，减振效果更加显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的整体剖视图

图2为本发明的永磁式动力减振器剖视图

上述附图中的附图标记如下：

1刀头，2刀杆，3永磁式动力减振器，4轴向推力端盖；

21圆柱空腔，22刀杆内螺纹孔；

31连接杆，32橡胶垫片，33金属片，34内磁环，35外磁环；

41盖体，42圆柱永磁体；

具体实施方式

下面结合附图说明和具体的实施方式对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

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1、刀杆2、永磁式动力减振器3和轴向推力端盖4，刀杆2靠近刀头1的一端设有圆柱空腔21，永磁式动力减振器3和轴向推力端盖4安装在圆柱空腔21内，刀头1通过螺纹连接固定安装在刀杆圆柱空腔21内。

永磁式动力减振器包括连接杆31、橡胶垫片32、金属片33、内磁环34和外磁环35，其中内磁环34和外磁环35的磁化方向均为轴向磁化，所有的内磁环34均通过连接杆31一起组成振子，每个内磁环34外均对应安装有一个外磁环35，一个内磁环34和对应的一个外磁环35组成一组磁环对，一组磁环对中内磁环34和外磁环35的磁极安装方向相同，相邻的磁环对间的磁极安装方向相反。

永磁式动力减振器中金属片33的外径和外磁环34的外径相同，金属片33内径大于连接杆31的直径，保证振子在永磁式动力减振器3内做径向往复振动时连接杆31不会与金属片33发生碰撞接触。橡胶垫片32内径和外径与外磁环35的尺寸一致，橡胶垫片32安装在金属片33和外磁环35之间保证内磁环34和金属片33之间不会直接接触，当调整外磁环35的间隙的时，橡胶垫片32还可以起到弹力恢复作用。

所述永磁式动力减振器3两端安装有轴向推力端盖4，轴向推力端盖4包括盖体41和圆柱永磁体42，圆柱永磁体42为轴向磁化方向，圆柱永磁体42的磁极安装方向和相邻磁环对磁极磁化方向相反。轴向推力端盖4上设有螺纹，通旋转轴向推力端盖4可以改变其旋入深度，轴向推力端盖4挤压橡胶垫片32调节外磁环35之间间隙大小，改变内磁环34和金属片33之间的间隙大小，从而改变电涡流阻尼系数。

永磁式动力减振器振子在外磁环35径向磁力和轴向推力端盖4中圆柱永磁体42的轴向磁力作用下始终保持悬浮状态，当振子做径向往复振动过程中，内磁环34和金属片33之间产生相对运动从而产生电涡流阻尼力阻碍振子的径向往复振动。

实施例2

当基于磁刚度和电涡流阻尼的动力减振铣刀在使用过程中不能达到最优减振效果时，通过改变轴向推力端盖4的旋入深度挤压永磁式动力减振器外磁环35，在橡胶垫片32弹性作用下，外磁环35的间隙大小可以做微量调整，改变内磁环34和金属片33之间的间隙大小，进而改变电涡流阻尼系数的大小。

永磁式动力减振器3中内磁环34和外磁环35的高度大小一样，当内磁环34和外磁环35之间没有轴向偏移时候，内磁环34和外磁环35之间径向刚度最大，通过调整轴向推力端盖4的轴向旋入深度改变外磁环35间隙大小，外磁环35和内磁环34之间会产生轴向偏移，进而改变内外磁环35之间的径刚度。

以上具体的实施方式对本发明做了详尽的描述，但并非是对本发明做出的限制，有关技术人员在不脱离本发明的精神和范围基础上，可以对本发明做一些修改和改进，各种变化和变换所得到的相对应的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。