CN207710396U - 一种机床刀柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机床刀柄，该机床刀柄包括刀柄本体，刀柄本体的一端用于与主轴连接，刀柄本体的另一端用于与刀具连接，刀柄本体包括主轴连接部，该主轴连接部包括用于与机床主轴锥孔配合的锥柄部，该锥柄部沿其轴向开有第一内锥孔，锥柄部的外侧面与第一内锥孔的内侧面构成薄壁结构，该薄壁结构的厚度范围为1.5～2.1mm。通过在锥柄部内开设第一内锥孔，使得该锥柄部成为空心结构，以便使刀柄的整体质量减轻，从而提高刀柄转速；在高速转动的工作条件下，由于较薄的薄壁结构，使得刀具与机床主轴的贴合性更好，在高速转动的工作条件下，锥柄部的离心膨胀量大于主轴前端锥孔的离心膨胀量，由此增大了刀柄的连接刚度。

Description

一种机床刀柄

技术领域

本实用新型涉及一种刀柄，尤其涉及一种机床刀柄。

背景技术

随着科学技术的快速发展，目前机械加工行业针对产品的加工生产主要呈高精度高效率高质量的趋势，以使用主轴单元的数控机床为代表，机床设备主要向着超高速、高精度方向发展。随着数控机床的切削速度的提高，对刀柄的质量及性能的要求也越来越高。但传统的刀柄在满足高速加工的同时，无法达到较高的系统刚度。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种机床刀柄，这种刀柄可以提高转速、与主轴的贴合性更好，可增大与主轴的连接刚度。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种机床刀柄，包括刀柄本体，所述刀柄本体的一端用于与主轴连接，所述刀柄本体的另一端用于与刀具连接，所述刀柄本体包括主轴连接部，所述主轴连接部包括用于与机床主轴锥孔配合的锥柄部，所述锥柄部沿其轴向开有第一内锥孔，锥柄部的外侧面与第一内锥孔的内侧面构成薄壁结构，所述薄壁结构的厚度范围为1.5～2.1mm。

进一步地，所述锥柄部的一端设有法兰，所述法兰靠近所述锥柄部的端面用于与机床主轴端面贴合定位，锥柄部的外侧面用于与机床主轴的锥孔贴合定位，所述法兰靠近所述锥柄部的端面的平面度为0.001mm，所述锥柄部的外侧面及第一内锥孔的锥度均为7:24。

进一步地，所述锥柄部的另一端设有第一拉钉，所述第一拉钉与所述锥柄部一体成型。

进一步地，所述第一拉钉沿其轴向开有通孔，所述通孔与所述第一内锥孔连通。

进一步地，所述锥柄部的另一端设有螺纹孔，所述螺纹孔用于与外界的第二拉钉配合。

进一步地，所述法兰远离锥柄部的一端设有刀柄连接头，所述刀柄连接头沿其轴向开有第二内锥孔。

进一步地，所述刀柄本体还包括刀具夹筒，所述刀具夹筒与所述第二内锥孔配合，所述刀具夹筒的外侧面设置成锥面，所述锥面与所述第二内锥孔的斜面角度可以为8°、10°、12°、16°。

进一步地，所述刀柄本体还包括螺帽，所述螺帽通过螺纹结构连接于所述刀柄连接头与所述刀具夹筒的外侧面。

进一步地，所述刀具夹筒沿其轴向设有第一连接孔，所述第一连接孔与所述第一内锥孔连通。

进一步地，所述法兰远离锥柄部的一端设有刀具连接部，所述刀具连接部与所述主轴连接部一体成型，所述刀具连接部沿其轴向设有第二连接孔，所述第二连接孔与所述第一内锥孔连通。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的一种机床刀柄，通过在锥柄部内开设第一内锥孔，使得该锥柄部成为空心结构，以便使刀柄的整体质量减轻，从而提高刀柄转速；而锥柄部的外侧面与第一内锥孔的内侧面构成薄壁结构，该薄壁结构的厚度范围为 1.5～2.1mm，在高速转动的工作条件下，由于较薄的薄壁结构，使得刀具与机床主轴的贴合性更好，在高速转动的工作条件下，锥柄部的离心膨胀量大于主轴前端锥孔的离心膨胀量，由此增大了刀柄的连接刚度。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的一种机床刀柄的结构示意图；

图2为图1所示刀柄的双面定位结构与机床主轴的定位原理图；

图3为本实用新型第二实施例的一种机床刀柄的结构示意图；

图4为本实用新型第三实施例的一种机床刀柄的结构示意图。

图中：100、刀柄本体；1、主轴连接部；11、锥柄部；111、第一内锥孔； 12、第一拉钉；120、螺纹孔；121、通孔；13、法兰；200、刀具连接部；201、第二连接孔；2、刀柄连接头；21、第二内锥孔；3、螺帽；4、刀具夹筒；41、第一连接孔，第二拉钉；5、主轴；6、第二拉钉。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，为本实用新型第一实施例的一种机床刀柄，该机床刀柄包括刀柄本体100，该刀柄本体100的一端用于与主轴5连接，该刀柄本体100的另一端用于与刀具连接，该刀柄本体100包括主轴连接部1，该刀柄本体100还包括螺帽3及刀具夹筒4，该主轴连接部1包括锥柄部11、第一拉钉12及法兰13，该锥柄部11用于与机床主轴锥孔配合，为了提高刀柄的适用转速，该锥柄部11 沿其轴向开有第一内锥孔111，锥柄部11的外侧面与第一内锥孔111的内侧面构成薄壁结构，该薄壁结构的厚度h范围为1.5～2.1mm。

经过仿真及一系列的试验得到：

在静载状态下，具有厚度h范围为1.5～2.1mm的薄壁结构的机床刀柄与主轴锥孔的接触率为85％。

在主轴5高速旋转状态下，由于主轴锥孔在离心力作用下出现“喇叭孔”现象，各不同结构试验刀柄当量接触率随之变动，经测算结果如下：

接触性测算：具有厚度h范围为1.5～2.1mm的薄壁结构的机床刀柄在高速状态下与主轴锥孔接触率约为82％，而常规实体刀柄接触率损失严重，仅为56％。

刚度测算：具有厚度h范围为1.5～2.1mm的薄壁结构的机床刀柄在高速状态下径向刚度为110N/mm；而常规结构刀柄径向刚度为76N/mm。

动刚度测算：

以刀具前端弯曲量(刀柄悬伸端与主轴轴线偏移量)来恒定其动刚性条件之一，相同轴径、相同伸出量且高转速状态下，常规刀柄的弯曲量为具有厚度为具有厚度h范围为1.5～2.1mm的薄壁结构的机床刀柄弯曲量的1.42倍。

具有厚度h范围为1.5～2.1mm的薄壁结构的机床刀柄轴远端(装夹直径4 倍径处)跳动为≤0.005mm；常规刀柄轴远端跳动≥0.01mm。

由试验结果可知，本实用新型的一种机床刀柄，通过在锥柄部11内开设第一内锥孔111，使得该锥柄部11成为空心结构，以便使刀柄的整体质量减轻，并提高该部分的离心膨胀率，大大提高了刀柄转速适应能力；而锥柄部11的外侧面与第一内锥孔111的内侧面构成薄壁结构，该薄壁结构的厚度h范围为 1.5～2.1mm，在高速转动的工作条件下，由于较薄的薄壁结构，使得刀具与机床主轴5的贴合性更好，而在高速转动的工作条件下，锥柄部11的离心膨胀量大于主轴5前端锥孔的离心膨胀量，提高了刀柄的连接刚度以及刀柄的稳定性。

进一步地，锥柄部11的一端设有法兰13，该法兰13靠近锥柄部11的端面用于与机床主轴5的端面贴合定位，锥柄部11的外侧面用于与机床主轴5的锥孔贴合定位，法兰13靠近锥柄部11的端面的平面度为0.001mm，锥柄部11的外侧面及第一内锥孔111的锥度均为7:24。本实用新型通过设置特殊的双面定位结构，不仅修正了刀柄及夹紧机构的质心偏离还直接加强了刀柄与主轴5的连接刚度及稳定性；该双面定位结构与机床主轴5的定位原理如图2所示。

进一步地，为了提高刀柄的使用寿命、减小装配精度误差以及使用精度(，该锥柄部11与第一拉钉12一体成型。

进一步地，为了便于冷却刀具，第一拉钉12沿其轴向开有通孔121，该通孔121与第一内锥孔111连通。

进一步地，法兰13远离锥柄部11的一端设有刀柄连接头2，该刀柄连接头 2与螺帽3螺纹连接。该刀柄连接头2沿其轴向开有第二内锥孔21，该第二内锥孔21与刀具夹筒4配合。刀具夹筒4的外侧面设置成锥面，为了使刀柄连接头2与刀具夹筒4可靠连接，并且使得该刀柄对于刀具的夹持力更大，夹持精度更高，该锥面与第二内锥孔21的斜面角度A可以为8°、10°、12°、16°。

进一步地，刀具夹筒4沿其轴向设有第一连接孔41，该第一连接孔41用于与刀具配合，为了提高刀具、刀具夹筒4与主轴连接部1的连接刚度，通过螺纹将螺帽3连接在刀柄连接头2与刀具夹筒4的外侧面，使用螺帽3锁紧刀具，以方便拆换刀具；第一连接孔41与第一内锥孔111连通，以便冷却刀具。

如图3所示，为本实用新型第二实施例的一种机床刀柄，该刀柄与第一实施例的一种机床刀柄的区别在于：锥柄部11远离法兰13的一端沿其轴向设有螺纹孔120，该螺纹孔120用于与外界的第二拉钉6配合，以便将刀柄卡接在机床主轴5上，该第二拉钉6仅在将刀柄与主轴5连接时使用。

如图4所示，为本实用新型第三实施例的一种机床刀柄，该刀柄与第一实施例的一种机床刀柄的区别在于：刀柄本体100包括主轴连接部1及刀具连接部200。具体地，法兰13远离锥柄部11的一端设有刀具连接部200，该刀具连接部200与主轴连接部1一体成型，该刀具连接部200沿其轴向设有第二连接孔201，该第二连接孔201通过热胀冷缩原理连接刀具，该第二连接孔201用于与刀具配合(第二连接孔201与刀具的配合为过盈配合，通过热膨胀原理，在加热到一定温度时，第二连接孔201受热膨胀与刀具配合转变为间隙配合，装刀后冷却至常温，届时第二连接孔201通过过盈力连接刀具。)，为了方便冷却刀具，该第二连接孔201与第一内锥孔111连通。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种机床刀柄，包括刀柄本体，所述刀柄本体的一端用于与主轴连接，所述刀柄本体的另一端用于与刀具连接，其特征在于：所述刀柄本体包括主轴连接部，所述主轴连接部包括用于与机床主轴锥孔配合的锥柄部，所述锥柄部沿其轴向开有第一内锥孔，锥柄部的外侧面与第一内锥孔的内侧面构成薄壁结构，所述薄壁结构的厚度范围为1.5～2.1mm。

2.如权利要求1所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述锥柄部的一端设有法兰，所述法兰靠近所述锥柄部的端面用于与机床主轴端面贴合定位，锥柄部的外侧面用于与机床主轴的锥孔贴合定位，所述法兰靠近所述锥柄部的端面的平面度为0.001mm，所述锥柄部的外侧面及第一内锥孔的锥度均为7:24。

3.如权利要求2所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述锥柄部的另一端设有第一拉钉，所述第一拉钉与所述锥柄部一体成型。

4.如权利要求3所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述第一拉钉沿其轴向开有通孔，所述通孔与所述第一内锥孔连通。

5.如权利要求2所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述锥柄部的另一端设有螺纹孔，所述螺纹孔用于与外界的第二拉钉配合。

6.如权利要求2-5任一项所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述法兰远离锥柄部的一端设有刀柄连接头，所述刀柄连接头沿其轴向开有第二内锥孔。

7.如权利要求6所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述刀柄本体还包括刀具夹筒，所述刀具夹筒与所述第二内锥孔配合，所述刀具夹筒的外侧面设置成锥面，所述锥面与所述第二内锥孔的斜面角度可以为8°、10°、12°、16°。

8.如权利要求7所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述刀柄本体还包括螺帽，所述螺帽通过螺纹结构连接于所述刀柄连接头与所述刀具夹筒的外侧面。

9.如权利要求8所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述刀具夹筒沿其轴向设有第一连接孔，所述第一连接孔与所述第一内锥孔连通。

10.如权利要求2-5任一项所述的一种机床刀柄，其特征在于：所述法兰远离锥柄部的一端设有刀具连接部，所述刀具连接部与所述主轴连接部一体成型，所述刀具连接部沿其轴向设有第二连接孔，所述第二连接孔与所述第一内锥孔连通。