專利名稱:內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置制造方法
【專利摘要】一種內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，它涉及切削加工領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有熱縮刀桿采用傳統(tǒng)的向過盈配合區(qū)域噴射冷卻液不但成本高、且易其造成污染、刀具易產(chǎn)生震動(dòng)等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點(diǎn)是：它包括刀柄（5）、熱縮刀桿（3）和刀具（1）；刀柄（5）的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿（3）采用連接螺桿（6）由刀柄（5）內(nèi)端套入穿過螺桿通孔與熱縮刀桿（3）內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接；刀具（1）的內(nèi)端采用過盈密封配合套裝在熱縮刀桿（3）外端；在連接螺桿（6）與刀具（1）之間的熱縮刀桿（3）中空內(nèi)腔形成冷卻液腔（4），在冷卻液腔（4）內(nèi)封裝冷卻液。本實(shí)用新型安裝簡易、易拆分、尺寸容易拓展，互換性好，很好地提升了其作為加工裝置的適用性。本實(shí)用新型主要是用于切削加工工藝過程中的深型腔加工領(lǐng)域。
【專利說明】內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專利涉及切削加工研宄領(lǐng)域，特別是涉及一種用于切削加工設(shè)備的內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在高速加工行業(yè)中，通常的刀柄-彈性夾頭-刀具式刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖能滿足一般零件高速銑削加工的要求，但受刀具系統(tǒng)剛度的制約，使得加工時(shí)刀具所能接近工件的深度受到很大的限制；熱縮刀柄應(yīng)用比較廣泛，熱縮刀桿的運(yùn)用也趨于成熟。在進(jìn)行高速切削加工時(shí)，切削熱會沿著刀具向上傳遞，熱縮刀柄(刀桿)接觸部分的溫度升高。由于熱縮刀柄(刀桿)與刀具的配合是采用熱縮過盈配合，熱縮刀柄(刀桿)熱膨脹系數(shù)較大，對溫度特別敏感，溫度升高會引起熱縮刀柄(刀桿)接觸部分尺寸增大，與刀具之間的過盈量減小，接觸應(yīng)力減小，夾持強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響配合質(zhì)量，帶來嚴(yán)重的事故。采用傳統(tǒng)的向過盈配合區(qū)域噴射冷卻液的方法存在很大不足，由于過盈配合區(qū)域溫度不是特別高，過多的使用切削液不但增加了成本，而且其造成的污染也很嚴(yán)重，不符合當(dāng)前節(jié)能減排以及綠色制造的趨勢。在高速加工的同時(shí)，刀具也因切削力等因素的影響而產(chǎn)生震動(dòng)。因此，需要一種新的方法來解決上述技術(shù)問題。
[0003]相關(guān)的發(fā)明已有些實(shí)例，但與本發(fā)明都有很大的不同，在已有的發(fā)明中，如黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)學(xué)府路52號哈爾濱理工大學(xué)的王志剛；徐雷達(dá)；蔡東松發(fā)明的“高精度低成本熱縮刀柄”(專利申請?zhí)?CN201020273544.2，申請日2010.07.28，公開/公告號:CN201776646U，公開/公告日:2011.03.30)高精度低成本熱縮刀柄。隨著高速切削加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用及精密加工技術(shù)的發(fā)展，對高性能數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的要求越來越高。高精度低成本熱縮刀柄，其組成包括:錐柄(I)、熱縮頭(2)，所述的錐柄連接熱縮頭，在所述的熱縮頭內(nèi)加工有過渡孔⑶、退刀槽(4)、限位螺釘孔(5)、退刀槽(6)、熱縮孔(7)、減熱增脹槽(8)。所述的過渡孔通過退刀槽連接限位螺釘孔，所述的限位螺釘孔通過退刀槽連接熱縮孔和減熱增脹槽，所述的減熱增脹槽開在熱縮孔的孔壁上。它用于機(jī)床與刀具的連接，尤其適用于精密、高速機(jī)床。它所謂的減熱，其實(shí)是指通過在熱縮刀柄內(nèi)壁的矩形槽減小與刀具的接觸受熱面積，由于矩形槽的加工精度要求極高，采用此方法會增加刀柄的制造成本，接觸面積的減小也會造成夾持強(qiáng)度的減降低和應(yīng)力集中，而且矩形槽并不能改變散熱途徑，熱量仍然會沿著接觸面快速傳播。
[0004]又如黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)和平路44號哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司的劉學(xué)發(fā)明并申請專利的“熱縮刀柄動(dòng)平衡結(jié)構(gòu)”(專利申請?zhí)?CN200720117397.8，申請日:2007.11.13，公開(公告)號:CN201132265,公開(公告)H:2008.10.15)。它包括主體，主體為中空結(jié)構(gòu)，在主體中間部位圓周上等間距分布有動(dòng)平衡孔，每個(gè)動(dòng)平衡孔中安裝有動(dòng)平衡螺釘。刀具安裝后通過調(diào)整動(dòng)平衡螺釘?shù)男牒托龅拈L度，來調(diào)節(jié)動(dòng)平衡量，消除刀具安裝產(chǎn)生的不平衡量，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣便可以在高轉(zhuǎn)速下使用。該熱縮刀柄能消除安裝產(chǎn)生的不平衡，但并沒有解決對高速加工中外力引起的不平衡及震動(dòng)等技術(shù)問題，也沒有涉及到解決熱縮刀柄與刀具冷卻等技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供了一種可通過熱縮刀桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速疏導(dǎo)熱量、降低配合區(qū)域溫度、并吸收部分震動(dòng)、且剛性較好的內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:它包括刀柄5、熱縮刀桿3和刀具I ;刀柄5的內(nèi)端為與加工中心主軸相配合的外形結(jié)構(gòu)，刀柄5設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，刀柄5為中空內(nèi)腔腰部為內(nèi)徑小于兩端內(nèi)徑的與連接螺桿6外徑相配合的螺桿通孔結(jié)構(gòu)，刀柄5的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿3的內(nèi)端外形為與刀柄5外端錐度空腔相配合的錐形結(jié)構(gòu)、且在內(nèi)端設(shè)置有螺孔；熱縮刀桿3的內(nèi)端套裝在刀柄5的外端錐度空腔內(nèi)，并采用連接螺桿6由刀柄5內(nèi)端套入穿過螺桿通孔與熱縮刀桿3內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接，從而使熱縮刀桿3與刀柄5固定連接；刀具I的內(nèi)端采用過盈密封配合套裝在熱縮刀桿3外端；所述熱縮刀桿3采用中空內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，連接螺桿6的中部設(shè)置有通孔及與其通孔相配合安裝的密封螺釘9，連接螺桿6的通孔與熱縮刀桿3的中空內(nèi)腔相連通，在連接螺桿6與刀具I之間的熱縮刀桿3中空內(nèi)腔形成冷卻液腔4，在冷卻液腔4內(nèi)封裝冷卻液。
[0007]為解決熱縮刀桿所遇到的技術(shù)問題，本實(shí)用新型所述熱縮刀桿3可采用兩端漸小、腰部較粗的雙錐形結(jié)構(gòu)。
[0008]為提升散熱效果，本實(shí)用新型也可在刀具I內(nèi)端連接有散熱芯2。所述散熱芯2采用導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)散熱芯。所述散熱芯2的尾部設(shè)計(jì)成翼狀結(jié)構(gòu)以增加散熱面積。
[0009]本實(shí)用新型也可在刀具I內(nèi)端設(shè)置有螺紋孔，散熱芯2的一端設(shè)置有與刀具I螺紋孔相配合的螺紋桿，散熱芯2螺紋桿配合套裝在刀具I螺紋孔內(nèi)。
[0010]為加強(qiáng)密封效果，本實(shí)用新型還可在密封螺釘9的螺帽與連接螺桿6通孔之間設(shè)置有螺桿密封圈10對其進(jìn)行密封。也可在熱縮刀桿3內(nèi)端與刀柄5外端錐度空腔底部之間、位于連接螺桿6外周配合套裝刀桿密封圈7，使其對冷卻液腔4進(jìn)行密封。
[0011]在本實(shí)用新型中的內(nèi)冷卻是將刀具的熱量通過與之連接的銅質(zhì)散熱芯快速傳遞到熱縮刀桿內(nèi)部的冷卻液中，由于冷卻液具有較大的比熱容，可以吸收大量熱量，由于熱縮刀桿高速旋轉(zhuǎn)，冷卻液中熱量分布均勻且可隨時(shí)通過熱縮刀桿內(nèi)壁向外傳遞，從而使得熱縮刀桿與刀具配合部分的溫度降低。
[0012]同時(shí)，本實(shí)用新型中冷卻液的阻尼很大，可以吸收部分因外力而產(chǎn)生的震動(dòng)；熱縮刀柄-刀具式刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然也能滿足高速銑削加工的要求，但刀柄與刀具配合缺少柔性，模具復(fù)雜多型面加工對刀具多樣性的要求勢必增加刀柄的投入，而使得加工成本大大提高；熱縮刀桿的引入很好的解決了上述問題，本實(shí)用新型中的刀柄通過采用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好；熱縮刀桿通過螺桿與刀柄連接，結(jié)構(gòu)簡單可靠，且熱縮刀桿系列化設(shè)計(jì)可適用于不同加工環(huán)境，而且當(dāng)熱縮配合部分有磨損時(shí)，更換一個(gè)熱縮刀桿比更換熱縮刀柄的成本低得多。
[0013]本實(shí)用新型通過采用特殊的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，如刀柄與熱縮刀桿之間采用螺釘連接，并采用密封結(jié)構(gòu)對其密封，防止冷卻液腔的冷卻液的泄露；它與傳統(tǒng)的刀柄-刀具機(jī)構(gòu)相比，本實(shí)用新型中的熱縮刀桿的長度和大小是系列化設(shè)計(jì)的，剛性較好，這使得本實(shí)用新型可很好的根據(jù)不同加工環(huán)境選用合適尺寸的熱縮刀桿；在冷卻減震方面，本實(shí)用新型中冷卻液腔的冷卻液被密封在熱縮刀桿內(nèi)部，節(jié)約成本，對環(huán)境無污染；通過采用上述設(shè)計(jì)使得本實(shí)用新型安裝簡易、易拆分、尺寸容易拓展，互換性好，很好地提升了其作為加工裝置的適用性。在進(jìn)行深型腔加工時(shí)剛性較好，并且能使切削過程中傳遞到刀具與熱縮刀桿配合區(qū)域的熱量經(jīng)散熱芯傳入熱縮刀桿內(nèi)部的空腔中，并被空腔中的冷卻液腔內(nèi)的冷卻液所吸收，避免熱量聚集而引起配合區(qū)域溫度過高，從而提高熱縮刀桿與刀具配合的可靠性；空腔處于封閉狀態(tài)，且冷卻液腔的冷卻液也可采用蒸餾水，避免對環(huán)境的污染；冷卻液腔的冷卻液在吸收熱量的同時(shí)也吸收部分震動(dòng)，提高加工精度。本實(shí)用新型主要是用于切削加工中的深型腔加工等領(lǐng)域。

【附圖說明】

[0014]圖1是本實(shí)用新型的總裝剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的總裝外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是連接螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是圖3的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是刀具與散熱芯的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是圖5的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)注說明:1-刀具，2-散熱芯，3-熱縮刀桿，4-冷卻液腔，5-刀柄，6_連接螺桿，7-刀桿密封圈，8-墊圈，9-緊固螺釘，10-螺桿密封圈。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為了闡明本實(shí)用新型的技術(shù)方案以及特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1，如圖1所示，它包括刀柄5、熱縮刀桿3和刀具I ;刀柄5的內(nèi)端為與加工中心主軸相配合的外形結(jié)構(gòu)，刀柄5設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，刀柄5為中空內(nèi)腔腰部為內(nèi)徑小于兩端內(nèi)徑的與連接螺桿6外徑相配合的螺桿通孔結(jié)構(gòu)，刀柄5的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿3的內(nèi)端外形為與刀柄5外端錐度空腔相配合的錐形結(jié)構(gòu)、且在內(nèi)端設(shè)置有螺孔；熱縮刀桿3的內(nèi)端套裝在刀柄5的外端錐度空腔內(nèi)，并采用連接螺桿6由刀柄5內(nèi)端套入穿過螺桿通孔與熱縮刀桿3內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接，從而使熱縮刀桿3與刀柄5固定連接；冷卻液可通過連接螺桿6中的通孔注入冷卻液腔4內(nèi)，從而使熱縮刀桿3的冷卻液腔4內(nèi)填充冷卻液，冷卻液可以是水或其它冷卻液體，它可以實(shí)時(shí)地對刀具I進(jìn)行冷卻，致使刀具I溫度降低并吸收部分震動(dòng)；刀具I的內(nèi)端采用過盈密封配合套裝在熱縮刀桿3外端；所述熱縮刀桿3采用中空內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，連接螺桿6的中部設(shè)置有通孔及與其通孔相配合安裝的密封螺釘9，使冷卻液腔4成為一個(gè)完全密封的密閉腔，連接螺桿6的通孔與熱縮刀桿3的中空內(nèi)腔相連通，在連接螺桿6與刀具I之間的熱縮刀桿3中空內(nèi)腔形成冷卻液腔4，在冷卻液腔4內(nèi)封裝冷卻液。在本實(shí)用新型中，刀柄5和刀具I也可選用標(biāo)準(zhǔn)件，在完成上述安裝后，將刀柄5主軸與加工中心主軸連接。它通過根據(jù)不同切削加工工況選用不同長度和尺寸的熱縮刀桿與刀柄配合，增加互換性，從而節(jié)省刀柄制造開支。在進(jìn)行高速加工時(shí)，刀具I前端的熱量通過刀具I本身向后傳遞，并被冷卻液腔4內(nèi)的冷卻液吸收，在加工過程中的震動(dòng)也有部分將被冷卻液腔4的冷卻液吸收，從而減少震動(dòng)。參閱圖1至圖6。
[0023]實(shí)施例2，為解決加長熱縮刀桿所遇到的技術(shù)問題，本實(shí)用新型所述熱縮刀桿3可采用兩端漸小、腰部較粗的雙錐形結(jié)構(gòu)。它與傳統(tǒng)的刀柄-刀具機(jī)構(gòu)相比，本實(shí)用新型中的熱縮刀桿的長度和大小是系列化設(shè)計(jì)的，剛性較好，這使得本實(shí)用新型可很好的根據(jù)不同加工環(huán)境選用合適尺寸的熱縮刀桿。參閱圖1至圖6，其余同實(shí)施例1。
[0024]實(shí)施例3，為提升散熱效果，本實(shí)用新型也可在刀具I內(nèi)端連接有散熱芯2，所述散熱芯2可采用導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)散熱芯。也可將散熱芯2的尾部設(shè)計(jì)成翼狀結(jié)構(gòu)以增加散熱面積。參閱圖1至圖6，其余同上述實(shí)施例1或2。
[0025]實(shí)施例4，為方便安裝和加強(qiáng)連接的牢固性，本實(shí)用新型也可在刀具I內(nèi)端設(shè)置有螺紋孔，散熱芯2的一端設(shè)置有與刀具I螺紋孔相配合的螺紋桿，散熱芯2螺紋桿配合套裝在刀具I螺紋孔內(nèi)。參閱圖1至圖6，其余同上述實(shí)施例3。
[0026]實(shí)施例5，為加強(qiáng)密封效果，本實(shí)用新型還可在密封螺釘9的螺帽與連接螺桿6通孔之間設(shè)置有螺桿密封圈10對其進(jìn)行密封。參閱圖1至3，其余同上述實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例6，為加強(qiáng)密封效果，本實(shí)用新型也可在熱縮刀桿3內(nèi)端與刀柄5外端錐度空腔底部之間、位于連接螺桿6外周配合套裝刀桿密封圈7，使其對冷卻液腔4進(jìn)行密封。參閱圖1至3，其余同上述實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:它包括刀柄(5)、熱縮刀桿(3)和刀具(I);刀柄(5)的內(nèi)端為與加工中心主軸相配合的外形結(jié)構(gòu)，刀柄(5)設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，刀柄(5)為中空內(nèi)腔腰部為內(nèi)徑小于兩端內(nèi)徑的與連接螺桿(6)外徑相配合的螺桿通孔結(jié)構(gòu)，刀柄(5)的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿(3)的內(nèi)端外形為與刀柄(5)外端錐度空腔相配合的錐形結(jié)構(gòu)、且在內(nèi)端設(shè)置有螺孔；熱縮刀桿(3)的內(nèi)端套裝在刀柄(5)的外端錐度空腔內(nèi)，并采用連接螺桿(6)由刀柄(5)內(nèi)端套入穿過螺桿通孔與熱縮刀桿(3)內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接，從而使熱縮刀桿(3)與刀柄(5)固定連接；刀具(I)的內(nèi)端采用過盈密封配合套裝在熱縮刀桿(3)外端；所述熱縮刀桿(3)采用中空內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，連接螺桿(6)的中部設(shè)置有通孔及與其通孔相配合安裝的密封螺釘(9)，連接螺桿(6)的通孔與熱縮刀桿(3)的中空內(nèi)腔相連通，在連接螺桿(6)與刀具(I)之間的熱縮刀桿(3)中空內(nèi)腔形成冷卻液腔(4)，在冷卻液腔(4)內(nèi)封裝冷卻液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述熱縮刀桿(3)采用兩端漸小、腰部較粗的雙錐形結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述刀具(I)內(nèi)端連接有散熱芯(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述散熱芯(2)采用導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)散熱芯。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述散熱芯(2)的尾部設(shè)計(jì)成翼狀結(jié)構(gòu)以增加散熱面積。6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述刀具(I)內(nèi)端設(shè)置有螺紋孔，散熱芯(2)的一端設(shè)置有與刀具(I)螺紋孔相配合的螺紋桿，散熱芯(2)螺紋桿配合套裝在刀具(I)螺紋孔內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:所述密封螺釘(9)的螺帽與連接螺桿(6)通孔之間設(shè)置有螺桿密封圈(10)對其進(jìn)行密封。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置，其特征是:在熱縮刀桿(3)內(nèi)端與刀柄(5)外端錐度空腔底部之間、位于連接螺桿(6)外周配合套裝刀桿密封圈(7)，使其對冷卻液腔(4)進(jìn)行密封。
【文檔編號】B23C5-26GK204277594SQ201420610161
【發(fā)明者】周后明, 劉博 , 秦衡峰, 張高峰, 周友行 [申請人]湘潭大學(xué)