CN108602136A - 刀架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于容纳刀具(200)的刀架(100)，所述刀架(100)具有壳体(10)；可移动地布置在壳体(10)中的传动元件(20)，用于将运动传递给容纳在刀架(100)的第一端部(30)处的刀具(200)；位于刀架(100)的第二端部(50)处的紧固部(40)，其定位于刀架(100)的第一端部(30)对面，用于将刀架(100)固定到机床(300)上；以及冷却剂管路部(60)，用于将冷却剂从刀架(100)的第二端部(50)引导冷却剂到刀架(100)的第一端部(30)，其中所述冷却剂管路部(60)具有延伸穿过传动元件(20)的第一段(61)，其中所述第一段(61)至少部分地配置为所述传动元件(20)中的孔。

Description

刀架

技术领域

本发明涉及一种用于接收刀具的刀架，所述刀架包括壳体；以可移动的方式布置在壳体中的传动元件，所述传动元件用于将运动传递到容纳在刀架的第一端部中的刀具；在刀架与刀架第一端部相对的第二刀架端部处的紧固部，所述紧固部用于将所述刀架紧固到机床上；以及冷却剂管路部分，用于将冷却剂从所述刀架的所述第二端部引导到所述刀架的所述第一端部。

背景技术

现有技术通晓在机床中使用的刀具主轴，所述刀具主轴具有连续的内管，用于在加工工件时冷却和润滑该刀具，冷却剂通过该内管传导至刀具。

EP1480783B1描述了一种机床，该机床包括主轴，所述主轴包括用于可更换刀架刀架的刀具支撑，所述刀架刀具支撑在机床的操作期间被夹紧在刀架中并且具有用于容纳冷却润滑剂的小冷却剂管；并且进一步包括第一通道，所述第一通道布置在主轴内部并且具有在所述刀架内部开口的排出口；其中所述小冷却剂管在所述刀架被夹紧时接合在所述第一通道的所述排出口中，其中所述第一通道包括连续的内管，其第一端连接到气溶胶源，并且其第二端被设计用于精确装配连接到小冷却剂管。

另外，用于超声波处理工件的刀架是已知的，其中刀架通过压电系统而被引起振动。

EP1763416B1描述了一种包括刀架和主轴头的刀具，其中刀架具有在第一端处的用于适配旋转主轴头的刀架支撑和在第二端处的刀具支撑，并且包括能够插入到所述刀架中的刀具头，其中，所述刀架和所述主轴头形成振动电机，并且所述振动电机通过压电系统使所述刀架振动，并且所述压电系统包括第一固定线圈和在距所述第一线圈一定距离处结合在所述刀架的第二线圈，其中所述第二线圈连接至压电致动器。

当在振动刀架中使用冷却剂管时，冷却剂管在朝向主轴的方向的一端固定连接到振动刀架的壳体。在冷却剂管朝向刀具方向的另一端，所述管必须通过合适的密封元件适当密封。该密封元件被定位于靠近振动系统的振动节点，以避免由连续振动引起的密封元件的应力。然而，在这样的设计中，出现管横截面和由此可实现的冷却剂流量太低而不能确保刀具的最佳冷却的问题。另外，振动驱动也不能充分冷却。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有优化的冷却剂供给的刀架。

该目的通过根据权利要求1所述的刀架实现。所附权利要求涉及根据本发明的刀架的有利实施例。

根据本发明的用于容纳刀具的刀架包括：壳体；传动元件；所述传动元件可移动地布置在壳体中，用于将运动传递给容纳在刀架的第一端部处的刀具；刀架第二端部处的紧固部，设置为相对于刀架的第一端部，用于将所述刀架紧固到机床上；以及冷却剂管路部，用于将冷却剂从所述刀架的所述第二端部引导到所述第一端部，其中所述冷却剂管路部具有延伸穿过所述传动元件的第一段，并且其中所述第一段至少部分地设计为所述传动元件中的孔。

所述冷却剂管路部由与所述冷却剂接触的所述刀架部分组成。当所述冷却剂直接流过所述刀架的可移动部中的所述孔时，而不是通过所述孔引导通过薄壁独立管(其容易受到损坏，例如在组装中)时，这增加了设计的稳定性。例如，传动元件可被引起振动并且可以将该振动传送到刀具。在这种情况下，壳体和刀架的紧固部不会共振。因此在到达刀具的途中，冷却剂被引导通过刀架的非振动部分和振动部分。由于根据本发明的设计，可以省去双壁冷却剂供给件，并且因此可以使用更大的直径将所述冷却剂引导至所述刀具，由此可以增加在刀具方向引导的所述冷却剂的体积流量。此外，由于冷却剂通道的壁厚增加以及由此导致的设计的耐压增加，可以增加将冷却剂引导通过冷却剂管路部所用的压力。因此可以更好地冷却所述孔附近的所述刀具和刀架部分。归根结底，在加工工件时可实现更高的精度。

所述冷却剂管路部优选地具有延伸穿过所述紧固部的第二部分，其中所述第一段和第二段布置成可相对移动。

有利地是传递部关于刀架其他部分的运动，例如振动，通过冷却剂管路部的第一段相对于第二段的相应的运动吸收。冷却剂管路部还可以包括三个或更多个相对于彼此可移动的部分。

在面向所述第二段的端部处，所述第一段优选具有用于连接到所述第二段的第一连接部，并且在面向所述第一段的端部处，所述第二段具有用于连接到所述第一段的第二连接部，其中，所述第一连接部和所述第二连接部相互配合。

这种冷却剂管路部的两部分的可以相互移动的连接的设计具有这样的优点，即即使当刀架的部分移动时所述两个连接部分始终重叠，因此确保刀架中存在连续的冷却剂的通道。

第一连接部优选设计为空心螺柱并且被布置在所述冷却剂管路部的第一段上，使得传动元件中的孔连通空心螺柱的内部并且所述第二连接部优选地围绕在所述第一连接部周围，用于将所述冷却剂从所述第二段导入所述第一段。

有利之处在于，所述冷却剂可以从刀架的固定和/或非振动部分传导到刀架的可移动和/或振动部分中，而不泄漏到冷却剂管路部外部的刀架的内部。

刀架优选具有布置在所述第一连接部和第二连接部之间的密封元件，用于密封以防止冷却剂从所述冷却剂管路部溢出。

有利之处在于，即使连接部分相对于彼此移动，也没有冷却剂可以溢出冷却剂管路部。

所述密封元件优选地设计为塑料环，其被压靠在所述第一连接部的外壁上。

因此，所述冷却剂管路部的第一段和第二段之间的连接能够被可靠地密封。

所述第一连接部的外壁优选地被磨光。

有利之处在于，当所述第一连接部分相对于围绕所述第一连接部的第二连接部移动时，所述第一连接部不会卡在第二连接部处，从而不会产生可能损坏密封元件的机械应力。

刀架优选地具有连接到传动元件的超声换能器，用于为刀具产生超声波振动，其中所述超声换能器，所述传动元件和所述冷却剂管路部的第一段在所述壳体中形成振动系统，所述冷却剂管路部居中地布置在刀架中，并且超声换能器至少部分地周向围绕传动元件中的孔，用于通过孔中的冷却剂来冷却超声换能器。

刀架和刀架中的超声换能器的冷却剂运载元件的这种布置具有的优点是，冷却剂不仅可以用于冷却刀具，而且还可以冷却超声换能器。这对于防止振动系统和刀具的振动参数中与温度相关的变化特别重要。

在刀架具有振动系统的情况下，所述第一连接部和第二连接部在根据本发明的设计中必须在最大振幅的位置密封。

因此，对于这种刀架来说更重要的是通过磨光使所述第一连接部的表面平滑以避免密封胶的磨损。

传动元件中的孔优选地被设计为，使冷却剂在使用至少4.9mm²的流动横截面和/或至少60巴的压力时穿过传动元件。

例如，孔可以具有2.5mm的直径。由于根据本发明的设计可以在孔中省去额外的冷却剂管，所以孔的整个宽度可以用于传导冷却剂，这导致在刀架中相对于常规冷却剂供给系统高20％的体积流量和最高80巴的冷却剂压力。这首先提高了内部冷却的效率以及提高了刀具冷却的效率。

所述第一段优选地具有分支，并且传动部分具有冷却剂管路部的多个开口，以便将冷却剂从分支引导至开口。

横向出口形式的开口适用于在刀具(例如钻头或铣刀)没有内部通道的情况下排出冷却剂。这里，压电驱动也由冷却剂体积流量冷却。另外，相对较高的压力也可以用于刀具外冷。

所述刀架优选地具有以可更换的方式布置在刀架上的偏转元件，以使离开开口的冷却剂在容纳在刀架处的刀具的方向上偏转。

其优点是以这种方式实现了使冷却剂射流几何形状快速适配使用的刀具。

刀架优选地具有稳定元件，其围绕所述第一连接部和第二连接部周向布置，用于稳定所述冷却剂管路部的第一段和所述冷却剂管路部的第二段的连接。

其优点在于，所述刀架在冷却剂管路部连接的刀架的区域变得更加稳定。

冷却剂优选为空气或水或乳液。

空气和水的优点是可以以节约成本的方式提供。乳液具有润滑效果高的优点。

根据本发明的机床具有根据本发明的刀架，其中，在加工工件期间，容纳在刀架中的刀具和布置在刀架的壳体中的部件可由冷却剂部的冷却剂沿着刀架的轴向方向冷却。

附图说明

图1示出了根据本发明的刀架的一实施例的截面图。

图2A/B示出了根据本发明的刀架的另一实施例的截面图。

具体实施方式

下面通过实施例和示例性附图详细描述和解释本发明。

图1示出了根据本发明的刀架100的一个实施例的截面图。刀架100被设计为纵向元件，其具有第一端部30和设置为与第一端部30相对的第二端部50。刀具200(未示出)可以容纳在第一端部30处。第二端部50设置有紧固部40，通过该紧固部40，刀架100可以以可更换的方式紧固到机床300。

刀架100具有壳体10，在该壳体中布置有振动系统，该振动系统具有超声换能器70和传动元件20。超声波换能器70具有堆叠的盘状压电元件，所述压电单元由发生器(未示出)激励为机械超声波振动。该振动通过超声换能器70与传动元件20的机械耦合传递到传动元件20，然后传递到刀具200。

为了在加工工件时冷却和润滑刀具，刀架100具有冷却剂管路部60，通过该冷却剂管路部，冷却剂从紧固部40的区域中的冷却剂管路部60的开口引导通过刀架100到传动部分20的区域中的冷却剂管路部60的开口，并且加压离开。

冷却剂管路部60的第一段61被设计为传动元件20中的孔，并且呈中空螺柱形式的第一连接部63邻接所述孔。中空螺柱63被第二连接部64周向围绕，第二连接部64可以设计为管部。为此，第二连接部64的内径仅略大于中空螺柱63的外径。中空螺柱63的开口位于第二连接部64的内侧，与连接部64的开口有一定距离。

第二连接部64中的空腔是冷却剂管路部60的第二段62的一部分，其与冷却剂管路部60的第一段61接界。第二连接部64中的空腔可以连通冷却剂管路部60的过渡部66中的通道。所述通道可以连通管件67，管件67连接到将冷却剂引入到刀架100中的装置(未示出)。在该实施例中，过渡部66和管件67的通道也是冷却剂管路部60的第二段62的一部分。冷却剂因此可以从刀架100的第二端部50通过冷却剂管路部60的整个长度引导到位于刀具100的第一端部30处的刀具200。

在振动系统的超声波振动的情况下，刀架100的振动部分形成冷却剂管路部分60的第一段61，即传动部20和中空螺柱63。在这种情况下，形成冷却剂管路部60的第二段62的刀架100的部分不振动。因此，中空螺柱63在第二(非振动)连接分64中振动。为了使中空螺柱63和第二连接部64在这种情况下不发生直接机械接触，螺柱壁是磨光的并且呈O形环形式的密封元件65在中空螺柱63和第二连接元件64之间的环形空间之中被压在中空螺柱63上。密封环65因此在中空螺柱63和第二连接部分64之间提供小的最小距离并且密封冷却剂管路部60的第一部分61和第二部分62之间的连接以防止冷却剂从冷却剂管路部60泄漏。

冷却剂直接流入传动部分20的孔中。因此，直径为2.5mm，即横截面表面积为4.9mm²的孔，可用来传导冷却剂。传动元件20围绕孔形成的壁相对较厚(比孔直径厚)。此外，稳定元件80布置在壳体10中围绕第二连接部64并且围绕过渡部66的一部分。这主要用于消除壳体10内部不是冷却剂管路部60的一部分的空腔。因此，冷却剂可以在高达80巴的高压下被引导通过刀架100。

超声换能器70作为环形元件布置在传递部20的孔周围，而不具有径向布置在孔和超声换能器70之间的空腔。流过传动部20的冷却剂因此也通过围绕孔的壁的冷却以及传递部分20与超声换能器70的直接机械接触来提供超声换能器70的冷却。

图2A和2B以来自两个不同视角的截面图示出了根据本发明的刀架100的又一实施例，其不同于图1中的实施例之处在于过渡部分20中的孔具有分支68，冷却剂被传导到多个离开开口69，这些离开开口69设置在传递部20中并与刀具200相邻。这对于当不具有内部冷却剂通道的刀具200(例如钻头或铣刀)被使用时是重要的。在这种情况下，冷却剂不能如图1所示被引导通过冷却剂管路部60的单个开口并进一步通过刀具200引导到刀具尖端。相反，在图2所示的实施例中，冷却剂在多个通道71中(例如，如图2A/B中所示的三个通道71中)从分支68被引导到开口69，所述多个通道可围绕刀具200布置。

这是通过刀具200周围的刀架100处的偏转元件21将冷却剂引导至刀具尖端的位置。偏转元件21可以以可更换的方式安装在刀架100上。这样，一方面超声换能器70在面向刀具200的一侧被额外地冷却，另一方面，刀具的外侧也被冷却。

本发明不限于上述实施例。相反，上述实施例的各个方面和/或个别特征可以组合以提供本发明的进一步实施例。

参考标记列表

100 刀架

10 壳体

20 传动元件

21 偏转元件

30 第一端部

40 紧固部

50 第二端部

60 冷却剂管路部

61 第一段

62 第二段

63 第一连接部

64 第二连接部

65 密封元件

66 过渡部

67 管件

68 分支

69 开口

71 通道

70 超声换能器

80 稳定元件

200 刀具

300 机床

Claims (14)

1.一种用于容纳刀具(200)的刀架(100)，包括：

壳体(10)；

可移动地布置在壳体(10)中的传动元件(20)，用于将运动传递到容纳在刀架(100)的第一端部(30)处的刀具(200)；

位于刀架(100)的第二端部(50)处的紧固部(40)，其定位于刀架(100)的第一端部(30)对面，用于将刀架(100)紧固到机床(300)；以及

冷却剂管路部(60)，用于将冷却剂从刀架(100)的第二端部(50)引导至刀架(100)的第一端部(30)；

其特征在于：

所述冷却剂管路部(60)具有延伸穿过所述传动元件(20)的第一段(61)，其中所述第一段(61)至少部分地构造为传动元件(20)中的孔。

2.根据权利要求1所述的刀架(100)，其中：

所述冷却剂管路部(60)具有延伸穿过所述紧固部(40)的第二段(62)，其中，

所述第一段(61)和第二段(62)彼此相对可移动地布置。

3.根据权利要求2所述的刀架(100)，其中，

所述第一段(61)在面向第二段(62)的端部具有用于连接到第二段(62)的第一连接部(63)，以及

所述第二段(62)在面向第一段(61)的端部具有用于连接第一段(61)的第二连接部(64)，其中

所述第一连接部(63)和所述第二连接部(64)彼此连接。

4.根据权利要求3所述的刀架(100)，其中，

所述第一连接部(63)被设计成空心螺柱并且被布置在所述冷却剂管路部(60)的所述第一段(61)上使得所述传动元件(20)中的所述孔连通所述空心螺柱的内部空间，以及

所述第二连接部(64)在外围环绕所述第一连接部(63)以将冷却剂从所述第二段(62)引导到所述第一段(61)中。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的刀架(100)，包括：

密封元件(65)，布置在所述第一连接部(63)和所述第二连接部(64)之间，用于密封以防止冷却剂从冷却剂管路部泄漏(60)。

6.根据权利要求5所述的刀架(100)，其中：

所述密封元件(65)被设计成由塑料材料制成的环，所述环被压在所述第一连接部(63)的外壁上。

7.根据权利要求6所述的刀架(100)，其中：

所述第一连接部(63)的外壁是磨光的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，包括：

超声换能器(70)，所述超声换能器(70)连接到所述传动元件(20)，用于为所述刀具(200)产生超声波振动，其中，

所述超声换能器70，所述传动元件20和所述冷却剂管路部60的第一段61在壳体(10)中形成振动系统，

所述冷却剂管路部(60)居中地布置在刀架(100)中，以及

所述超声换能器(70)至少部分地周向围绕所述传动元件(20)中的孔，以通过所述孔中的冷却剂来冷却所述超声换能器(70)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，其中，

所述传动元件(20)中的孔以被构造为使得冷却剂在使用至少4.9mm²的流动横截面和/或至少60巴的压力时穿过传动元件(20)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，其中，

所述第一段(61)具有分支(68)；以及

所述传动元件(20)具有冷却剂管路部(60)的多个开口(69)，使得所述冷却剂从所述分支(68)引导到所述开口(69)。

11.根据权利要求10所述的刀架(100)，包括：

偏转元件(71)，所述偏转元件(71)以可更换的方式布置在所述刀架(100)上，用于偏转所述冷却剂沿容纳在所述刀架(100)处的刀具(200)的方向离开所述开口(69)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，包括：

稳定元件(80)，周向围绕所述第一连接部(63)和所述第二连接部(64)，用于稳定冷却剂管路部(60)的第一段(61)和冷却剂管路部(60)的第二段(62)之间的连接。

13.根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，其中，

所述冷却剂是空气或水或乳液。

14.一种机床(300)，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的刀架(100)，其中，

容纳在所述刀架(100)的所述刀具(200)，以及布置在所述刀架(100)的壳体(10)中的所述刀架(100)的部分，在加工工件时可以通过冷却剂管线部(60)中的冷却剂沿刀架(200)的轴向方向冷却。