CN206351378U - 一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄，其特征是：双面定位、7:24锥度的结构，刀柄本体采用实心结构，其刀柄本体柄部为圆柱体和锥体的组合，在该复合体上安装的带外锥面的锥套开有整周螺旋缝，锥套大端与刀柄本体的法兰端面之间设有蝶形弹簧，锥套小端通过拧在刀柄本体柄部上的细牙锁母定位和夹紧，螺旋锥套1‑4与碟形弹簧1‑5的配合使用，利用螺旋锥套1‑4的收缩性来弥补高速下锥套‑刀柄本体柄部之间的间隙，利用螺旋锥套在碟形弹簧作用下的轴向位移来弥补高速下锥套‑主轴之间的间隙。该刀柄解决了因高速离心力的作用导致3LOCK刀柄锥套直缝缝隙动态变化，无法保证动平衡精度的问题，更适合高速加工。
Description
技术领域
本实用新型属于机械加工领域，特别涉及一种应用于高速加工的刀柄。
背景技术
高速加工技术可有效的提高加工表面质量和刀具寿命、减小切削力、降低切削温度、提高加工效率以及可加工各种难加工材料等特性，对机械制造业快速发展有着极其重要的意义。高速加工工具系统主要是指机床主轴与刀具的连接系统，由主轴、刀柄、刀具、夹头和夹紧机构等组成，其核心是连接刀柄。传统的BT工具系统多年来应用广泛。但是在高速条件下，由于离心力的作用，BT工具系统的定位精度和联接刚度明显下降。在拉刀力的作用下，刀具的轴向位置发生变化，因而影响加工精度，无法满足高速加工的要求。为了适应高速切削加工对工具系统的要求，美国、德国、日本等发达国家先后开发出了各种先进的高速刀柄和工具系统。主要分为两种类型，一种是替代型设计，一种是改进型设计。替代型设计主要有：德国HSK刀柄、美国KM刀柄、瑞典CAPTO刀柄、日本NC5刀柄等。改进型设计主要有：日本的BIG-PLUS刀柄、SHOWA D-F-C刀柄和3LOCK刀柄等。
SHOWA D-F-C刀柄将锥柄分为了圆柱柄体和锥套两部分，锥套端面设有碟形弹簧。高速转动下，锥套沿轴向运动来弥补锥套与主轴之间的径向间隙。但是高速转动下，由于锥套与圆柱柄之间出现新的间隙，所以这种刀柄在高速加工下径向刚度仍然较差。
为了解决这一问题，日本的株式会社日研所开发了3LOCK刀柄，柄体为圆柱体和锥套的组合，柄体外配有开缝锥套，锥套端面与柄体法兰面之间设有碟形弹簧，并使用锁母，对锥套进行定位与锁紧。3LOCK刀柄不但具有SHOWA D-F-C刀柄的优点，在碟形弹簧的作用下，由于锥套开有缝隙，锥套内径会收缩，因此消除了高速下锥套与柄体之间产生的间隙。
但3LOCK在高速加工时，由于锥套开有直缝，无法保证动平衡精度。动平衡精度过低，会影响工件的加工精度和表面质量，也会影响主轴轴承和刀具的使用寿命。
针对这一问题，本实用新型结合3LOCK刀柄的结构特点，改变锥套缝隙的形状，解决3LOCK刀柄在高速下动平衡精度低的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种螺旋锥套自动补偿离心膨胀高速刀柄，锥套开有整周螺旋缝，可在周向方向上进行收缩和扩张。相比于3LOCK刀柄，动平衡精度明显提高，更适合高速加工。
本实用新型刀柄与3LOCK刀柄结构相同，不同点在于锥套开缝形状：该刀柄锥套开缝形式为整周螺旋缝，而3LOCK刀柄锥套的开缝形式为直缝。该刀柄采用的是7/24的长锥实心设计，刀柄分为刀柄本体1-6和螺旋锥套1-4两个部分。夹紧时端面和锥面同时接触实现两面夹紧。
本实用新型刀柄主要由细牙锁母1-2、螺旋锥套1-3、碟形弹簧1-4以及刀柄本体1-6四部分组成(如图1所示)。刀柄本体柄部为圆柱体和锥体的组合，在该复合体上安装的带外锥面的锥套开有整周螺旋缝，锥套大端与刀柄本体的法兰端面之间设有蝶形弹簧，锥套小端通过拧在刀柄本体柄部上的细牙锁母定位和夹紧。刀柄本体柄部部分采用实心结构，并且根据标准拉钉结构设置安装拉钉的螺纹孔。在刀柄本体的法兰端面上，加工有用于安放碟形弹簧的沟槽。碟形弹簧采用非标准件，需保证具有足够的弹性模量。细牙锁母也同样采用非标准件，细牙锁母内孔有和刀柄本体柄部部分配合的螺纹，外圆具有7:24锥度，用于与主轴内孔配合。
当高速旋转因离心力致使锥孔扩张时，在碟形弹簧的作用下，锥套产生轴向位移，补偿锥套外锥面与主轴锥孔之间的径向间隙，确保径向精度。同时由于离心力的作用锥套和刀柄本体柄部之间也会出现间隙，在碟形弹簧的轴向作用下，锥套发生径向收缩来补偿锥套内孔和刀柄本体柄部之间出现的间隙。
安装好碟形弹簧以后，将螺旋锥套和细牙锁母先后安装。细牙锁母的目的在于对螺旋锥套的定位与锁紧。
本发明专利具有如下优点：
1.本发明保留了3LOCK刀柄的结构特点，与现有的7：24锥度主轴具有良好的互换性能。
2.本发明为实心结构，实心结构可以使得本刀柄的抗高频颤振能力优于短锥空心结构刀柄。
3.螺旋锥套结构的使用，不仅解决了SHOWA D-F-C刀柄和3LOCK刀柄的缺点，更兼具有二者的优点，能达到更高的动平衡精度，更适合于高速加工。
附图说明
图1为本实用新型刀柄-主轴主视示意图。
图2为本实用新型螺旋锥套的右视示意图。
图3为本实用新型螺旋锥套的主视示意图。
具体实施方式
如图1所示分别为主轴1-1、拉钉1-2、细牙锁母1-3、螺旋锥套1-4、碟形弹簧1-5和刀柄柄体1-6。具体安装时，首先将刀柄装入主轴1-1，刀柄锥面(螺旋锥套1-4)与主轴锥面重合，此时刀柄本体法兰端面与主轴端面之间依然留有部分间隙。在拉钉1-2的拉刀力作用下刀柄本体继续向主轴内部移动。此时碟形弹簧1-5受到刀柄本体柄部和螺旋锥套1-4的两侧压力，在此压力作用下发生弹性变形，储存一定的弹性势能。这时螺旋锥套1-4和细牙锁母1-3接触端分开，二者之间出现一定的间隙。在拉钉拉紧力作用下，最终刀柄本体的法兰端面和主轴的端面接触，完成安装。
如图2、图3所示分别为螺旋锥套的右视、主视示意图。锥套上开缝的形式为整周螺旋缝，装入刀柄后，将锥套沿径向慢慢撑开。此时锥套的内、外径都会增大，增大了锥套圆周方向上的弹性。最后对锥套内孔和外锥面进行磨削加工，保证其内孔、外锥面的尺寸精度和粗糙度的要求。
高速加工时，在离心力的作用下主轴内孔、螺旋锥套、刀柄本体柄部都发生不同程度的弹性膨胀，其中主轴内锥面的膨胀量大于螺旋锥套的膨胀量大于刀柄本体柄部的膨胀量。因此在主轴内孔和螺旋锥套外锥面之间、螺旋锥套内孔和刀柄本体柄部之间产生间隙。此时，由于之前碟形弹簧储存一定的弹性势能，碟形弹簧推动螺旋锥套轴向移动来补偿主轴内锥面与螺旋锥套外锥面的间隙，保证螺旋锥套与主轴的紧密接触，确保一定的接触应力。同时，螺旋锥套在此接触应力下发生径向收缩，内径减小，补偿螺旋锥套内孔与刀柄本体柄部之间的间隙。因为锥套开有整周螺旋缝，缝隙大小可在整周变化，相比于3LOCK刀柄开有直缝的锥套，有更高的动平衡精度，更适合高速加工。
Claims (2)
1.一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄，其特征在于：该刀柄为实心长锥刀柄，其锥面锥度为7:24，刀柄分为刀柄本体1-6和螺旋锥套1-4两个部分，其中刀柄本体柄部为圆柱体和锥体的组合，在该刀柄本体柄部上配有锥套，锥套内孔同样为圆柱体与椎体组合并与刀柄本体柄部配合，外锥面与主轴内孔配合，在锥套表面开有整周螺旋缝，锥套大端与刀柄本体的法兰端面之间设有蝶形弹簧，锥套小端通过拧在刀柄本体柄部的细牙锁母定位和夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种利用螺旋锥套自动补偿离心膨胀的高速刀柄，其特征为：锥套开缝形式为整周螺旋缝，螺旋缝从锥套小端开到锥套大端，从小端看，螺旋方向为右旋。
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