一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械加工領域，尤其是一種應用于高速切削的刀柄。
【背景技術】
[0002]已知，高速工具系統是由主軸、刀柄、夾頭、刀具和夾緊機構組成的聯接系統，用于主軸與刀具的聯接。工具系統包括主軸-刀柄接口和刀具-刀柄接口，其核心是刀柄。目前，傳統的BT工具系統在高速條件下，由于離心力的作用，導致定位精度和聯接剛度明顯下降。在拉刀力的作用下，刀具的軸向位置發生變化，影響加工精度，無法滿足高速加工的要求。
[0003]為了適應高速切削加工對工具系統的要求，人們設計出各種先進的高速刀柄和工具系統，例如:HSK刀柄和SHOWA D-F-C刀柄，其中，HSK刀柄采取錐面和端面雙面定位、中空薄壁、1:10小錐度短錐結構，并利用中空柄內部使用外漲式夾緊機構將離心力轉化為夾緊力。一定程度上提高了高速時刀柄與主軸之間的聯接剛度，但仍然存在以下問題:(1)極限轉速仍偏低；(2)強度剛度低，易變形斷裂，不如具有堅硬表面和韌性心部的實心刀柄；(3)外脹式夾緊機構使錐面接觸不均勻，導致錐柄局部磨損嚴重；(4)中空結構使刀柄夾頭部分前移，刀具懸伸量大。
[0004]另外，SHOWA D-F-C刀柄將錐柄分為了圓柱柄體和錐套兩部分，錐套端面設有碟形彈簧。高速轉動下，錐套沿軸向運動來彌補錐套與主軸之間的徑向間隙。但是高速轉動下，由于錐套與圓柱柄之間出現新的間隙，所以這種刀柄在高速加工下徑向剛度仍然較差。
[0005]綜合所述，要解決主軸-刀柄的接口問題，不僅要保證主軸-刀柄之間的聯接性能，還要保證高速下的動平衡精度，顯然現有的刀柄并不能很好的解決此類問題。
【發明內容】
[0006]本發明目的在于提供一種極限轉速明顯提高、剛度高、強度大的網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄。
[0007]為實現上述目的，采用了以下技術方案:本發明主要包括刀柄柄體，所述刀柄柄體是由前端柄體和后端柄體組成的整體實心結構，前端柄體和后端柄體為同軸圓柱體，且前端柄體的直徑小于后端柄體，在后端柄體的端面上圍繞前端柄體的連接處加工一圈溝槽，在溝槽中安裝碟形彈簧；從前端柄體的端面向沿著軸線向后端柄體方向開設螺紋槽；在前端柄體的前端加工軸肩并設有細牙螺紋和螺紋退刀槽；在前端柄體外壁上套接網狀錐套，在網狀錐套前方的前端柄體的細牙螺紋上安裝細牙鎖母，網狀錐套的前后端分別與細牙鎖母、碟形彈簧接觸；從后端柄體的端面上沿軸線向內開設圓柱形卡槽，在后端柄體的外壁上加工V型換刀槽。
[0008]進一步地，所述刀柄柄體的后端柄體與DIN 69893-HSK-E40 1996-01刀柄外形尺寸一致。
[0009]進一步地，所述細牙鎖母整體為圓臺狀環體結構，內環為帶有螺紋的圓柱槽并與前端柄體的細牙螺紋相配套，細牙鎖母的外錐面錐度為1:10。
[0010]進一步地，在所述網狀錐套的表面間隔開縫并撐開形成網孔形狀。
[0011]進一步地，所述網狀錐套的外錐面錐度為1:10。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0013]1、刀柄柄體采用實心結構，增強抗高頻顫振能力。
[0014]2、網狀錐套結構的使用，能達到更高的極限轉速，更適合于高速加工。
[0015]3、保留HSKE-40刀柄的外形尺寸，與現有的1/10錐度主軸具有良好的互換性能。
[0016]4、網狀錐套與碟形彈簧形成組合式結構，可有效吸收錐部基準圓的微量軸向位置誤差，以便緩和刀柄的制造難度，實現可靠地雙向約束；彈簧的預壓作用還能衰減切削時的微量振動，有益于提高刀柄耐用度、改善加工表面粗糙度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的刀柄柄體軸側示意圖。
[0018]圖2為本發明的網狀錐套軸側示意圖。
[0019]圖3為本發明的網狀錐套主視示意圖。
[0020]圖4為本發明的軸側示意圖。
[0021]圖5為本發明與主軸連接的主視示意圖。
[0022]附圖標號:1為刀柄柄體、1-1為前端柄體、1-2為后端柄體、2為溝槽、3為碟形彈簧、4為螺紋槽、5為細牙螺紋、6為螺紋退刀槽、7為網狀錐套、8為細牙鎖母、9為圓柱形卡槽、10為V型換刀槽、11為主軸、12為拉釘。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0024]如圖1和4所示，本發明主要包括刀柄柄體1，所述刀柄柄體是由前端柄體1-1和后端柄體1-2組成的整體實心結構，后端柄體與DIN 69893-HSK-E401996-01刀柄外形尺寸一致，前端柄體和后端柄體為同軸圓柱體，且前端柄體的直徑小于后端柄體，在后端柄體的端面上圍繞前端柄體的連接處加工一圈溝槽2，在溝槽中安裝碟形彈簧3 ;從前端柄體的端面向沿著軸線向后端柄體方向開設螺紋槽4，用于與拉釘拉緊連接；在前端柄體的前端加工軸肩并設有細牙螺紋5和螺紋退刀槽6，細牙螺紋和螺紋退刀槽用于細牙鎖母的安裝和定位；在前端柄體外壁上套接網狀錐套7，在網狀錐套前方的前端柄體的細牙螺紋上安裝細牙鎖母8，網狀錐套的前后端分別與細牙鎖母、碟形彈簧接觸；所述細牙鎖母整體為圓臺狀環體結構，內環為帶有螺紋的圓柱槽并與前端柄體的細牙螺紋相配套，細牙鎖母的外錐面錐度為1:10，用于與主軸內孔配合；從后端柄體的端面上沿軸線向內開設圓柱形卡槽9 ;在后端柄體的外壁上加工V型換刀槽10，用于自動換刀。
[0025]蝶形彈簧不僅可以很容易地實現刀柄與主軸的雙面定位還具有緩沖吸振的作用。
[0026]如圖2、3所示，網狀錐套上開縫的形式為間隔開縫，然后將錐套沿徑向慢慢撐開，使錐套上的開縫慢慢張開成網孔的形狀。此時錐套的內、外徑都會增大，增大了錐套圓周方向上的彈性。最后對錐套內孔和外錐面進行磨削加工，保證其內圓柱面和外錐面的尺寸精度和粗糙度的要求。所述網狀錐套的外錐面錐度為1:10。
[0027]具體安裝時，如圖5所示，首先將刀柄柄體裝入主軸11，刀柄柄體上的網狀錐面與主軸錐面重合，后端柄體與前端柄體的相接處形成法蘭端面，法蘭端面與主軸端面之間依然留有部分間隙。在拉釘12的拉刀力作用下刀柄柄體部分繼續向主軸內部移動。此時碟形彈簧受到刀柄柄體和網狀錐套的兩側壓力，在此壓力作用下發生彈性變形，儲存一定的彈力，碟形彈簧的預壓作用可以削減切削時的微量振預緊力，有利于提高刀具的耐用度，改善加工表面質量。這時網狀錐套前端面和細牙鎖母后端面分開，二者之間出現一定的間隙。在拉釘的拉緊力作用下，最終刀柄柄體的法蘭端面和主軸的端面接觸，完成安裝。
[0028]刀柄采用網狀錐套和碟形彈簧的組合式結構，通過網狀錐套的軸向位移，可以有效地吸收錐部基準圓的微量軸向位置誤差，減小刀柄的制造難度，且不存在互換性的問題，能可靠地實現雙向約束。
[0029]高速加工時，在離心力的作用下主軸內錐面、網狀錐套、刀柄柄體都發生不同程度的彈性膨脹，其中主軸內錐面的膨脹大于網狀錐套大于刀柄柄體的膨脹。因此在主軸內錐面和網狀錐套外錐面之間、網狀錐套內孔和前端柄體之間產生間隙。由于碟形彈簧之前儲存彈性力的作用下，網狀錐套發生軸向移動，補償主軸內錐面和網狀錐套外錐面之間的間隙。在碟形彈簧的作用下，主軸內錐面與網狀錐套之間產生接觸力，在接觸力的作用下網狀錐套發生收縮，網孔變小，網狀錐套內徑收縮來彌補網狀錐套內孔和前端柄體產生的間隙。從而保證了刀柄-主軸更高的聯接性能，能實現在更高轉速下的加工。相對于HSK工具系統，本刀柄-主軸具有更大的徑向過盈量，是HSK的2?5倍。
[0030]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，主要包括刀柄柄體，其特征在于:所述刀柄柄體是由前端柄體和后端柄體組成的整體實心結構，前端柄體和后端柄體為同軸圓柱體，且前端柄體的直徑小于后端柄體，在后端柄體的端面上圍繞前端柄體的連接處加工一圈溝槽，在溝槽中安裝碟形彈簧；從前端柄體的端面向沿著軸線向后端柄體方向開設螺紋槽；在前端柄體的前端加工軸肩并設有細牙螺紋和螺紋退刀槽；在前端柄體外壁上套接網狀錐套，在網狀錐套前方的前端柄體的細牙螺紋上安裝細牙鎖母，網狀錐套的前后端分別與細牙鎖母、碟形彈簧接觸；從后端柄體的端面上沿軸線向內開設圓柱形卡槽，在后端柄體的外壁上加工V型換刀槽。2.根據權利要求1所述的一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，其特征在于:所述刀柄柄體的后端柄體與DIN 69893-HSK-E40 1996-01刀柄外形尺寸一致。3.根據權利要求1所述的一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，其特征在于:所述細牙鎖母整體為圓臺狀環體結構，內環為帶有螺紋的圓柱槽并與前端柄體的細牙螺紋相配套，細牙鎖母的外錐面錐度為1:10。4.根據權利要求1所述的一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，其特征在于:在所述網狀錐套的表面間隔開縫并撐開形成網孔形狀。5.根據權利要求1所述的一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，其特征在于:所述網狀錐套的外錐面錐度為1:10。
【專利摘要】一種網狀錐套自補償離心膨脹高速刀柄，所述刀柄柄體是由前端柄體和后端柄體組成的整體實心結構，前端柄體和后端柄體為同軸圓柱體，且前端柄體的直徑小于后端柄體，在后端柄體的端面上圍繞前端柄體的連接處加工一圈溝槽，在溝槽中安裝碟形彈簧；從前端柄體的端面向沿著軸線向后端柄體方向開設螺紋槽；在前端柄體的前端加工軸肩并設有細牙螺紋和螺紋退刀槽；在前端柄體外壁上套接網狀錐套，在網狀錐套前方的前端柄體的細牙螺紋上安裝細牙鎖母，網狀錐套的前后端分別與細牙鎖母、碟形彈簧接觸；從后端柄體的端面上沿軸線向內開設圓柱形卡槽，在后端柄體的外壁上加工V型換刀槽。本發明具有極限轉速大、動平衡型性好、剛度和位置精度高強度大等優點。
【IPC分類】B23Q3/12
【公開號】CN105312943
【申請號】CN201510846514
【發明人】王軍, 馬燦, 范運杰, 趙連松, 唐海洋, 李現華
【申請人】燕山大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月27日