CN114871461A - 一种高精度刀柄组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度刀柄组件,包括刀柄本体、锁紧套筒和三棱夹头,所述三棱夹头中部设有圆形通槽,所述三棱夹头包括沿圆形通槽轴线方向依次设置的定位段、外环槽和卡接段,所述定位段外侧面整体呈正三棱台形状,所述定位段的三个侧面均为外凸的弧形面,所述定位段的三条侧棱位置均开有预留槽,所述刀柄本体设有与定位段相适配的定位槽,所述锁紧套筒内侧一端转动连接有环形转接套。本发明结构简单,对刀具的定位精度高,具有良好的自定心功能,三棱夹头从结构设计上还具有壁厚、高刚性的特点,因此具备良好的夹持力及较高的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,尤其涉及一种高精度刀柄组件。
背景技术
金属切削是金属成形工艺中的材料去除加成形方法,在当今的机械制造中仍占有很大的比例。金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具从待加工工件上切除多余的金属,并在控制生产率和成本的前提下,使工件得到符合设计和工艺要求的几何精度、尺寸精度和表面质量。刀柄组件一般包括刀柄本体、夹头和锁紧套筒,ER弹簧夹头是用来装置在钻、攻、铣床或加工中心主轴上的一种用来禁锢钻攻刀具或者是铣刀具的筒形夹头,也称ER弹簧夹头。近年来,机械零件日趋小型化,随之而来的对机械加工的精度要求也进一步提高,以前允许的10~20um(ISO 15488:2003精度要求)程度的跳动量也已经不能满足要求。现有产品ER弹簧夹头存在夹持力弱,定位精度及稳定性差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足,提供一种高精度刀柄组件。
本发明是通过以下技术方案予以实现:
一种高精度刀柄组件,包括刀柄本体及与其螺纹连接的锁紧套筒,其特征在于,还包括三棱夹头,所述三棱夹头中部设有圆形通槽,所述三棱夹头包括沿圆形通槽轴线方向依次设置的定位段、外环槽和卡接段,所述定位段外侧面整体呈正三棱台形状,从靠近卡接段至远离卡接段方向的定位段径向截面面积逐渐减小,所述定位段的三个侧面均为外凸的弧形面,所述定位段的三条侧棱位置均开有预留槽,所述刀柄本体设有与定位段相适配的定位槽,所述锁紧套筒内侧一端转动连接有环形转接套,所述卡接段卡接至环形转接套。
优选地,所述定位段每两条相邻侧棱所在平面与圆形通槽轴线的夹角均为六度。
优选地,所述环形转接套一端设有向内延伸的限位部,所述环形转接套内侧设有三个等角度分布的卡棱,当卡棱卡接至环形槽时,三棱夹头外端面抵接至环形转接套的限位部。
优选地,所述卡接段外侧为坡面,所述坡面从靠近定位段至远离定位段方向逐渐收缩。
优选地,所述环形转接套外周与锁紧套筒内侧面设有相对应的环形槽并嵌有多个滚珠,所述环形转接套外周在其环形槽两侧均设有第一密封槽并嵌有第一密封圈,所述刀柄本体安装刀具的一端设有螺纹部,刀柄本体在螺纹部一侧设有第二密封槽并嵌有第二密封圈。
优选地,所述预留槽一端延伸至靠近三棱夹头内端面位置,预留槽另一端延伸至靠近三棱夹头外端面位置。
优选地,刀具的夹持段与圆形通槽采用过盈配合。
优选地,所述刀具的夹持段与圆形通槽的过盈量为20-40μm。
优选地,所述三棱夹头内端面设有沉孔,所述沉孔直径大于圆形通槽直径,所述沉孔底面至三棱夹头外端面的距离与刀具的夹持段长度相同。
本发明的有益效果是:
本发明结构简单,三棱夹头定位段的三个弧形面相互配合对刀具轴线重复定位,定位精度高,具有良好的自定心功能,相对于ER弹簧夹头,三棱夹头与定位槽的接触面及三棱夹头与刀具的接触面均较大,且三棱夹头从结构设计上还具有壁厚、高刚性的特点,因此具备良好的夹持力及较高的稳定性,通过本发明,将刀具安装至刀柄本体后,刀具4倍直径处的跳动量能够控制在3um以下,从而保证刀具的刀刃可以稳定工作,防止因跳动量过大引起的刀具折损和刀具寿命缩短事件,同时由于三棱夹头的定位段径向截面非圆形,因此具有较好的扭矩传递性能和防松动特点;定位段相邻侧棱所在平面与圆形通槽轴线的夹角设置,保证了定位段的三个弧形面均匀受力,同时可避免定位段与定位槽发生自锁,便于工作人员对三棱夹头进行拆装;环形转接套便于对三棱夹头与刀柄本体进行组装和拆卸;卡接段的坡面便于将卡棱快速卡入环形槽;当刀具中心出水时,第一密封圈和第二密封圈可避免冷却液从锁紧套筒的两端溢出;预留槽的布置在使三棱夹头具有一定锁紧量的同时保证了其自身结构的稳定性;刀具的夹持段与圆形通槽采用过盈配合便于后续三棱夹头与刀柄本体的装配;通过调整沉孔深度和圆形通槽的直径能够使外侧面相同的三棱夹头适配不同的刀具,可降低开发成本。
附图说明
图1是本发明的爆炸结构示意图。
图2是本发明所述三棱夹头的一种视角结构示意图。
图3是本发明所述三棱夹头的另一视角结构示意图。
图4是本发明所述环形卡套的结构示意图。
图5是本发明所述锁紧套筒与刀柄本体的配合结构示意图。
图中:1、锁紧套筒;2、环形转接套;201、卡棱;202、限位部;3、三棱夹头;301、三棱夹头外端面;302、圆形通槽;303、卡接段;304、外环槽;305、定位段;306、预留槽;307、三棱夹头内端面;308、沉孔;4、定位槽;5、刀柄本体;6、滚珠;7、第一密封圈;8、第二密封圈。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图所示,本发明包括刀柄本体5及与其螺纹连接的锁紧套筒1,其特征在于,还包括三棱夹头3,所述三棱夹头中部设有圆形通槽302,用来夹持刀具的夹持段,所述三棱夹头包括沿圆形通槽302轴线方向依次设置的定位段305、外环槽304和卡接段303,所述定位段305外侧面整体呈正三棱台形状,从靠近卡接段303至远离卡接段303方向的定位段305径向截面面积逐渐减小,定位段305径向截面即为垂直于定位段305轴线的平面对定位段305的截面,所述定位段305的三个侧面均为外凸的弧形面,所述定位段305的三条侧棱位置均开有预留槽306,所述刀柄本体5设有与定位段305相适配的定位槽4,将定位段305抵接至定位槽4内时,三个弧形面相互配合对刀具轴线重复定位,定位精度高,具有良好的自定心功能,相对于ER弹簧夹头,三棱夹头与定位槽4的接触面及三棱夹头与刀具的接触面均较大,且三棱夹头从结构设计上还具有壁厚、高刚性的特点,因此具备良好的夹持力,具有较高的稳定性,同时由于三棱夹头的定位段305径向截面非圆形,因此具有较好的扭矩传递性能和防松动特点,所述锁紧套筒1内侧一端转动连接有环形转接套2,所述卡接段303卡接至环形转接套2,将锁紧套筒1旋紧至刀柄本体5时,通过转接套即可将三棱夹头的定位段305压紧至定位槽4。
所述定位段每两条相邻侧棱所在平面与圆形通槽轴线的夹角均为六度,在通过锁紧套筒将三棱夹头压向定位槽时,保证了定位段的三个弧形面均匀受力,同时可避免定位段与定位槽发生自锁,便于工作人员对三棱夹头进行拆装。
所述环形转接套2一端设有向内延伸的限位部202,所述环形转接套2内侧设有三个绕环形转接套轴线等角度分布的卡棱201,当卡棱201卡接至环形槽时,三棱夹头外端面301抵接至环形转接套2的限位部202,可以使三棱夹头稳定地卡接至环形转接套2,便于对三棱夹头与刀柄本体5进行组装和拆卸。
所述卡接段303外侧为坡面,所述坡面从靠近定位段305至远离定位段305方向逐渐向圆形通槽轴线方向收缩,便于将卡棱201快速卡入环形槽。
所述环形转接套外周与锁紧套筒内侧面设有相对应的环形槽并嵌有多个滚珠6,使环形转接套与锁紧套筒可以相对转动,且两者相对转动时具有较小的摩擦阻力,所述环形转接套外周在其环形槽两侧均设有第一密封槽并嵌有第一密封圈7,用于提高锁紧套筒与环形转接套间的密封性,所述刀柄本体安装刀具的一端设有螺纹部,刀柄本体在螺纹部一侧设有第二密封槽并嵌有第二密封圈8,用于提高锁紧套筒与刀柄本体间的密封性,当刀具中心出水时,第一密封圈和第二密封圈可避免冷却液从锁紧套筒的两端溢出。
所述预留槽306一端延伸至靠近三棱夹头内端面307位置,预留槽306另一端延伸至靠近三棱夹头外端面301位置,其中三棱夹头内端面307为定位段305远离卡接段303的端面,三棱夹头外端面301为卡接段303远离定位段305的端面,预留槽306未完全穿透三棱夹头内端面307和三棱夹头外端面301在使三棱夹头具有一定锁紧量的同时保证了其自身结构的稳定性。
刀具的夹持段与圆形通槽采用过盈配合且过盈量为20-40μm,此处的过盈量是指当圆形通槽未夹持刀具时,刀具的夹持段直径与圆形通槽直径的差值,当刀具的夹持段插入圆形通槽后,由于两者采用过盈配合,刀具与三棱夹头不会随意相对移动,便于后续三棱夹头与刀柄本体的装配。
所述三棱夹头内端面307设有沉孔308,所述沉孔308直径大于圆形通槽302直径,所述沉孔308底面至三棱夹头外端面301的距离与刀具的夹持段长度相同,通过调整沉孔308深度和圆形通槽302的直径可以适配不同的刀具,由于三棱夹头的外侧面未进行调整,因此刀柄本体5的定位槽4也无需做出调整,可降低开发成本。
本发明的工作原理是,对刀具进行装夹时,将三棱夹头的卡接段卡接至环形转接套,将刀具的装夹段插入圆形通槽,将三棱夹头的定位段插入刀柄本体的定位槽,将锁紧套筒旋紧至刀柄本体,定位槽的内侧面即可压紧定位段的外侧面,从而促使三棱夹头稳定地夹持刀具。本发明结构简单,三棱夹头定位段的三个弧形面相互配合对刀具轴线重复定位,定位精度高,具有良好的自定心功能,相对于ER弹簧夹头,三棱夹头与定位槽的接触面及三棱夹头与刀具的接触面均较大,且三棱夹头从结构设计上还具有壁厚、高刚性的特点,因此具备良好的夹持力及较高的稳定性,通过本发明,将刀具安装至刀柄本体后,刀具4倍直径处的跳动量能够控制在3μm以下,从而保证刀具的刀刃可以稳定工作,防止因跳动量过大引起的刀具折损和刀具寿命缩短事件,同时由于三棱夹头的定位段径向截面非圆形,因此具有较好的扭矩传递性能和防松动特点;定位段相邻侧棱所在平面与圆形通槽轴线的夹角设置,保证了定位段的三个弧形面均匀受力,同时可避免定位段与定位槽发生自锁,便于工作人员对三棱夹头进行拆装;环形转接套便于对三棱夹头与刀柄本体进行组装和拆卸;卡接段的坡面便于将卡棱快速卡入环形槽;当刀具中心出水时,第一密封圈和第二密封圈可避免冷却液从锁紧套筒的两端溢出;预留槽的布置在使三棱夹头具有一定锁紧量的同时保证了其自身结构的稳定性;刀具的夹持段与圆形通槽采用过盈配合便于后续三棱夹头与刀柄本体的装配;通过调整沉孔深度和圆形通槽的直径能够使外侧面相同的三棱夹头适配不同的刀具,可降低开发成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高精度刀柄组件,包括刀柄本体及与其螺纹连接的锁紧套筒,其特征在于,还包括三棱夹头,所述三棱夹头中部设有圆形通槽,所述三棱夹头包括沿圆形通槽轴线方向依次设置的定位段、外环槽和卡接段,所述定位段外侧面整体呈正三棱台形状,从靠近卡接段至远离卡接段方向的定位段径向截面面积逐渐减小,所述定位段的三个侧面均为外凸的弧形面,所述定位段的三条侧棱位置均开有预留槽,所述刀柄本体设有与定位段相适配的定位槽,所述锁紧套筒内侧一端转动连接有环形转接套,所述卡接段卡接至环形转接套。
2.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述定位段每两条相邻侧棱所在平面与圆形通槽轴线的夹角均为六度。
3.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述环形转接套一端设有向内延伸的限位部,所述环形转接套内侧设有三个等角度分布的卡棱,当卡棱卡接至环形槽时,三棱夹头外端面抵接至环形转接套的限位部。
4.根据权利要求3所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述卡接段外侧为坡面,所述坡面从靠近定位段至远离定位段方向逐渐收缩。
5.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述环形转接套外周与锁紧套筒内侧面设有相对应的环形槽并嵌有多个滚珠,所述环形转接套外周在其环形槽两侧均设有第一密封槽并嵌有第一密封圈,所述刀柄本体安装刀具的一端设有螺纹部,刀柄本体在螺纹部一侧设有第二密封槽并嵌有第二密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述预留槽一端延伸至靠近三棱夹头内端面位置,预留槽另一端延伸至靠近三棱夹头外端面位置。
7.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,刀具的夹持段与圆形通槽采用过盈配合。
8.根据权利要求7所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述刀具的夹持段与圆形通槽的过盈量为20-40μm。
9.根据权利要求1所述的一种高精度刀柄组件,其特征在于,所述三棱夹头内端面设有沉孔,所述沉孔直径大于圆形通槽直径,所述沉孔底面至三棱夹头外端面的距离与刀具的夹持段长度相同。
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