CN103707107A - 一种超高精度刀柄 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高精度刀柄，包括刀柄本体、弹簧夹头及螺帽；所述弹簧夹头上端具有一环形槽，该环形槽下侧设受压平面；所述弹簧夹头下端为12°锥面结构；所述刀柄本体上端轴芯具有12°锥孔，该12°锥孔与弹簧夹头下端相锥面配合；所述螺帽上端内侧具有一凸环，该凸环下侧设按压平面，该按压平面与所述受压平面相配合，以便通过平面压紧方式往下压紧弹簧夹头；所述螺帽内侧设有内螺牙，所述刀柄本体上端外侧设有与内螺牙相配合的外螺牙。本发明既能保证较好夹持力及夹持稳定性，不易受到偏移力、晃动力等外力影响，较稳定同心度，又能保证较好的加工精度。

Description

一种超高精度刀柄

技术领域

本发明涉及刀柄，特别涉及一种CNC钻、铣数控机床上用于安装刀具的超高精度刀柄。

背景技术

目前，BT刀柄、BBT刀柄及HSK刀柄在CNC钻、铣数控机床上应用非常广泛，其中，BT刀柄的装配方式是以固定锥面角度的单锥面配合装配，根据BT刀柄的尺寸大小，BT刀柄包括BT20、BT30、BT40、BT50等系列。BT刀柄在与刀具配合时，主要有两种装夹方式标准：其一、以锥面方式压紧装夹刀具标准，即ER方式，根据弹簧夹头尺寸大小，包括ER8、ER11、ER16、ER20、ER25、ER32、ER40、ER50等系列；其二、以平面方式压紧装夹刀具标准，即SK方式，根据弹簧夹头尺寸大小，包括SK6、SK10、SK16、SK20、SK25等系列。

图1为ER刀柄结构图，图中刀柄的上部分为剖视图。如图1所示，该ER刀柄100包括刀柄本体110、弹簧夹头120及螺帽130；所述弹簧夹头120上端为60°锥面结构121，弹簧夹头120下端为16°锥面结构122；所述刀柄本体110上端轴芯具有16°锥孔111，该16°锥孔111与弹簧夹头120下端锥面配合；所述螺帽130上端内侧具有60°锥孔131，该60°锥孔131与弹簧夹头120上端锥面配合；所述螺帽130下端内侧设有内螺牙132，所述刀柄本体110上端外侧设有与内螺牙132相配合的外螺牙112。在装夹刀具（图中未示出刀具）时，先将弹簧夹头120下端置入刀柄本体110上端的锥孔111内，插入刀具，再旋上螺帽130，此时，螺帽130上端内侧与弹簧夹头120上端以60°锥面压紧，弹簧夹头120下端则与刀柄本体111上端轴芯以16°锥面配合压紧，最终弹簧夹头120通过螺帽130旋入压紧、固定刀具。

图2为SK刀柄结构图，图中刀柄的上部分为剖视图。如图2所示，该SK刀柄200包括刀柄本体210、弹簧夹头220及螺帽230；所述弹簧夹头220上端具有一环形槽221，该环形槽221下侧设受压平面2211；所述弹簧夹头220下端为8°锥面结构222；所述刀柄本体210上端轴芯具有8°锥孔211，该8°锥孔211与弹簧夹头220下端锥面配合；所述螺帽230上端内侧具有一凸环231，该凸环231下侧设按压平面2311，该按压平面2311与所述受压平面2211相配合，以便通过平面压紧方式往下压紧弹簧夹头220；所述螺帽230下端内侧设有内螺牙232，所述刀柄本体210上端外侧设有与内螺牙232相配合的外螺牙212。在装夹刀具（图中未示出刀具）时，先将弹簧夹头220上端扣住螺帽230上端，然后将弹簧夹头220下端置入刀柄本体210上端的锥孔211内，插入刀具，再旋上螺帽230，此时，螺帽凸环231的按压平面2311以平面压紧方式往下按压弹簧夹头环形槽221的受压平面2211，弹簧夹头220下端则与刀柄本体210上端轴芯以8°锥面配合压紧，最终弹簧夹头220通过螺帽230旋入压紧、固定刀具。

上述ER刀柄与SK刀柄在实际制造和应用过程中，具有以下特点：

（1）刀柄本体上端轴芯与弹簧夹头的配合均为锥面配合，锥面角度越小，则夹持力越高，刀具夹持越稳，因而SK刀柄的夹持力及夹持稳定性优于ER刀柄；

（2）由于ER刀柄的螺帽上端内侧与弹簧夹头上端是以60°锥面压紧，因而ER刀柄在夹持刀具高速旋转过程中，容易受到偏移力、晃动力等外力影响，同心度会受到偏移；

（3）由于SK刀柄的螺帽凸环按压平面是以平面压紧方式往下按压弹簧夹头环形槽受压平面，因而SK刀柄在夹持刀具高速旋转过程中，不易受到偏移力、晃动力等外力影响，同心度比较稳定；

（4）弹簧夹头锥度越小，则弹簧夹头与刀柄本体轴芯锥孔的配合锥面越长（参照图1、图2），但是，弹簧夹头锥面长度及相对应的刀柄本体锥面长度越长，则加工精度越难保证，因此，ER刀柄的加工精度优于SK刀柄。

在现有技术中，ER刀柄加工精度较易保证，但由于ER刀柄夹持力及夹持稳定性较差，且易受到偏移力、晃动力等外力影响，同心度会受到偏移，因此，在目前的工艺条件，ER刀柄，其刀柄与刀具的组合精度：高精度的为组合精度5μm内，普通精度的为组合精度5μm-10μm之间，而中国大陆生产的ER刀柄，其刀柄与刀具的组合精度则较为不稳定，一般只有10%的ER刀柄能将组合精度控制在5μm内，而30%的ER刀柄组合精度会在5μm-10μm之间，60%的ER刀柄的精度会在10μm以上。

承上，SK刀柄夹持力及夹持稳定性较好，且不易受到偏移力、晃动力等外力影响，同心度较稳定，但是，由于SK刀柄加工精度较难保证，因此，在目前的工艺条件，SK刀柄，其刀柄与刀具的组合精度：高精度的为组合精度5μm内，普通精度的为组合精度5μm-10μm之间，而中国大陆生产的SK刀柄，其刀柄与刀具的组合精度则较为不稳定，一般只有10%的SK刀柄能将组合精度控制在5μm内，而30%的SK刀柄组合精度会在5μm-10μm之间，60%的SK刀柄的精度会在10μm以上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种既能保证较好夹持力及夹持稳定性，不易受到偏移力、晃动力等外力影响，较稳定同心度，又能保证较好加工精度的超高精度刀柄。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超高精度刀柄，包括刀柄本体、弹簧夹头及螺帽；所述弹簧夹头上端具有一环形槽，该环形槽下侧设受压平面；所述弹簧夹头下端为12°锥面结构；所述刀柄本体上端轴芯具有12°锥孔，该12°锥孔与弹簧夹头下端相锥面配合；所述螺帽上端内侧具有一凸环，该凸环下侧设按压平面，该按压平面与所述受压平面相配合，以便通过平面压紧方式往下压紧弹簧夹头；所述螺帽内侧设有内螺牙，所述刀柄本体上端外侧设有与内螺牙相配合的外螺牙。

作为对本发明的进一上阐述：

所述螺帽下端设有锁紧辅助部，该锁紧辅助部的内侧面为直升内侧面，所述刀柄本体设有与所述锁紧辅助部相配合的台阶，该台阶具有一限位端面及直升外侧面，其中，所述限位端面用以限定螺帽的锁紧终点，所述直升外侧面用以配合直升内侧面，以便在螺帽旋紧过程中，避免螺帽偏移轴心方向。进一步，所述锁紧辅助部的外侧设有环形凸沿，该环形凸沿不仅能在旋紧螺帽的过程中起到扳手限位的作用，而且，该环形凸沿能在刀柄高速旋转的过程中，起到平衡刀柄、增大惯性的作用。该螺帽为A型螺帽，A型螺帽侧壁与环形凸沿之间具有一斜面，该斜面与螺帽侧壁的夹角为135°。

本发明的有益效果是：一方面，由于本发明的螺帽凸环按压平面是以平面压紧方式往下按压弹簧夹头环形槽受压平面，因此，本发明在夹持刀具高速旋转过程中，不易受到偏移力、晃动力等外力影响，同心度比较稳定；另一方面，本发明刀柄本体上端轴芯与弹簧夹头的配合为12°锥面配合，该12°锥面既能保证较好夹持力及夹持稳定性，又能保证较好的加工精度。采用本发明结构的刀柄，在现有的工艺条件下，其刀柄与刀具的组合精度均能控制在2μm内，这其中有60%-80%的刀柄与刀具的组合精度会在1μm以内。

附图说明

图1为现有ER刀柄结构图，图中刀柄的上部分为剖视图。

图2为现有SK刀柄结构图，图中刀柄的上部分为剖视图。

图3为本发明刀柄（科隆KL刀柄）结构图，图中刀柄的上部分为剖视图。

图4为图3中A部分结构放大图。

图5为图3中B部分结构放大图。

图6为本发明刀柄（科隆KL刀柄）正向角度分散结构图。

图7为本发明刀柄（科隆KL刀柄）反向角度分散结构图。

图8为本发明采用的A型螺帽（科隆KLA型螺帽）纵剖视图。

图中：

ER刀柄：100.ER刀柄；110.刀柄本体；111.16°锥孔；112.外螺牙；120.弹簧夹头；121.60°锥面结构；122.16°锥面结构；130.螺帽；131.60°锥孔；132.内螺牙； 

SK刀柄：200.SK刀柄；210.刀柄本体；211.8°锥孔；212.外螺牙；220.弹簧夹头；221.环形槽；222.8°锥面结构；2211.受压平面；230.螺帽；231.凸环；2311.按压平面；232.内螺牙；

本发明刀柄（科隆KL刀柄）：300.超高精度刀柄；310.刀柄本体；311.12°锥孔；312.外螺牙；313.台阶；3131.限位端面；3132.直升外侧面；320.弹簧夹头；321.环形槽；3211.受压平面；322.12°锥面结构；330.螺帽；331.凸环；3311.按压平面；332.内螺牙；333.锁紧辅助部；3331.直升内侧面；3332.环形凸沿；3333.斜面。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。

如图3-图8所示，本发明为一种超高精度刀柄300，产品代号：科隆KL刀柄，根据弹簧夹头尺寸大小，包括KL8、KL12、KL16、KL20、KL24等系列。该超高精度刀柄300包括刀柄本体310、弹簧夹头320及螺帽330；所述弹簧夹头320上端具有一环形槽321，该环形槽321下侧设受压平面3211；所述弹簧夹头320下端为12°锥面结构322；所述刀柄本体310上端轴芯具有12°锥孔311，该12°锥孔311与弹簧夹头320下端相锥面配合；所述螺帽330上端内侧具有一凸环331，该凸环331下侧设按压平面3311，该按压平面3311与所述受压平面3211相配合，以便通过平面压紧方式往下压紧弹簧夹头320；所述螺帽330内侧设有内螺牙332，所述刀柄本体310上端外侧设有与内螺牙332相配合的外螺牙312。

装夹刀具（图中未示出刀具）时，先将弹簧夹头320上端扣住螺帽330上端，即将螺帽330的凸环331扣入弹簧夹头320的环形槽321内；然后将弹簧夹头320下端置入刀柄本体310上端的锥孔311内，插入刀具，再旋入螺帽330，此时，螺帽凸环331的按压平面3311以平面压紧方式往下按压弹簧夹头环形槽321的受压平面3211，弹簧夹头320下端则与刀柄本体310上端轴芯以12°锥面配合压紧，最终弹簧夹头320通过螺帽330旋入压紧、固定刀具。

如图3、图4、图6-图8所示，所述螺帽330下端设有锁紧辅助部333，该锁紧辅助部333的内侧面为直升内侧面3331，所述刀柄本体310设有与所述锁紧辅助部333相配合的台阶313，该台阶313具有一限位端面3131及直升外侧面3132，其中，所述限位端面3131用以限定螺帽330的锁紧终点，所述直升外侧面3132用以配合直升内侧面3331，以便在螺帽330旋紧过程中，避免螺帽330偏移轴心方向。进一步，所述锁紧辅助部333的外侧设有环形凸沿3332，该环形凸沿3332不仅能在旋紧螺帽330的过程中起到扳手限位的作用，而且，该环形凸沿3332能在刀柄高速旋转的过程中，可起到平衡刀柄、增大惯性的作用。如图8的所示，该螺帽330为A型螺帽，A型螺帽侧壁与环形凸沿3332之间具有一斜面3333，该斜面3333与螺帽侧壁的夹角为135°；当然，该螺帽也可以采用S型螺帽，即高速螺帽。

实验数据：在现有的工艺条件下所制造的良品刀柄（KL刀柄，经精密测量仪器测量，本发明刀柄与刀具的组合精度均能控制在2μm内，这其中有60%-80%的刀柄与刀具的组合精度会在1μm以内。

以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种超高精度刀柄，其特征在于：包括刀柄本体（310）、弹簧夹头（320）及螺帽（330）；所述弹簧夹头（320）上端具有一环形槽（321），该环形槽（321）下侧设受压平面（3211）；所述弹簧夹头（320）下端为12°锥面结构（322）；所述刀柄本体（310）上端轴芯具有12°锥孔（311），该12°锥孔（311）与弹簧夹头（320）下端相锥面配合；所述螺帽（330）上端内侧具有一凸环（331），该凸环（331）下侧设按压平面（3311），该按压平面（3311）与所述受压平面（3211）相配合，以便通过平面压紧方式往下压紧弹簧夹头（320）；所述螺帽（330）内侧设有内螺牙（332），所述刀柄本体（310）上端外侧设有与内螺牙（332）相配合的外螺牙（312）。

2.根据权利要求1所述的超高精度刀柄，其特征在于：所述螺帽（330）下端设有锁紧辅助部（333），该锁紧辅助部（333）的内侧面为直升内侧面（3331），所述刀柄本体（310）设有与所述锁紧辅助部（333）相配合的台阶（313），该台阶（313）具有一限位端面（3131）及直升外侧面（3132），其中，所述限位端面（3131）用以限定螺帽（330）的锁紧终点，所述直升外侧面（3132）用以配合直升内侧面（3331），以便在螺帽（330）旋紧过程中，避免螺帽（330）偏移轴心方向。

3.根据权利要求2所述的超高精度刀柄，其特征在于：所述锁紧辅助部（333）的外侧设有环形凸沿（3332）。

4.根据权利要求3所述的超高精度刀柄，其特征在于：该螺帽（330）为A型螺帽，A型螺帽侧壁与环形凸沿（3332）之间具有一斜面（3333），该斜面（3333）与螺帽侧壁的夹角为135°。

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