CN108555364B - 用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***及使用方法，包括机床主轴，机床主轴内成形有贯通的腔体，腔体左侧***有机床拉杆，右侧***有刀柄；所述机床拉杆外周成形有环槽，机床主轴的端面与刀柄的端面之间安装有垫圈，垫圈与刀柄之间安装有盘形弹簧，刀柄上成形有放置盘形弹簧的槽体。本发明通过特定结构的刀柄，特定结构的连接件，盘形弹簧，垫片，7:24锥度的锥套等解决了以上存在的问题，具有连接可靠，兼容性强，定位精度可靠，结构相对简单等优点。

Description

用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***及使用方法

技术领域

本发明专利属于机械领域，尤其涉及一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***及使用方法。

背景技术

在高速切削加工技术中，高速切削刀具与主轴的连接及刀柄对刀具的夹持力的大小与定位精度的高低等问题处理不好，就会严重影响高速切削的可靠性及机床主轴的动平衡和加工精度。提高刀具***的夹持精度，需要设法使得刀具的定位精密可靠，具有足够的加持力，需要严格控制刀具***的配合精度，加大夹持长度，优化结构设计及合理选材。研究、设计和合理使用刀具与机床主轴、刀柄与刀具的连接装置，是实现高速高效切削加工的重要条件。

传统的刀具***仅依靠锥面定位难以满足高接触刚度和重复定位精度夹紧可靠的要求。现有刀具与主轴连接的、KM、NC5等刀柄***及其刀柄和刀具的连接***，虽采用的两面约束过定位的夹持***使刀柄在主轴内孔锥面和端面同时定位的连接方法，但是其存在加工精度指标及动平衡性能过高，结构复杂，兼容性、连接刚度不足，价格昂贵等某些问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***和使用方法。本发明通过特定结构的刀柄，特定结构的连接件，盘形弹簧，垫片，7:24锥度的锥套等解决了以上存在的问题，具有连接可靠，兼容性强，定位精度可靠，结构相对简单等优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，包括机床主轴1，机床主轴1内成形有贯通的腔体2，腔体2左侧***有机床拉杆3，右侧***有刀柄4；其特征在于，所述机床拉杆3外周成形有环槽31，环槽31左侧成形有第一斜面32，右侧成形有第二斜面33，第二斜面33连接有第十一斜面34；环槽31内套设有连接件 5，连接件5包括左侧的环状连接件54，环状连接件54连接有锥状连接件55，锥状连接件55右侧向上凸起成形有卡环56；刀柄4内腔内凸成形有与卡环56配合的内凸环41；环状连接件54左侧外凸成形有外凸环51，腔体2内凹成形有与外凸环51配合的凹槽；

环状连接件54左侧外周成形有与第一斜面32配合的第三斜面 52，第一斜面32连接有与机床拉杆3配合的第一平行接触面53；第一平行接触面53连接有第四斜面57；锥状连接件55内侧形成与第四斜面57配合的第五斜面58，第五斜面58连接有第二平行接触面59，第二平行接触面59连接有第七斜面510；第七斜面510连接有第八斜面511；锥状连接件55外侧成形有第九斜面512；卡环56 左侧成形有与第九斜面512相连的第十斜面513；第四斜面57的长度短于第二平行接触面59和第七斜面510之和；

所述机床主轴1与刀柄4之间设置有外周为锥形的锥套6，锥套6外周为锥形，锥套6内环面包括左端圆柱面61，左端圆柱面61 连接有中部第一锥形面62，第一锥形面62连接右侧有第二锥形面 63；

机床主轴1的端面与刀柄4的端面之间安装有垫圈7，垫圈7 与刀柄4之间安装有盘形弹簧8，刀柄4上成形有放置盘形弹簧8 的槽体。

进一步的改进，所述机床拉杆3内腔上外凹成形有环状凹槽35。

进一步的改进，所述第一斜面32与环槽31的轴线夹角为45°。

进一步的改进，所述第四斜面57配合的第五斜面58的夹角为 120°。

进一步的改进，所述锥套6外周的锥度为8:24。

一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、将机床主轴1、机床拉杆3、刀柄4、连接件5、锥套6、垫圈 7和盘形弹簧8组装到一起；

步骤二、拉动机床拉杆3将连接件5的右端向上顶起，刀柄4的左端的位置将限制连接件5的运动，形成准确定位，在拉紧力的作用下，连接件5通过弹性变形实现侧面与端面的双面约束定位。

附图说明

图1为本发明的总体结构组装示意图；

图2为本发明的使用结构示意图；

图3为连接件的结构示意图；

图4为机床拉杆的示意图；

图5为锥套的机构示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明专利具体结构如图1-5所示：

本发明主要由特定结构的刀柄，盘形弹簧，垫片，7:24锥度的锥套，机床拉杆，机床主轴，连接件组成。特定结构的锥套具有不同的区域，包括左端圆柱面、第一锥形面和第二锥形面，刀柄为通常的7：24锥度。可用于主轴转速在15000-45000rpm/min的高速加工。

垫圈和盘形弹簧固定在刀柄上，刀柄内有主轴，此为刀柄端。机床拉缸，机床主轴，连接件，锥套为机床连接端。

机床换刀定位时，首先刀柄如图1所示安装定位，其次在机床拉杆向左(上)运动，拉着刀柄上的主轴向左运动，连接件在机床拉杆右端的作用下，将连接件的右端向上顶起，如图2所示，当进入到一定位置后，刀柄的左端的位置将限制连接件的运动，形成准确定位。在拉紧力的作用下，连接件的通过弹性变形实现侧面与端面的双面约束定位。

用于高速切削的定位***的机床拉杆及连接件比与之前的机床连接相同，机床主轴保持不变，是考虑到能够与现有的机床保持兼容性。连接件设计成弓形，有助于增加连接件横向运动的弹性，使其能够具备快速变形定位，一旦固定后，有助于保持纵向较大刚性。

刀柄连接杆上具有截面为半圆形的凸环，用于机床拉杆与刀柄连接杆的横向定位，实现刀柄连接杆横向运动的传递。半圆形的凸环安装在环状凹槽35中，半圆状凸起的为固定在刀柄连接杆上的弹性材料。半圆形的凸环由具有弹性变形的小球组成。

与之前的连接件相比，本发明的中空连接件的加工简单许多，首先图3中第三斜面52处与图4中第一斜面32处的结钩均为45°的倒角，比之前的结构更加容易加工。连接件的第四斜面57处斜面比第二平行接触面59、第七斜面510处斜面要短，第二平行接触面 59、第七斜面510处的接触区域比第一平行接触面53处位置要大，受到刀柄端面定位的指向轴心的力后，使的连接件第二平行接触面 59、第七斜面510处的力远大于第四斜面57处的力，更加接近连接件夹紧刀柄中刀轴的位置，夹紧更加可靠。

图3中的第一平行接触面53处与第二平行接触面59处出于同一平面，均平行连接件的轴线，第一平行接触面53处斜面与轴线成 60°，第四斜面57处斜面与轴线成30°，第七斜面510处斜面与轴线成2°-4°，第九斜面512处斜面与水平轴线成12-16°,第十斜面 513处与轴线成45°。第八斜面511处与轴线成84-86°，由于第四斜面57处斜面与第五斜面58处斜面连接出呈现120°，且厚度较其他位置小，使的连接件在垂直轴线方向具有相对水平更加容易上下变形，安装后快速定位更加容易。

机床拉杆与同类零件比较，减少了斜面及凹槽，使得加工更加容易，且安装定位更加方面，图4的第十一斜面34处斜面依然为 8:24锥度，其一是为了是的本发明的定位***的关键结构具备兼容性，其二是图4的第二斜面33处与第十一斜面3处连接处，第二斜面33位置采用45°角能够最大程度保障在刀柄中纵向的夹紧力。

上述斜面之间均采用了半径为0.5mm的圆角过度。

刀柄为7:24的锥度，其中刀柄分为3块区域：左端圆柱面，第一锥形面，第二锥形面，刀柄外部套装开有轴向槽的7:24锥度锥套，锥套和端面之间有盘形弹簧，机床主轴端面与刀柄端面之间有垫圈。这种连接方式具有自适应主轴内孔变化的能力，能够在高速下很好的补偿由于主轴孔扩张而产生的缝隙，且利用了盘形弹簧机构可靠地实现了端面与锥面的接触，将刀柄可靠地装入主轴孔中，盘形弹簧在锥套底部形成一个阻尼区，其减振作用能够吸收切削加工时产生的振动与微小挠曲，有助于提高机床的极限转速，及机床的使用寿命。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，包括机床主轴(1)，机床主轴(1)内成形有贯通的腔体(2)，腔体(2)左侧***有机床拉杆(3)，右侧***有刀柄(4)；其特征在于，所述机床拉杆(3)外周成形有环槽(31)，环槽(31)左侧成形有第一斜面(32)，右侧成形有第二斜面(33)，第二斜面(33)连接有第十一斜面(34)；环槽(31)内套设有连接件(5)，连接件(5)包括左侧的环状连接件(54)，环状连接件(54)连接有锥状连接件(55)，锥状连接件(55)右侧向上凸起成形有卡环(56)；刀柄(4)内腔内凸成形有与卡环(56)配合的内凸环(41)；环状连接件(54)左侧外凸成形有外凸环(51)，腔体(2)内凹成形有与外凸环(51)配合的凹槽；

环状连接件(54)左侧外周成形有与第一斜面(32)配合的第三斜面(52)，第一斜面(32)连接有与机床拉杆(3)配合的第一平行接触面(53)；第一平行接触面(53)连接有第四斜面(57)；锥状连接件(55)内侧形成与第四斜面(57)配合的第五斜面(58)，第五斜面(58)连接有第二平行接触面(59)，第二平行接触面(59)连接有第七斜面(510)；第七斜面(510)连接有第八斜面(511)；锥状连接件(55)外侧成形有第九斜面(512)；卡环(56)左侧成形有与第九斜面(512)相连的第十斜面(513)；第四斜面(57)的长度短于第二平行接触面(59)和第七斜面(510)之和；

所述机床主轴(1)与刀柄(4)之间设置有外周为锥形的锥套(6)，锥套(6)外周为锥形，锥套(6)内环面包括左端圆柱面(61)，左端圆柱面(61)连接有中部第一锥形面(62)，第一锥形面(62)连接右侧有第二锥形面(63)；

机床主轴(1)的端面与刀柄(4)的端面之间安装有垫圈(7)，垫圈(7)与刀柄(4)之间安装有盘形弹簧(8)，刀柄(4)上成形有放置盘形弹簧(8)的槽体。

2.如权利要求1所述的用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，其特征在于，所述机床拉杆(3)内腔上外凹成形有环状凹槽(35)。

3.如权利要求1所述的用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，其特征在于，所述第一斜面(32)与环槽(31)的轴线夹角为45°。

4.如权利要求1所述的用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，其特征在于，所述第四斜面(57)配合的第五斜面(58)的夹角为120°。

5.如权利要求1所述的用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***，其特征在于，所述锥套(6)外周的锥度为8:24。

6.一种用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将机床主轴(1)、机床拉杆(3)、刀柄(4)、连接件(5)、锥套(6)、垫圈(7)和盘形弹簧(8)组装到一起；

步骤二、拉动机床拉杆(3)将连接件(5)的右端向上顶起，刀柄(4)的左端的位置将限制连接件(5)的运动，形成准确定位，在拉紧力的作用下，连接件(5)通过弹性变形实现侧面与端面的双面约束定位；

所述用于高速铣削加工的高效精密定位的工具***包括机床主轴(1)，机床主轴(1)内成形有贯通的腔体(2)，腔体(2)左侧***有机床拉杆(3)，右侧***有刀柄(4)；其特征在于，所述机床拉杆(3)外周成形有环槽(31)，环槽(31)左侧成形有第一斜面(32)，右侧成形有第二斜面(33)，第二斜面(33)连接有第十一斜面(34)；环槽(31)内套设有连接件(5)，连接件(5)包括左侧的环状连接件(54)，环状连接件(54)连接有锥状连接件(55)，锥状连接件(55)右侧向上凸起成形有卡环(56)；刀柄(4)内腔内凸成形有与卡环(56)配合的内凸环(41)；环状连接件(54)左侧外凸成形有外凸环(51)，腔体(2)内凹成形有与外凸环(51)配合的凹槽；

环状连接件(54)左侧外周成形有与第一斜面(32)配合的第三斜面(52)，第一斜面(32)连接有与机床拉杆(3)配合的第一平行接触面(53)；第一平行接触面(53)连接有第四斜面(57)；锥状连接件(55)内侧形成与第四斜面(57)配合的第五斜面(58)，第五斜面(58)连接有第二平行接触面(59)，第二平行接触面(59)连接有第七斜面(510)；第七斜面(510)连接有第八斜面(511)；锥状连接件(55)外侧成形有第九斜面(512)；卡环(56)左侧成形有与第九斜面(512)相连的第十斜面(513)；第四斜面(57)的长度短于第二平行接触面(59)和第七斜面(510)之和；

所述机床主轴(1)与刀柄(4)之间设置有外周为锥形的锥套(6)，锥套(6)外周为锥形，锥套(6)内环面包括左端圆柱面(61)，左端圆柱面(61)连接有中部第一锥形面(62)，第一锥形面(62)连接右侧有第二锥形面(63)；

机床主轴(1)的端面与刀柄(4)的端面之间安装有垫圈(7)，垫圈(7)与刀柄(4)之间安装有盘形弹簧(8)，刀柄(4)上成形有放置盘形弹簧(8)的槽体。