CN115464427A - 高精度重复定位组合数控刀柄 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高精度重复定位组合数控刀柄，属于数控刀柄技术领域，该数控刀柄，安装于机床主轴，包括刀柄本体、拉紧机构和弹性夹爪，所述第一安装槽内径小于所述第二安装槽内径，所述第二安装槽内径小于所述刀柄内孔内径，所述挤压部安装于所述机床主轴的安装孔内，所述螺纹部螺纹安装于所述第一安装槽，所述挤压部安装于所述第二安装槽，所述限位部外径大于所述挤压部外径，所述螺纹部贯穿于所述弹性夹爪，该刀柄优化改进非圆PSC内孔结构，使非圆内孔与螺钉重复定位稳定性，重复性得到了改善。
Description
技术领域
本发明涉及数控刀柄领域，具体而言，涉及一种高精度重复定位组合数控刀柄。
背景技术
现在应用的ISO 26623型号有PSC32，PSC40，PSC50，PSC63，PSC80接口的刀柄，型号大小应用范围小，有局限性。PSC连接口应用在直径
的范围，不能应用范围小于
的刀柄连接口上。对于PSC主轴应用来说，主要的夹紧机构有：机械弹簧，此种结构为过去几十年的传统方式；手动凸轮轴驱动，它主要应用在车削中心上的动力刀座上。
现有刀柄锁紧结构采用螺钉锁紧。由于螺钉螺纹装配配合间隙大，锁紧精度低，导致刀柄装配后精度变化不稳定，重复装配时装配精度不稳定。在几乎全部的工具系统联接结构中，通常都是依靠传动键来传递切削扭矩，这会在传动键上产生应力集中，而这样就会降低工具系统的使用寿命；传动键及键槽配合间隙。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种高精度重复定位组合数控刀柄，旨在改善现有的数控机床用刀柄定位精度不足，固定效果差，和安装繁琐的问题。
本发明是这样实现的：一种高精度重复定位组合数控刀柄，安装于机床主轴，包括刀柄本体、拉紧机构和弹性夹爪。
所述刀柄本体包括固定部与刀头，所述固定部设置有第一安装槽、刀柄内孔与第二安装槽，所述机床主轴包括主轴内锥孔，所述固定部安装于所述主轴内锥孔，所述第一安装槽内径小于所述第二安装槽内径，所述第二安装槽内径小于所述刀柄内孔内径；
所述拉紧机构包括螺纹部、挤压部与限位部，所述挤压部安装于所述机床主轴的安装孔内，所述螺纹部螺纹安装于所述第一安装槽，所述挤压部安装于所述第二安装槽，所述限位部外径大于所述挤压部外径；
所述弹性夹爪安装于所述刀柄内孔，所述螺纹部贯穿于所述弹性夹爪。
在本发明的一种优选技术方案中，所述固定部在所述主轴内锥孔内部的部分设置为三棱锥体。
在本发明的一种优选技术方案中，所述弹性夹爪为气体弹簧。
在本发明的一种优选技术方案中，所述限位部的一侧设置有连接槽，所述连接槽为内六角槽。
在本发明的一种优选技术方案中，所述固定部与所述主轴内锥孔之间设置有间隙，所述间隙为0.18-0.22mm。
在本发明的一种优选技术方案中，所述固定部有弹性钢材料构成。
在本发明的一种优选技术方案中，所述固定部为锥度为1∶20的类三棱锥结构。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种高精度重复定位组合数控刀柄，使用时，刀柄被安装到机床主轴上时，刀柄外锥面和主轴内锥孔完全贴合，依靠主轴中的拉紧机构将刀柄拉紧，使得刀柄端面和主轴端面最终实现接触。在拉紧的过程中，拉紧机构向后移动，拉紧机构头部的锥面会径向胀开弹性夹爪，使得夹爪的外锥面顶在刀柄内孔的圆弧面上，推动PSC刀柄向后移动，进而迫使刀柄空心类三棱锥体产生弹性变形，刀柄端面和主轴端面实现接触；卸下刀柄时，拉杆向前移动，弹性夹爪离开刀柄内孔圆弧面，拉杆前端触碰到刀柄，推出刀柄，继而实现卸刀。锥度孔可随孔形拉深紧定制，该刀柄优化改进非圆PSC内孔结构，使非圆内孔与螺钉重复定位稳定性，重复性得到了改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的高精度重复定位组合数控刀柄的连接结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的刀柄本体的结构示意图；
图3为本发明实施方式提供的机床主轴的结构示意图；
图4为本发明实施方式提供的拉紧机构的结构示意图；
图5为本发明实施方式提供的拉紧机构左视结构示意图。
图中：10、机床主轴；11、主轴内锥孔12、安装孔100、刀柄本体110、固定部111、第一安装槽112、刀柄内孔113、第二安装槽120、刀头200、拉紧机构210、螺纹部220、挤压部230、限位部231、连接槽300、弹性夹爪。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高精度重复定位组合数控刀柄，安装于机床主轴10，包括刀柄本体100、拉紧机构200与弹性夹爪300。
请参阅图2和图3，刀柄本体100包括固定部110与刀头120，固定部110设置有第一安装槽111、刀柄内孔112与第二安装槽113，机床主轴10包括主轴内锥孔11，固定部110安装于主轴内锥孔11，固定部110与主轴内锥孔11之间设置有间隙，间隙为0.18-0.22mm，固定部110有弹性钢材料构成，第一安装槽111内径小于第二安装槽113内径，第二安装槽113内径小于刀柄内孔112内径。
在一些具体的实施方案中，固定部110在主轴内锥孔11内部的部分设置为三棱锥体。固定部110为锥度为1∶20的类三棱锥结构。在实际使用时，相位误差(尤其是在车削加工的中心高方面更为明显)会使得定位精度下降，工具系统采用类三棱锥面，不需要驱动键来传递扭矩，这样就不会出现常说的卡顿声，这对车削工序非常重要；PSC工具系统切削扭矩分布均匀，这会提高其扭转刚性。而且因为120的小锥度，该联接结构的自锁力远大于其它结构的自锁力，更具可靠性。
请参阅图4和图5，拉紧机构200包括螺纹部210、挤压部220与限位部230，挤压部220安装于机床主轴10的安装孔12内，螺纹部210螺纹安装于第一安装槽111，挤压部220安装于第二安装槽113，限位部230外径大于挤压部220外径。
弹性夹爪300安装于刀柄内孔112，螺纹部210贯穿于弹性夹爪300，弹性夹爪300为气体弹簧。气体弹簧，是一种专门针对PSC主轴的解决方案。它内部具有加注了氮气的气缸，这会提高拉刀力。另外气体弹簧在工作一百万次后，夹紧力最多才降低10％，而机械弹簧的夹紧力则会降低约30％至50％液压夹紧，它不但提供了最大的夹紧力，而且使用寿命长。在高速切削过程中，主轴转速越高，主轴内锥孔倒喇叭口开放越大，刀柄则会因为拉钉的作用逐渐向主轴锥孔里面蠕移。对于PSC主轴来说，转速越高，这类三棱锥在离心力的作用下向外胀的越大，刀柄在拉钉作用下能与主轴同步结合、保持足够的接触压力，这有利于切6削。HSK40刀柄在25000min的情况下，刀柄与主轴丧失了63％的接触面。此时刀柄向主轴里面缩进32m。为了补偿，主轴内锥孔大径要小于标准的1，拉紧力则要增加15KN。在4000min时，其他双拘束形式刀柄才失去了16％的接触面。
在一些具体的实施方案中，限位部230的一侧设置有连接槽231，连接槽231为内六角槽。便于通过工具对拉紧机构200进行转动。
工作原理：刀柄本体100被安装到机床主轴10上时，刀柄外锥面和主轴内锥孔贴合，刀柄端面和主轴端面之间还存在约0.2mm的间隙，为了消除这个间隙，需要依靠主轴中的拉紧机构200将刀柄拉紧，使得刀柄端面和主轴端面最终实现接触。在拉紧拉紧机构200的过程中，转动限位部230,拉杆向后移动，挤压部220会挤压胀开弹性夹爪300，使得弹性夹爪300的外锥面顶在刀柄内孔112的圆弧面上，推动刀柄本体100向后移动，进而迫使刀柄本体200空心类三棱锥体产生弹性变形，刀柄端面和主轴端面实现接触；卸下刀柄时，拉紧机构200向前移动，弹性夹爪300离开刀柄内孔圆弧面，拉紧机构200前端触碰到刀柄本体100，推出刀柄，继而实现卸刀。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高精度重复定位组合数控刀柄，安装于机床主轴(10)，其特征在于，包括：
刀柄本体(100)，所述刀柄本体(100)包括固定部(110)与刀头(120)，所述固定部(110)设置有第一安装槽(111)、刀柄内孔(112)与第二安装槽(113)，所述机床主轴(10)包括主轴内锥孔(11)，所述固定部(110)安装于所述主轴内锥孔(11)，所述第一安装槽(111)内径小于所述第二安装槽(113)内径，所述第二安装槽(113)内径小于所述刀柄内孔(112)内径；
拉紧机构(200)，所述拉紧机构(200)包括螺纹部(210)、挤压部(220)与限位部(230)，所述挤压部(220)安装于所述机床主轴(10)的安装孔(12)内，所述螺纹部(210)螺纹安装于所述第一安装槽(111)，所述挤压部(220)安装于所述第二安装槽(113)，所述限位部(230)外径大于所述挤压部(220)外径；
弹性夹爪(300)，所述弹性夹爪(300)安装于所述刀柄内孔(112)，所述螺纹部(210)贯穿于所述弹性夹爪(300)。
2.根据权利要求1所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述固定部(110)在所述主轴内锥孔(11)内部的部分设置为三棱锥体。
3.根据权利要求1所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述弹性夹爪(300)为气体弹簧。
4.根据权利要求1所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述限位部(230)的一侧设置有连接槽(231)，所述连接槽(231)为内六角槽。
5.根据权利要求1所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述固定部(110)与所述主轴内锥孔(11)之间设置有间隙，所述间隙为0.18-0.22mm。
6.根据权利要求1所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述固定部(110)有弹性钢材料构成。
7.根据权利要求2所述的高精度重复定位组合数控刀柄，其特征在于，所述固定部(110)为锥度为1∶20的类三棱锥结构。
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