CN113894332A - 数控机床用刀柄及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控机床用刀柄及加工方法，涉及机床零部件领域，其技术方案要点是，具有形成中心回转轴的主体部；于主体部一端由主轴内的拉刀机构通过刀柄上端的拉钉实现对刀柄的拉紧固定的被接合端；所述被接合端包括被契合至主轴端部内形成负压吸附状态的被接合面，被接合面上沿被接合端的顶端侧自主体部跟部形成锥状，于锥状的被接合面上设置多组以主体部中心回转轴旋转对称的阿基米德螺旋沟槽段。技术效果是，上述刀柄具有阿基米德螺旋沟槽段，能够有效的防止刀柄粘附于主轴而卡刀，有效的降低刀柄与主轴锥口配合处的表面张力。工作时也具备良好的动平衡。
Description
技术领域
本发明涉及机床零部件技术领域，特别涉及一种数控机床用刀柄及加工方法。
背景技术
目前市场上采用的各类型号刀柄，刀柄锥面皆与主轴的锥口精密配合，主轴内的拉刀机构通过刀柄上端的拉钉实现对刀柄的拉紧，换刀的时候，拉刀机构张开，实现松刀、换刀。
然而刀柄的锥面是经过精磨后的完整光滑面，与主轴的锥口整面接触配合。目前90％以上的加工场合皆为湿式加工，加工时采用切削液，加工和换刀过程中刀柄表面难以避免被切削液打湿，残留的液体在刀柄的锥面形成液膜，当刀柄被装上主轴由于有液膜的存在，形成较大的表面张力。主轴松刀的时候，刀柄并不会自动脱落，换刀的时候就会出现卡刀。甚至在主轴松刀未成功的情况下，执行继续换刀动作，而出现撞刀。
发明内容
本发明的目的是提供一种数控机床用刀柄，其具有去除刀柄吸附状态的表面张力进而不容易卡刀和撞刀的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种数控机床用刀柄，具有形成中心回转轴的主体部；
于主体部一端由主轴内的拉刀机构通过刀柄上端的拉钉实现对刀柄的拉紧固定的被接合端；
与主体部另一端且与被接合端共线的刀具夹持端；
所述被接合端包括被契合至主轴端部内形成负压吸附状态的被接合面，被接合面上沿被接合端的顶端侧自主体部跟部形成锥状，被接合面上沿主体部跟部处设有环形沟槽；
于锥状的被接合面上设置多组以主体部中心回转轴旋转对称的阿基米德螺旋沟槽段，阿基米德螺旋沟槽段一端贯通环形沟槽，且另一端贯通被接合端的轴向外端面。
通过采用上述技术方案，一是基于常规刀柄的设计基础上，在与主轴吸附的被结合端的被结合锥面上设计基米德螺旋沟槽段，打破原先大面积整面接触情况，从而降低表面张力。二是通过基米德螺旋沟槽段的设计，应用流体力学等原理，主轴高速旋转的时候将沟槽内附着的液体通过螺旋沟槽段和环形沟槽排出。三是基米德螺旋沟槽段的设计基米德螺旋沟槽段的设计相对回转轴中心对称，确保刀柄装于主轴上的后动平衡。
进一步设置：所述阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-Δ2)/αnΔ
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，α为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
通过采用上述技术方案，采用上述阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程，可有效的根据不用重量和形状的刀柄完成接触吸附的表面张力、排液及动平衡。
进一步设置：所述阿基米德螺旋沟槽段数量为3～6段，阿基米德螺旋沟槽段截面积为0.5024mm2～40.6944mm2。
通过采用上述技术方案，从刀柄所应用的不同转速场合，不同型号刀柄锥面上设计的沟槽数量不等，沟槽截面积不等，在常用刀柄的设计下，阿基米德螺旋沟槽段数量和截面积优选为上述值。
进一步设置：所述阿基米德螺旋沟槽段于凹陷底部至少形成一个导流面，该导流面横截面为弧形，所述导流面的两个侧面与被接合面表面的被接合面形成曲率连续。
通过采用上述技术方案，阿基米德螺旋沟槽段的底部为一个弧形导流面，当刀柄的锥部吸附在主轴内形成一定的表面张力，当主轴旋转时，被接合面表面在加工过程中具有一定的冷却液，随着主轴旋转的离心力渗透至阿基米德螺旋沟槽段内，阿基米德螺旋沟槽段的底部为弧形，随着离心力给沟槽内的冷却液附加一个力，因液体流动惯性，使得冷却液于沟槽内产生旋流，加速冷却液的排出，更进一步的避免吸附在主轴内的液膜的形成，解除表面张力。
所述阿基米德螺旋沟槽段于凹陷底部至少形成两个导流面，且分别为相互构成锐角的第一导流平面和第二导流平面；所述第一导流平面和第二导流平面的与被接合面表面的相接的被接合面形成曲率连续。
通过采用上述技术方案，阿基米德螺旋沟槽段的横截面可以为“V”形，至少具有两个侧壁，冷却液在高速旋转的离心作用力下，在两个侧壁上相互冲击，与存在沟槽段内的空气形成两相流动，底部是尖部，此状态下增大液相占有率，减小空气存在量，确定影响因素，更精准的计算在具有冷却液转态下所需的动平衡设计。
进一步设置：所述阿基米德螺旋沟槽段于凹陷底部至少形成三个导流面，且分别为相互垂直的第三导流平面、第四导流平面和第五导流平面，第四导流平面位于凹陷底处，第三导流平面和第五导流平面于第四导流平面两侧；所述第四导流平面、第五导流平面两平面与第三导流平面的被接合面形成曲率连续，所述第四导流平面、第五导流平面两平面与被接合面表面的相接的被接合面形成曲率连续。
通过采用上述技术方案，阿基米德螺旋沟槽段的横截面可以为“U”形，至少具有两个侧壁，冷却液在高速旋转的离心作用力下，在两个侧壁上相互冲击，冷却液在槽内受到的力先增大后减小，使得液体更容易在槽底这一区域积聚。随着离心力作用，冷却液在槽内的各个侧壁之间扭动流出，适合较大规格的刀柄和较大冷却需求的加工情况。
进一步设置：所述被接合端契合至主轴端部内，被接合面上跟部处的环形沟槽保持在主轴端部外侧。
通过采用上述技术方案，环形沟槽始终保持在外侧，便于冷却液的实时排出。
进一步设置：所述被接合端契合至主轴端部内的被接合面为光滑面。
通过采用上述技术方案，被接合面的粗糙度低，使得与主轴装配精度更高，高速旋转的工作条件下也不容易产生磨损和松动。
本发明的另一目的是提供一种数控机床用刀柄的加工方法，其制备出的刀柄具有去除刀柄吸附状态的表面张力进而不容易卡刀和撞刀的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种数控机床用刀柄的加工方法，包括以下步骤：
步骤1：取常规刀柄，并计算常规刀柄的重量、形状信息；
步骤2：根据上述信息计算所需加工的阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程；
步骤3：将常规刀柄通过工装轴线水平的安装至五轴铣削加工中心，该五轴铣削加工中心的刀具为直柄键槽铣刀，具备X轴、Y轴、Z轴自由度，夹持常规刀柄的所在工装至少具有一个自转自由度C轴；
步骤4：编入程序，利用铣刀按照预定位置进行划线；
步骤5：加工，铣刀绕Z轴旋转，以环形沟槽一端所在位置为起点，铣刀于X轴、Y轴、Z轴自由度运动，常规刀柄做转动C，通过X、Y、Z、C联动加工出阿基米德螺旋沟槽段。
进一步设置：所述步骤2中，所需加工的阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-△2)/αn△
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，α为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
通过采用上述技术方案，上述加工方法加工出的刀柄，具有基米德螺旋沟槽段，能够有效的防止刀柄粘附于主轴而卡刀，有效的降低刀柄与主轴锥口配合处的表面张力。工作时也具备良好的动平衡。
附图说明
图1是刀柄嵌设在主轴上的结构示意图；
图2是刀柄的结构示意图；
图3是阿基米德螺旋沟槽段的结构示意图一；
图4是阿基米德螺旋沟槽段的结构示意图二；
图5是阿基米德螺旋沟槽段的结构示意图三。
图中，10、中心回转轴；
100、主轴；101、拉刀机构；102、拉钉；
200、主体部；201、被接合端；202、刀具夹持端；203、被接合面；204、环形沟槽；205、阿基米德螺旋沟槽段；
300、导流面；301、第一导流平面；302、第二导流平面；303、第三导流平面；304、第四导流平面；305、第五导流平面；。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选具体实施方式：
一种数控机床用刀柄，如图1和图2所示，该刀柄具有主体部200，主体部200为筒状构造，形成中心回转轴10，该主体部200由钢材料制成。需要说明的是，在本具体实施方式的说明中，将刀柄的主体部200的中心回转轴10的指向方向称作“轴向”。在与轴向垂直的截面中，沿着以主体部200的中心回转轴10为中心点的圆弧的方向称作“周向”。将穿过主体部200的旋转中心的直径线的方向称作“径向”。
主体部200的轴向一端具有被接合端201，被接合端201被安装至主轴100上，主体部200的轴向另一端具有刀具夹持端202，刀具夹持端202、被接合端201和主体部200的轴线中心具有孔，形成供刀具冷却液在该孔内流动。刀具夹持端202安装的刀具穿设在该孔内。
主轴100上具备拉刀机构101，拉刀机构101安装于主轴100中心空腔内，被接合端201的孔内具有一拉钉102，拉钉102通过螺纹连接于被接合端201的中心位置，拉刀机构101与拉钉102相卡接，拉刀机构101与拉钉102相卡接属于公知的机构和连接方式，本实施方式不再赘述。
如图2所示，被接合端201包括以主体部200的中心回转轴10为中心点旋转的被接合面203，被接合面203上沿被接合端201的顶端侧自主体部200跟部形成锥状，被接合面203上沿主体部200跟部处设有环形沟槽204，被接合端201契合至主轴100端部时，被接合面203上跟部处的环形沟槽204保持在主轴100端部外侧。
被接合端201契合至主轴100端部内的被接合面203为光滑面，被接合端201契合至主轴100端部内，主轴100端部与被接合面203之间形成负压吸附状态。
被接合端201锥状的被接合面203上设置多组阿基米德螺旋沟槽段205，该螺旋沟槽段以主体部200中心回转轴10旋转对称。阿基米德螺旋沟槽段205一端贯通环形沟槽204，且另一端贯通被接合端201的轴向外端面。
此处，需要说明的是，不同型号刀柄设计阿基米德螺旋沟槽段205需考虑以下几个因素：
1、不同刀柄规格，接触面积大小不同，沟槽大小及数量不同；
2、不同刀柄规格，所应用的转速不同沟槽曲线形式及数量不同；
3、所有刀柄，沟槽设计应考虑刀柄装于主轴100上的后动平衡的问题，所以沟槽的设计需相对回转轴中心对称。
并经仿真分析。从刀柄所应用的不同转速场合，不同型号刀柄锥面上设计的优选值，本实施方式中为，阿基米德螺旋沟槽段205数量为3～6段，阿基米德螺旋沟槽段205截面积为0.5024mm2～40.6944mm2。
螺旋沟槽段的曲线形式结合阿基米德原理，并考虑上述因素，所需结合的影响因素为：
沟槽曲线方程f＝f(A，G，n，θ，F1，F2，F3，F4)
沟槽截面面积A的设计与液体表面张力以及可能流入沟槽液体量有关A＝f(α，R1，R2，Δ)
刀柄锥面与主轴锥口配合处的表面张力F1＝f(R1，R2，Δ，n，d)
主轴100旋转的时候，液体离心力F2＝f(R1，R2，Δ，n)
具体的，根据上述的影响因素，计算出阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-△2)/αnΔ
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，d为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
通过仿真分析，从不同型号的刀柄，应用转速6000rpm到100000rpm的场合，采用上述设计的刀柄，刀柄通过沟槽排除冷却液的效果达到最佳，不再形成较大的表面张力，不再出现卡刀情况，更不会出现撞刀，同时也确保了刀柄装于主轴100上的动平衡。
进一步的，阿基米德螺旋沟槽段205的成型结构具有多样性，本具体实施方式中，较为详细的说明三种优选的实施结构。
参考图3，阿基米德螺旋沟槽段205于凹陷底部至少形成一个导流面300，该导流面300横截面为弧形，导流面300的两个侧面与被接合面203表面的被接合面203形成曲率连续。当主轴100旋转时，被接合面203表面在加工过程中具有一定的冷却液，随着主轴100旋转的离心力渗透至阿基米德螺旋沟槽段205内，阿基米德螺旋沟槽段205的底部为弧形，随着离心力给沟槽内的冷却液附加一个力，因液体流动惯性，使得冷却液于沟槽内产生旋流，加速冷却液的排出，更进一步的避免吸附在主轴100内的液膜的形成，解除表面张力。
参考图4，阿基米德螺旋沟槽段205于凹陷底部至少形成两个导流面300，且分别为相互构成锐角的第一导流平面301和第二导流平面302，阿基米德螺旋沟槽段205的横截面为“V”形，第一导流平面301和第二导流平面302的与被接合面203表面的相接的被接合面203形成曲率连续。冷却液在高速旋转的离心作用力下，在第一导流平面301和第二导流平面302上相互冲击，与存在沟槽段内的空气形成两相流动，底部是尖部，此状态下增大液相占有率，减小空气存在量，确定影响因素，更精准的计算在具有冷却液转态下所需的动平衡设计。
参考图5，阿基米德螺旋沟槽段205于凹陷底部至少形成三个导流面300，且分别为相互垂直的第三导流平面303、第四导流平面304和第五导流平面305，第四导流平面304位于凹陷底处，第三导流平面303和第五导流平面305于第四导流平面304两侧，具体的，阿基米德螺旋沟槽段205的横截面为“U”形；第四导流平面304、第五导流平面305两平面与第三导流平面303的被接合面203形成曲率连续，第四导流平面304、第五导流平面305两平面与被接合面203表面的相接的被接合面203形成曲率连续。冷却液在高速旋转的离心作用力下，在两个侧壁上相互冲击，冷却液在槽内受到的力先增大后减小，使得液体更容易在槽底这一区域积聚。随着离心力作用，冷却液在槽内的各个侧壁之间扭动流出，适合较大规格的刀柄和较大冷却需求的加工情况。
第二种优选具体实施方式：该实施方式具体的说明第一种具体实施方式中所指的刀柄的加工方法。
一种数控机床用刀柄的加工方法，包括以下步骤：
步骤1：取常规刀柄，并计算常规刀柄的重量、形状信息；
步骤2：根据上述信息计算所需加工的阿基米德螺旋沟槽段205的曲线方程；
步骤3：将常规刀柄通过工装轴线水平的安装至五轴铣削加工中心，该五轴铣削加工中心的刀具为直柄键槽铣刀，具备X轴、Y轴、Z轴自由度，夹持常规刀柄的所在工装至少具有一个自转自由度C轴；
步骤4：编入程序，利用铣刀按照预定位置进行划线；
步骤5：加工，铣刀绕Z轴旋转，以环形沟槽204一端所在位置为起点，铣刀于X轴、Y轴、Z轴自由度运动，常规刀柄做转动C，通过X、Y、Z、C联动加工出阿基米德螺旋沟槽段205。
步骤2中，所需加工的阿基米德螺旋沟槽段的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-△2)/αn△
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，d为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种数控机床用刀柄，具有形成中心回转轴(10)的主体部(200)；
于主体部(200)一端由主轴(100)内的拉刀机构(101)通过刀柄上端的拉钉(102)实现对刀柄的拉紧固定的被接合端(201)；
与主体部(200)另一端且与被接合端(201)共线的刀具夹持端(202)；
所述被接合端(201)包括被契合至主轴(100)端部内形成负压吸附状态的被接合面(203)，被接合面(203)上沿被接合端(201)的顶端侧自主体部(200)跟部形成锥状，被接合面(203)上沿主体部(200)跟部处设有环形沟槽(204)；
其特征在于：于锥状的被接合面(203)上设置多组以主体部(200)中心回转轴(10)旋转对称的阿基米德螺旋沟槽段(205)，阿基米德螺旋沟槽段(205)一端贯通环形沟槽(204)，且另一端贯通被接合端(201)的轴向外端面。
2.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述阿基米德螺旋沟槽段(205)的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-Δ2)/αnΔ
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，α为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
3.根据权利要求1或2所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述阿基米德螺旋沟槽段(205)数量为3～6段，阿基米德螺旋沟槽段(205)截面积为0.5024mm2～40.6944mm2。
4.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述阿基米德螺旋沟槽段(205)于凹陷底部至少形成一个导流面(300)，该导流面(300)横截面为弧形，所述导流面(300)的两个侧面与被接合面(203)表面的被接合面(203)形成曲率连续。
5.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述阿基米德螺旋沟槽段(205)于凹陷底部至少形成两个导流面(300)，且分别为相互构成锐角的第一导流平面(301)和第二导流平面(302)；所述第一导流平面(301)和第二导流平面(302)的与被接合面(203)表面的相接的被接合面(203)形成曲率连续。
6.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述阿基米德螺旋沟槽段(205)于凹陷底部至少形成三个导流面(300)，且分别为相互垂直的第三导流平面(303)、第四导流平面(304)和第五导流平面(305)，第四导流平面(304)位于凹陷底处，第三导流平面(303)和第五导流平面(305)于第四导流平面(304)两侧；所述第四导流平面(304)、第五导流平面(305)两平面与第三导流平面(303)的被接合面(203)形成曲率连续，所述第四导流平面(304)、第五导流平面(305)两平面与被接合面(203)表面的相接的被接合面(203)形成曲率连续。
7.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述被接合端(201)契合至主轴(100)端部内，被接合面(203)上跟部处的环形沟槽(204)保持在主轴(100)端部外侧。
8.根据权利要求1所述的数控机床用刀柄，其特征在于：所述被接合端(201)契合至主轴(100)端部内的被接合面(203)为光滑面。
9.一种如权利要求1所述的数控机床用刀柄的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：取常规刀柄，并计算常规刀柄的重量、形状信息；
步骤2：根据上述信息计算所需加工的阿基米德螺旋沟槽段(205)的曲线方程；
步骤3：将常规刀柄通过工装轴线水平的安装至五轴铣削加工中心，该五轴铣削加工中心的刀具为直柄键槽铣刀，具备X轴、Y轴、Z轴自由度，夹持常规刀柄的所在工装至少具有一个自转自由度C轴；
步骤4：编入程序，利用铣刀按照预定位置进行划线；
步骤5：加工，铣刀绕Z轴旋转，以环形沟槽(204)一端所在位置为起点，铣刀于X轴、Y轴、Z轴自由度运动，常规刀柄做转动C，通过X、Y、Z、C联动加工出阿基米德螺旋沟槽段(205)。
10.根据权利要求9所述的数控机床用刀柄的加工方法，其特征在于：所述步骤2中，所需加工的阿基米德螺旋沟槽段(205)的曲线方程为：
f＝n(K2F2-K1F1)+G+K3F3+K4F4-αn2gA/θ
A＝π(R2+R1)(R2-R1)(4-Δ2)/αnΔ
r＝f(z)＝R1+Δ*z
F2＝I*n2(R2-R1)2/R1r
θ＝πnα/30+θ0
其中，z为离刀柄小端高度尺寸，θ0为曲线起始点切线与轴线的夹角，A为沟槽截面面积，θ为曲线切线与轴线的夹角，G为刀柄本身重力，F3为主轴松刀时的打刀力，F4为主轴松刀吹气作用在刀柄上的力，Δ为刀柄锥面锥度，α为液体表面张力系数，n为转速，R1为刀柄锥面小端半径，R2为刀柄锥面大端半径。
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|---|---|---|---|---|
| JPH09248727A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-09-22 | Nikken Kosakusho:Kk | 工具ホルダー |
| TW465420U (en) * | 2001-01-20 | 2001-11-21 | Kojex Machinery Ind Co Ltd | Three surfaces restricting structure for connection of tool shank and spindle |
| JP2005297162A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Nikken Kosakusho Works Ltd | 工具ホルダ |
| CN206351378U (zh) * | 2016-11-08 | 2017-07-25 | 燕山大学 | 一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄 |
| CN209140442U (zh) * | 2018-12-07 | 2019-07-23 | 河南山默精密机械有限公司 | 一种数控刀柄及数控机床 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09248727A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-09-22 | Nikken Kosakusho:Kk | 工具ホルダー |
| TW465420U (en) * | 2001-01-20 | 2001-11-21 | Kojex Machinery Ind Co Ltd | Three surfaces restricting structure for connection of tool shank and spindle |
| JP2005297162A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Nikken Kosakusho Works Ltd | 工具ホルダ |
| CN206351378U (zh) * | 2016-11-08 | 2017-07-25 | 燕山大学 | 一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄 |
| CN209140442U (zh) * | 2018-12-07 | 2019-07-23 | 河南山默精密机械有限公司 | 一种数控刀柄及数控机床 |
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Denomination of invention: Tool holders and machining methods for CNC machine tools Effective date of registration: 20231221 Granted publication date: 20230131 Pledgee: Shenzhen Rural Commercial Bank Co.,Ltd. (shenzhen Rural Commercial Bank) Pledgor: SHENZHEN JIUJIUBEN AUTOMATION EQUIPMENT CO.,LTD. Registration number: Y2023980073220 |