CN216780360U - 基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，包括刀柄和刀头，刀柄的一端设有螺孔，刀头的一端设有螺柱，螺柱置于螺孔内并螺纹连接，螺孔为前大后小的锥形孔，螺孔的内螺纹的螺纹槽的前侧槽壁表面为螺孔承载面，螺柱为前大后小的锥形柱，螺柱的外螺纹的螺纹齿的前侧外壁表面为螺柱承载面，螺柱的外径小于刀头的外径且两者之间形成刀头台阶面，刀柄上靠近刀头的一端端面为刀柄台阶面，刀头与刀柄连接到位后螺孔承载面与螺柱承载面、刀头台阶面与刀柄台阶面之间分别相互紧密接触。本实用新型形成双重过定位连接且两个过定位连接结构之间相互作用，使刀柄与刀头之间的轴向连接稳定可靠性显著提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种回转式刀具，尤其涉及一种基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具。
背景技术
回转式刀具在机械加工中应用非常广泛，比如最常见的铣刀，是对工件进行铣削的重要工具。随着工业技术不断发展，对工件加工效率的要求越来越高，越来越多的回转式刀具采用高性能的硬质合金制造。
但是，硬质合金价格昂贵，如果整个刀具全部采用硬质合金制作，则会显著提高产品的材料成本。为了解决这个问题，采用模块式连接的结构是目前常见选择，即在刀柄的一端设置螺孔，在刀头的一端设置螺柱，螺柱与螺孔连接，刀柄采用优质合金钢材，刀头采用硬质合金，如此既能满足高效加工的应用需求，又能节约材料成本，而且在刀头磨损严重后，可以更换刀头，进一步节约了使用成本。
刀柄与刀头通过螺纹连接的回转式刀具较为常见，其螺纹多为常规螺纹，刀柄与刀头在轴向的定位效果不够好，导致整个刀具的连接可靠性和防松效果不足。另外，常规螺纹连接导致刀柄与刀头之间的定心功能比较差，即难以保证刀柄与刀头在径向处于高度稳定状态，会导致刀具径向跳动偏大，不利于完成高速高精度加工；虽然也有通过在螺孔底部设置一段圆柱孔、在螺柱端头设置一段圆柱的方式实现定心功能，但圆柱与圆柱孔之间始终存在间隙，其定心效果也不够理想。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种连接稳定的基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，包括刀柄和刀头，所述刀柄的中心轴线与所述刀头的中心轴线相互重合为所述回转式刀具的中心轴线，所述刀柄的一端设有螺孔，所述刀头的一端设有螺柱，所述螺柱置于所述螺孔内并螺纹连接，设所述螺孔位于所述刀柄的前端、所述螺柱位于所述刀头的后端，所述螺孔为前大后小的锥形孔，所述螺孔的内螺纹的螺纹槽的前侧槽壁表面为螺孔承载面，所述螺柱为前大后小的锥形柱，所述螺柱的外螺纹的螺纹齿的前侧外壁表面为螺柱承载面，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述螺孔承载面与所述螺柱承载面相互紧密接触；所述螺柱的外径小于所述刀头的外径且两者之间形成与所述回转式刀具的中心轴线相互垂直且为环形的刀头台阶面，所述刀柄上靠近所述刀头的一端端面为与所述回转式刀具的中心轴线相互垂直且为环形的刀柄台阶面，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述刀头台阶面与所述刀柄台阶面相互紧密接触。上述螺纹槽是指螺旋形螺纹的凹槽部分，是与螺孔的内螺纹对应的，上述螺纹齿是指螺旋形螺纹的外凸部分，是与螺柱的外螺纹对应的。
作为优选，为了实现刀头与刀柄之间更好的定心效果，所述螺孔的内螺纹的螺纹槽底面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有1-5°的夹角且设该夹角角度为B，所述螺柱的外螺纹的螺纹齿顶面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为B，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述螺纹槽底面与所述螺纹齿顶面相互紧密接触。上述夹角角度B对应的是螺孔的内螺纹的螺纹槽底面所在圆锥或螺柱的外螺纹的螺纹齿顶面所在圆锥的锥度(也称为锥度比)，其锥度优选为1:16，对应的B值约为1°47′24″，较小的锥度有利于提高螺纹连接的防松性能。
作为优选，为了实现刀柄与刀头之间更稳定可靠的连接效果并便于将螺柱旋进螺孔内，所述螺孔承载面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有85-89°的夹角且设该夹角角度为C，所述螺孔的内螺纹的后侧槽壁表面为螺孔引导面，所述螺孔引导面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有75-85°的夹角且设该夹角角度为E，所述螺柱承载面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为C，所述螺柱的外螺纹的后侧外壁表面为螺柱引导面，所述螺柱引导面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为E。上述角度C相对较大利于提高刀头与刀柄之间的轴向受力强度，提高整个刀具的稳定性，上述角度E相对较小利于螺柱更加顺畅地进入螺孔内。
作为优选，为了进一步提高刀柄与刀头的定心精度并提高连接稳定性，所述螺孔大端的螺纹大径小于所述螺柱大端的螺纹大径。
作为优选，为了能够在提高定心精度的同时便于实现刀柄的内螺纹的螺纹槽的自适应形变以满足二次过定位连接的要求，所述螺孔的大端螺纹大径比所述螺柱的大端螺纹大径小0.005-0.015mm。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过设计相互紧密接触的螺孔承载面与螺柱承载面，形成轴向的第一个过定位连接结构，通过设计相互紧密接触的刀头台阶面与刀柄台阶面，形成轴向的第二个过定位连接结构，最终形成双重过定位连接且两个过定位连接结构之间相互作用，使刀柄与刀头之间的轴向连接稳定可靠性显著提高，从而显著提高整个刀具的连接稳定可靠性，且具有良好的防松效果；通过将刀柄的内螺纹的螺纹槽底面和刀头的螺柱的外螺纹的螺纹齿顶面均设计为与回转式刀具的中心轴线之间具有一定夹角的结构且螺纹槽底面与螺纹齿顶面相互紧密接触，实现刀具在组装过程中自动完成定心的功能，确保刀柄与刀头在径向处于高度稳定状态，使刀具径向跳动显著减小，有利于完成高速高精度加工；通过设置螺孔引导面和螺柱引导面，使螺柱能够更加顺畅地进入螺孔内；通过将螺孔的大端螺纹大径设计为小于螺柱的大端螺纹大径，在刀头与刀柄螺纹连接的最后阶段，利用外力迫使刀柄的对应螺纹槽底面发生形变，即螺孔大端的螺纹大径变大并与螺柱大端的螺纹大径相同，同时使刀头台阶面与刀柄台阶面相互紧密接触，实现二次过定位，极大地提高了模块式回转刀具的连接可靠性和定心功能。
附图说明
图1是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具的刀柄的局剖主视结构示意图；
图2是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具的刀头的主视结构示意图；
图3是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具组装前的刀柄的螺孔的内螺纹的螺纹槽与刀头的螺柱的外螺纹的螺纹齿之间的局部放大剖视结构示意图；
图4是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具组装过程中的局剖主视结构示意图之一；
图5是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具组装过程中的局剖主视结构示意图之二；
图6是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具组装后的局剖主视结构示意图；
图7是本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具组装后的刀柄的螺孔的内螺纹的螺纹槽与刀头的螺柱的外螺纹的螺纹齿之间的局部放大剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1-图7所示，本实用新型所述基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具包括刀柄1和刀头2，刀柄1的中心轴线A1与刀头2的中心轴线A2相互重合为所述回转式刀具的中心轴线A，刀柄1的一端(图中右端)设有螺孔11，刀头2的一端(图中左端)设有螺柱21，螺柱21置于螺孔11内并螺纹连接，设螺孔11位于刀柄1的前端、螺柱21位于刀头2的后端，螺孔11为前大后小的锥形孔，螺孔11的内螺纹的螺纹槽12的前侧槽壁表面为螺孔承载面14，螺柱21为前大后小的锥形柱，螺柱21的外螺纹的螺纹齿22的前侧外壁表面为螺柱承载面24，刀头2与刀柄1连接到位后螺孔承载面14与螺柱承载面24相互紧密接触；螺柱21的外径小于刀头2的外径且两者之间形成与所述回转式刀具的中心轴线A相互垂直且为环形的刀头台阶面23，刀柄1上靠近刀头2的一端端面为与所述回转式刀具的中心轴线A相互垂直且为环形的刀柄台阶面13，刀头2与刀柄1连接到位后刀头台阶面23与刀柄台阶面13相互紧密接触。
如图1-图7所示，本实用新型还公开了以下多种更加具体的优化结构：
为了实现刀头2与刀柄1之间更好的定心效果，螺孔11的内螺纹的螺纹槽底面16与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有1-5°的夹角且设该夹角角度为B，角度B优选为1°47′24″，螺柱21的外螺纹的螺纹齿顶面26与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有夹角且该夹角角度为B，刀头2与刀柄1连接到位后螺纹槽底面16与螺纹齿顶面26相互紧密接触。
为了实现刀柄1与刀头2之间更稳定可靠的连接效果并便于将螺柱21旋进螺孔11内，螺孔承载面14与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有85-89°的夹角且设该夹角角度为C，角度C优选为87°，螺孔11的内螺纹的后侧槽壁表面为螺孔引导面15，螺孔引导面15与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有75-85°的夹角且设该夹角角度为E，角度E优选为80°，螺柱承载面24与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有夹角且该夹角角度为C，螺柱21的外螺纹的后侧外壁表面为螺柱引导面25，螺柱引导面25与所述回转式刀具的中心轴线A之间具有夹角且该夹角角度为E，螺孔引导面15与螺柱引导面25之间留有间隙；螺孔承载面14与螺纹槽底面16之间、螺孔引导面15与螺纹槽底面16之间、螺柱承载面24与螺纹齿顶面26之间、螺柱引导面25与螺纹齿顶面26之间分别以圆弧面过渡。
为了进一步提高刀柄1与刀头2的定心精度并提高连接稳定性，螺孔11大端的螺纹大径D小于螺柱21大端的螺纹大径d。
为了能够在提高定心精度的同时便于实现刀柄1的内螺纹的螺纹槽12的自适应形变以满足二次过定位连接的要求，螺孔11的大端螺纹大径比螺柱21的大端螺纹大径小0.005-0.015mm。
如图1-图7所示，使用时，将刀头2的螺柱21靠近刀柄1的螺孔11并慢慢旋转刀头2，在螺孔引导面15与螺柱引导面25的引导作用下，螺柱21由前向后旋入螺孔11内，如图4所示；继续旋转刀头2，直到最后一圈螺纹槽12开始与最后一圈螺纹齿22开始接触，此时由于最后一圈螺纹槽12的大径小于最后一圈螺纹齿22的大径，所以在旋转力不够大的情况下，刀头2的螺柱21不能继续旋入刀柄1的螺孔11内，此时刀头台阶面23和刀柄台阶面13之间的轴向距离为L，L的值约在0.05-0.1mm之间，如图5所示；加大旋转力继续旋转刀头2，迫使刀柄1的螺孔11的最后一圈内螺纹的螺纹槽12发生自适应形变，即其直径变大，直到螺柱21完全进入螺孔11内，刀头2与刀柄1连接到位，如图6所示，此时螺孔承载面14与和螺柱承载面24之间、螺纹槽底面16与螺纹齿顶面26之间、刀头台阶面23和刀柄台阶面13之间分别紧密接触，实现刀头2与刀柄1之间的高定心度、高稳定度、高强度连接；如图7所示，此时螺纹槽底面16与螺纹齿顶面26之间紧密接触，螺孔承载面14与和螺柱承载面24之间紧密接触形成一次过定位，刀头台阶面23和刀柄台阶面13之间紧密接触形成二次过定位，确保整个刀具在轴向和径向都能够实现高强度连接效果。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，包括刀柄和刀头，所述刀柄的中心轴线与所述刀头的中心轴线相互重合为所述回转式刀具的中心轴线，所述刀柄的一端设有螺孔，所述刀头的一端设有螺柱，所述螺柱置于所述螺孔内并螺纹连接，其特征在于：设所述螺孔位于所述刀柄的前端、所述螺柱位于所述刀头的后端，所述螺孔为前大后小的锥形孔，所述螺孔的内螺纹的螺纹槽的前侧槽壁表面为螺孔承载面，所述螺柱为前大后小的锥形柱，所述螺柱的外螺纹的螺纹齿的前侧外壁表面为螺柱承载面，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述螺孔承载面与所述螺柱承载面相互紧密接触；所述螺柱的外径小于所述刀头的外径且两者之间形成与所述回转式刀具的中心轴线相互垂直且为环形的刀头台阶面，所述刀柄上靠近所述刀头的一端端面为与所述回转式刀具的中心轴线相互垂直且为环形的刀柄台阶面，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述刀头台阶面与所述刀柄台阶面相互紧密接触。
2.根据权利要求1所述的基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，其特征在于：所述螺孔的内螺纹的螺纹槽底面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有1-5°的夹角且设该夹角角度为B，所述螺柱的外螺纹的螺纹齿顶面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为B，所述刀头与所述刀柄连接到位后所述螺纹槽底面与所述螺纹齿顶面相互紧密接触。
3.根据权利要求2所述的基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，其特征在于：所述螺孔承载面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有85-89°的夹角且设该夹角角度为C，所述螺孔的内螺纹的后侧槽壁表面为螺孔引导面，所述螺孔引导面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有75-85°的夹角且设该夹角角度为E，所述螺柱承载面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为C，所述螺柱的外螺纹的后侧外壁表面为螺柱引导面，所述螺柱引导面与所述回转式刀具的中心轴线之间具有夹角且该夹角角度为E。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，其特征在于：所述螺孔大端的螺纹大径小于所述螺柱大端的螺纹大径。
5.根据权利要求4所述的基于锥度螺纹与端面双重过定位连接的回转式刀具，其特征在于：所述螺孔的大端螺纹大径比所述螺柱的大端螺纹大径小0.005-0.015mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: Rotary cutting tools based on dual over positioning connection of tapered threads and end faces Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20220621 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: Chengdu Fengyi Yinhu CNC Tool Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073381 |
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