CN107639246A - 一种刀具连接机构以及具有该连接机构的刀具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于刀具的连接机构，所述刀具包括刀头、刀柄，所述刀头包括连接部和切削部，所述刀柄包括连接套筒，所述连接机构包括所述刀头上设置的阶梯形连接部，所述刀柄上设置的连接套筒和用于固定连接刀头与刀柄的锁紧件，在安装刀头与刀柄时，只需要将所述连接部安装于所述连接套筒中，再用锁紧件锁紧刀头与刀柄。在拆卸刀头时，旋出锁紧件，即可将刀头从刀柄中取出。使用本申请提供的连接机构，极大地简化了更换刀头的操作，实现刀柄在机床上在线更换刀头，避免更换刀头时需要将刀柄从机床上拆卸的麻烦。

Description

一种刀具连接机构以及具有该连接机构的刀具

技术领域

本申请涉及刀具加工技术领域，具体涉及一种刀具连接机构以及具有该机构的刀具。

背景技术

用于切削的刀具包括刀头和刀柄，其中，刀头包括切削部和连接部，刀头通过连接部固定安装于刀柄上，再将刀柄固定安装于机床上，通过机床上机械手的转动和移动带动刀头转动和移动，从而对待加工工件进行切削加工。

通常在刀头和刀柄中心分别沿轴向开设刀头安装孔和刀柄安装孔，通过在刀头安装孔和刀柄安装孔中设置双头螺杆将刀头固定安装于刀柄上，因此，在装卸刀头时，需要把螺丝刀从刀柄与机床连接的一端伸入刀头与刀柄的连接端，操控旋紧或者旋松双头螺钉，实现刀头的装卸。需要更换刀头时需要将刀柄从机床上拆卸下来，再更换刀头，刀头更换完毕后再把刀柄安装于机床上。因此，在更换刀头时，不仅刀头与刀柄之间的装卸不便，而且，还需要刀柄与机床之间的装卸。

发明内容

本申请提供一种刀具连接机构以及具有该连接机构的刀具。具有该连接机构的刀头与刀柄可在刀柄固定安装于机床上的状态下进行装卸，而不需要将刀柄从机床上拆卸下来，即，实现刀头的便捷安装，以解决切削刀具在更换刀头时装卸不便的问题。

本申请提供以下几个方面：

第一方面，本申请提供一种连接机构，所述连接机构用于刀具，所述刀具包括刀头1、刀柄2，所述刀头1包括连接部11和切削部12，所述刀柄2包括连接套筒21，所述连接机构包括所述刀头1上设置的阶梯形连接部11，所述刀柄2上设置的连接套筒21和用于固定连接刀头1与刀柄2的锁紧件3，

所述连接部11包括圆台形锁紧部111和设置于所述锁紧部111端面上并且与所述圆台形锁紧部111同轴的转接键112；

在所述锁紧部111的外壁上沿所述锁紧部111的周向开设有锁紧槽1111；

沿所述连接套筒的轴向由所述连接套筒端面211向其内部开设有与所述连接套筒同轴的阶梯形沉孔，所述阶梯形沉孔包括锁紧孔2111和转接孔2112；

在所述连接套筒21的筒壁上开设有与所述锁紧槽1111相对应的锁紧件安装孔212。

在一种可实现的方式中，所述锁紧部111的锥度为1:3～7；和/或

所述锁紧部111的底面直径R2是切削部12底面直径R1的2/5～4/5。

在一种可实现的方式中，所述锁紧槽1111为沿所述锁紧部111的周向开设的环形槽。

在一种可实现的方式中，所述环形槽包括锁紧槽避空面1112、锁紧槽锁紧面1114和锁紧槽底1115，其中，

所述锁紧槽避空面1112靠近切削部12，其母线为直线，

所述锁紧槽锁紧面1114靠近锁紧部顶端，其母线为直线，

锁紧槽底1115平滑连接所述锁紧槽避空面1112和所述锁紧槽锁紧面1114，其母线为弧线。

在一种可实现的方式中，锁紧槽定位面1116垂直于轴M且平分锁紧槽底1115；和/或

锁紧槽避空面1112的母线与锁紧槽定位面1116形成第一半角α，锁紧槽锁紧面1114的母线与锁紧槽定位面1116形成第二半角β，所述第一半角α为15°～60°，所述第二半角β为15°～60°。

在一种可实现的方式中，所述锁紧槽底1115与切削部12底面之间的距离L3是的所述锁紧部高度L1的4/10～7/10。

在一种可实现的方式中，所述锁紧槽1111为圆锥沉孔。

在一种可实现的方式中，所述锁紧槽1111包括槽面1117和第二槽底1118；和/或

所述第二槽底1118为平面或者圆弧面。

在一种可实现的方式中，所述锁紧槽1111的圆锥角为30°～120°；和/或

所述锁紧槽1111的轴P与所述锁紧部的轴M的夹角为γ，所述夹角γ为60°～100°；和/或

所述第二槽底1118与锁紧部底面之间的距离L5是所述锁紧部高度L1的4/10～7/10。

使用本申请提供的连接机构安装刀头与刀柄时，只需要将所述连接部放置于所述连接套筒中，再用锁紧件通过锁紧件安装孔旋入锁紧槽中，通过调节锁紧件在锁紧槽中的旋入深度来调整刀头与刀柄之间的紧固程度。在切削加工时，刀头通过转接键传递扭矩。在拆卸刀头时，旋出锁紧件，即可将刀头从刀柄中取出。使用本申请提供的连接机构，极大地简化了更换刀头的操作，实现刀柄在机床上在线更换刀头，避免更换刀头时需要将刀柄从机床上拆卸的麻烦。

第二方面，本申请提供一种设置有如第一方面所述刀具连接机构的刀具。

附图说明

图1a为本实施例提供的一种刀具的剖面结构***图；

图1b为车削刀片与本实施提供的刀具的装配图；

图2为本实施例提供的一种球笼刀头的结构示意图；

图3为本实施例提供的另一种球笼刀头的结构示图；

图4是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图5是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图6是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图7为本实施例提供的另一种刀头结构示意图；

图8是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图9是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图10是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图；

图11为本实施提供的球笼刀头的立体结构示意图；

图12为本实例提供的刀柄的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例提供一种刀具连接机构，下面以球笼刀具为例说明本发明实施例提供的刀具连接机构。

请参见图1a，图1a为本实施例提供的一种刀具的剖面结构***图。在一种可能的实现方式中，如图1a所示，所述刀具包括刀头1、刀柄2和用于将刀头1固定于刀柄2上的锁紧件3。所述刀头1包括依次同轴设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述刀柄2包括连接套筒21。

请参见图1b，图1b为车削刀片与本实施提供的刀具的装配图，在将刀头安装于所述刀柄后，所述刀头1与所述刀柄2的同心度小于或者等于0.03mm。

在一种具体的实施方式中，请参见图2，图2为本实施例提供的一种球笼刀头的结构示意图。如图2所示，所述连接部11包括圆台形锁紧部111和设置于所述锁紧部111端面上的转接键112。所述锁紧部111与所述转接键112同轴。所述切削部12与所述连接部11固定连接，所述切削部12底面与所述连接部11底面连接。在所述切削部12的底面上形成宽度为切削部底面与锁紧部底面半径差1/2(R1-R2)的环形定位面121。在所述锁紧部111的外壁上沿所述锁紧部111的周向开设有锁紧槽1111。

由于在进行切削加工时，切削部12会围绕其轴M高速旋转来切削待加工工件表面，因此，切削部12与待加工工件表面之间的压力非常大，这对压力的方向垂直于轴向M；而且，切削部12还会沿轴向M往复伸缩来调整加工位置，因此，连接部11与刀柄2之间的作用力也非常大，这对作用力的方向平行于轴向M。具体地，当刀具进给时，连接部11与刀柄2之间为方向相对的压力；当刀具回退时，连接部11与刀柄2之间为方向相背的拉力。因此，刀头1与刀柄2之间连接的稳定性和牢固性对于保证高精度切削加工至关重要。而刀头1与刀柄2之间连接的稳定性和牢固性与锁紧部的锥度和高度密切相关。

在一种可能的实现方式中，所述锁紧部111的锥度为1:3～7，如1:5。从而既使所述锁紧部111的外径变化平缓，能够使所述锁紧部111具有足够的高度，又能够使刀头1在安装于刀柄2后，连接部11的外壁与连接套筒21的内壁紧密贴合，而不形成间隙。从而，保证了刀头1与刀柄2之间连接的稳定性和牢固性。

可选地，所述锁紧部111的高度L1为所述锁紧部底面直径R2的0.5～1.2倍，如0.8倍。由图1a可知连接部11的高度越大，其承载的压力就越小，有利于延长刀具的使用寿命。同时，在保证连接部11具有前述锥度的情况下，还要使得设置于连接部11端面上的转接键112具有足够的作用面积，因此，本申请选择锁紧部111的高度L1为所述锁紧部底面直径R2的0.5～1.2倍，如0.8倍。

需要说明的是，在本申请中，所述“高度”是指沿部件的轴向M，从其顶面至其底面之间的距离。

可选地，所述锁紧部111的底面直径R2是切削部12底面直径R1的2/5～4/5，优选为3/5。在切削加工中，当切削刀具进给时，刀头1与刀柄2之间产生方向相对的压力，这个压力作用于切削部12的环形定位面121和连接套筒21的端面211上。因此，所述锁紧部111的底面直径R2是切削部12底面直径R1的4/5以下才能够使所述环形定位面121受到的压强足够小，从而保证所述环形定位面121和连接套筒的端面211不会被压溃。

进一步地，在切削加工时，为使锁紧部111与切削部12之间具有足够的连接强度，以及在保证锁紧部111具有前述锥度的情况下，转接键112具有足够的作用面积，本申请选择所述锁紧部111的底面直径R2是切削部12底面直径R1的2/5以上。

可选地，如图2所示，所述锁紧槽1111为沿所述锁紧部111的周向开设的环形槽。所述环形槽包括锁紧槽避空面1112、锁紧槽锁紧面1114和锁紧槽底1115。其中，所述锁紧槽避空面1112靠近切削部12，其母线为直线。所述锁紧槽锁紧面1114靠近锁紧部111顶端，其母线为直线。锁紧槽底1115平滑连接所述锁紧槽避空面1112和所述锁紧槽锁紧面1114，其母线为弧线。从而减小锁紧槽底1115的应力，降低锁紧部111在锁紧槽1111处断裂的潜在风险。

可选地，锁紧槽定位面1116垂直于轴M且平分锁紧槽底1115。锁紧槽避空面1112的母线与锁紧槽定位面1116形成第一半角α，锁紧槽锁紧面1114的母线与锁紧槽定位面1116形成第二半角β。第一半角α与第二半角β可以相等也可以不相等。可选地，所述第一半角α为15°～60°，所述第二半角β为15°～60°。使得所述锁紧件安装于所述锁紧槽1111后，能够为刀头1和刀柄2提供充足的锁紧力，增加锁紧程度，进而提高在切削加工时刀头1的稳定性。

如图2所示，第一半角α与第二半角β相等，从而简化所述锁紧槽1111的加工操作。

图3为本实施例提供的另一种球笼刀头的结构示图，如图3所示，第一半角α大于所述第二半角β。例如，所述第一半角α大于第二半角β的度数为3°～10°。从而在锁紧件3安装于所述锁紧槽1111后，在嵌入深度相同的情况下，锁紧件3对所述刀头1沿轴向M的分力更大，从而锁紧件3对刀头1锁紧得更为牢固，进一步增加了在切削加工过程中刀头1与刀柄2连接可靠性。

所述锁紧部在所述锁紧槽1111槽底处的直径R4是所述锁紧部111锁紧部底面直径R2的4/10～7/10，如6/10。使得锁紧件3能够稳定地安装于所述锁紧槽1111中。并且，如图1b所示，在刀头安装于所述刀柄后，锁紧件3的轴线与锁紧槽1111的轴线之间存在偏心距H，所述偏心距H范围为0.05mm～0.5mm，如0.2，使得所述锁紧槽避空面1112与所述锁紧件3形成间隙，锁紧件3对锁紧槽锁紧面1114施加轴向力，从而使得刀头1在锁紧件3的作用下沿轴向M移动，固定安装于所述连接套筒21内部，进而使锁紧部111的外壁与连接套筒21的内壁、环形定位面121与套筒端面211都能够同时紧密贴合，保证更高的结合强度。

所述锁紧槽底1115与切削部12底面之间的距离L3是所述锁紧部高度L1的4/10～7/10，如5/10。

结合图4～图10，本实施例提供的锁紧部111还可以应用于其它切削刀头上。具体地：

请参见图4，图4是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图4，所述刀头1为用于端面、方肩、槽等铣削的焊接式铣刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于端面、方肩、槽等铣削，所述连接部11与图2或者图3中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

请参见图5，图5是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图5，所述刀头1为用于锪孔、镗孔、铰孔等加工的成型刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于锪孔、镗孔、铰孔等加工，所述连接部11与图2或者图3中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

请参见图6，图6是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图6，所述刀头1为用于端面、方肩、槽等铣削的整体式铣刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于端面、方肩、槽等铣削，所述连接部11与图2或者图3中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

在另一种实施方式中，请参见图7，图7为本实施例提供的另一种刀头结构示意图。如图7所示，所述锁紧槽1111为圆锥沉孔。可选地，在所述锁紧部的外壁上开设有多个锁紧槽1111。

进一步地，所述多个锁紧槽1111沿锁紧部111的周向N均匀设置。

所述锁紧槽1111包括槽面1117和第二槽底1118。所述第二槽底1118为平面或者圆弧面，减小在切削加工中第二槽底1118所受到的应力，延长所述刀头的使用寿命。

可选地，所述第二槽底1118为圆弧时，使得第二槽底1118平滑过渡，减小第二槽底1118的应力。

所述锁紧槽1111的圆锥角为30°～120°，如90°。使得所述锁紧件安装于所述锁紧槽1111后，能够为刀头1和刀柄2提供充足的锁紧力，增加锁紧程度，进而提高在切削加工时刀头1的稳定性。

可选地，所述锁紧槽1111的轴P与所述锁紧部的轴M的夹角为γ，所述夹角γ为75°～105°，如90°。从而在锁紧件3安装于所述锁紧槽1111后，在嵌入深度相同的情况下，锁紧件3对所述刀头1沿轴向M的分力更大，从而锁紧件3对刀头1锁紧得更为牢固，进一步增加了在切削加工过程中刀头1与刀柄2连接可靠性。

可选地，所述第二槽底1118与切削部12底面之间的距离L5是所述锁紧部高度L1的4/10～7/10，如5/10。与L3相同，结合图7实施例提供的锁紧部111还可以应用于其它切削刀头上。具体地：

请参见图8，图8是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图8，所述刀头1为用于端面、方肩、槽等铣削的焊接式铣刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于端面、方肩、槽等铣削，所述连接部11与图7中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

请参见图9，图9是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图9，所述刀头1为用于锪孔、镗孔、铰孔等加工的成型刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于锪孔、镗孔、铰孔等加工，所述连接部11与图7中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

请参见图10，图10是本实施例提供的另一种刀头的结构示意图。结合图10，所述刀头1为用于端面、方肩、槽等铣削整体式铣刀头，包括同轴依次设置的切削部12和阶梯形连接部11。所述切削部12用于端面、方肩、槽等铣削，所述连接部11与图7中所示刀头的连接部11相同，在此不再赘述。

本发明人发现，如果所述锁紧槽1111为环形槽，在安装刀头1时，刀头可以正反方向安装于所述连接套筒21中，如果所述锁紧槽1111为圆锥沉孔，在安装刀头时，刀头1是以预设位置安装于所述连接套筒21中的，由于在切削加工时，圆锥沉孔在沿锁紧部周向上也会为锁紧件3提供支持力，因此，使用圆锥沉孔作为锁紧槽能够为刀头1和连接套筒21提供更为充足的可靠性。

请参考图11，图11为本实施提供的球笼刀头的立体结构示意图。如图11所示，在所述锁紧部111端面上还同轴设置有转接键112。所述转接键112的横截面为腰形。所述转接键112的长度L9为锁紧部底面直径R2的4/10～7/10，如5/10。

可选地，所述转接键112的宽度L10为所述转接键112长度L9的7/10～9/10，如8/10。

可选地，请参考图2，所述转接键112的高度L6为所述锁紧部111高度L1的1/5～1/3，如1/4。使得锁紧部111稳固的安装于转接孔2112中。

请参考图1a和图12，图12为本实例提供的刀柄的侧视图，所述刀具还包括刀柄2，在所述刀柄2具有连接套筒21。沿所述连接套筒的轴向由所述连接套筒端面211向其内部开设有与所述连接套筒同轴的阶梯形沉孔，所述阶梯形沉孔包括锁紧孔2111和转接孔2112。

所述连接套筒21的直径R5为所述切削部底面直径R1的0.9～1倍，如1倍，即，R5＝R1。

所述锁紧孔2111为圆台形孔，其锥度与所述锁紧部111的锥度相等，所述锁紧孔2111的深度L7大于所述锁紧部的高度L1，所述锁紧孔2111在所述连接套筒端面211上的直径R6与所述锁紧部底面直径R2相等。使得锁紧部111能够紧密贴合于所述锁紧孔2111内部。所述刀柄2为圆柱形直筒，所述连接套筒端面211上的直径R7与所述连接套筒21的直径R5相等。

所述转接孔2112为类方形孔，所述转接孔2112的深度L8大于等于所述转接键高度L6，所述使得所述转接键112能够与所述转接孔2112安装后在轴向间隙配合。转接孔2112的宽度与转接件112的宽度之差L11-L10范围为0.02～0.1mm，转接孔2112的长度与转接件112的长度之差L12-L9范围为0.02～0.1mm，所述使得所述转接键112能够与所述转接孔2112安装后在径向间隙配合，增加径向旋转扭力。

在所述连接套筒21的筒壁上开设有与所述锁紧槽1111相对应的锁紧件安装孔212，用于安装锁紧件。

在本申请中，所述锁紧件3为螺钉或者其它具有相同功能的部件。

本申请还提供一种使用上述连接机构的刀具，所述刀具包括刀头和刀柄，其中，刀头包括如前所述的连接部，所述刀柄包括如前所述的连接套筒。本实施例提供的刀具可在刀柄安装于机床上的状态下拆装刀头，便于更换刀头，而且安装的精度高。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种连接机构，其特征在于，所述连接机构用于刀具，所述刀具包括刀头(1)、刀柄(2)，所述刀头(1)包括连接部(11)和切削部(12)，所述刀柄(2)包括连接套筒(21)，所述连接机构包括所述刀头(1)上设置的阶梯形连接部(11)，所述刀柄(2)上设置的连接套筒(21)和用于固定连接刀头(1)与刀柄(2)的锁紧件(3)，

所述连接部(11)包括圆台形锁紧部(111)和设置于所述锁紧部(111)端面上并且与所述圆台形锁紧部(111)同轴的转接键(112)；

在所述锁紧部(111)的外壁上沿所述锁紧部(111)的周向开设有锁紧槽(1111)；

沿所述连接套筒的轴向由所述连接套筒端面(211)向其内部开设有与所述连接套筒同轴的阶梯形沉孔，所述阶梯形沉孔包括锁紧孔(2111)和转接孔(2112)；

在所述连接套筒(21)的筒壁上开设有与所述锁紧槽(1111)相对应的锁紧件安装孔(212)。

2.根据权利要求1所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧部(111)的锥度为1:(3～7)；和/或

所述锁紧部(111)的底面直径R2是切削部(12)底面直径R1的2/5～4/5。

3.根据权利要求1或2所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧槽(1111)为沿所述锁紧部(111)的周向开设的环形槽。

4.根据权利要求1-3任一项所述的连接机构，其特征在于，所述环形槽包括锁紧槽避空面(1112)、锁紧槽锁紧面(1114)和锁紧槽底(1115)，其中，

所述锁紧槽避空面(1112)靠近切削部(12)，其母线为直线，

所述锁紧槽锁紧面(1114)靠近锁紧部顶端，其母线为直线，

锁紧槽底(1115)平滑连接所述锁紧槽避空面(1112)和所述锁紧槽锁紧面(1114)，其母线为弧线。

5.根据权利要求4所述的连接机构，其特征在于，锁紧槽定位面(1116)垂直于轴M且平分锁紧槽底(1115)；和/或

锁紧槽避空面(1112)的母线与锁紧槽定位面(1116)形成第一半角α，锁紧槽锁紧面(1114)的母线与锁紧槽定位面(1116)形成第二半角β，所述第一半角α为15°～60°，所述第二半角β为15°～60°。

6.根据权利要求5所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧槽底(1115)与切削部(12)底面之间的距离L3是的所述锁紧部高度L1的4/10～7/10。

7.根据权利要求1或2所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧槽(1111)为圆锥沉孔。

8.根据权利要求7所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧槽(1111)包括槽面(1117)和第二槽底(1118)；和/或

所述第二槽底(1118)为平面或者圆弧面。

9.根据权利要求7或8所述的连接机构，其特征在于，所述锁紧槽(1111)的圆锥角为30°～120°；和/或

所述锁紧槽(1111)的轴P与所述锁紧部的轴M的夹角为γ，所述夹角γ为60°～100°；和/或

所述第二槽底(1118)与锁紧部底面之间的距离L5是所述锁紧部高度L1的4/10～7/10。

10.一种刀具，其特征在于，所述刀具包括如权利要求1至9任一项所述的连接机构。