[发明专利]刀架减震系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及例如铣床的旋转切削机床，更特别地，涉及减震主轴和刀架组件，其适合于消除通常在高速铣削应用中使用切削刀具期间发生的谐波共振。

背景技术

众所周知，在现有技术中已经使用了各种刀架，其与例如铣床或镗床的机床的旋转主轴接合以在工件切削期间将切削刀具固定地接合到机床上。旋转切削机床典型地包括电机驱动主轴，刀架附接到电机驱动主轴上，所述刀架构造为容纳切削刀具最终用于切削工件的柄部。通常，通过在主轴中设置利用外螺纹螺栓将刀架的上端或柄部固定到其中的腔室实现将刀架附接到主轴上，所述外螺纹螺栓移动穿过主轴的一部分并且旋接于在刀架柄部内轴向延伸的内螺纹孔中。在最早的刀架中，在刀架的下端或安装部上也形成用于接纳切削刀具柄部的中心孔，所述切削刀具通过刀架与铣床或其它机床相接。在切削刀具的柄部插入刀架的中心孔之后，刀架柄部通过拧紧上述螺栓紧密固定到主轴中，从而将切削刀具刚性保持在刀架内。

尽管将切削刀具接合到切削机床上，现有技术的刀架通常具有某些降低其总实用性的缺陷。更特别地，更缓慢的转速通常允许切削机床充分工作，由于主轴和刀架之间产生振动力的结果，高速切削(优选地)很难制造令人满意的产品。具体地，在更高的旋转切削速度下，切削刀具通常开始振动或颤动，从而不能保持充分的刀具控制，在现实中会对工件造成损坏，同时可能伤害操作人员。更特别地，谐波共振传递给刀架会引起其相对于主轴的轻微运动，在极个别情况下，会导致刀架在主轴内松动。可以认识到，刀架相对于主轴的共振会导致对工件的切削大大超出公差。同样，谐波共振会导致切削刀具颤动，从而在刀架内发生松动。在有些情况下，切削刀具甚至会从刀架中震出，或者相对于刀架超出公差范围。

现有技术的刀架的另一缺陷在于，切削刀具柄部固定在刀架中心孔内的方式通常导致切削刀具不同心地安装在刀架内。这种不同心安装在例如在立式铣床上进行的现代、高公差机加工应用中是不受欢迎的，其中，切削刀具在刀架内的微小同心度变化通常会导致切削操作的突然失效。

本发明通过提供包括减震构件的刀架解决现有技术的刀架中的这些及其他缺陷，所述减震构件用于消除通常在高速铣削应用中使用切削刀具期间产生的谐波共振。在根据本发明构造的刀架中，通过将切削刀具柄部热收缩在刀架内可以大体上消除切削刀具柄部不同心地安装在刀架内。下面将更详细地讨论本发明的这些及其它特征和优点。

发明内容

根据本发明，提供了一种在铣床的旋转主轴中使用的刀架。刀架包括圆锥形柄部，所述圆锥形柄部适合于插入主轴内的互补凹部中。除了柄部之外，刀架包括切削刀具安装部，所述切削刀具安装部包括在其中沿轴向延伸以接纳切削刀具柄部的孔。圆形构造的凸缘部形成在柄部和安装部之间，所述圆形构造的凸缘部相对于所述柄部和安装部沿径向向外延伸。大致V形槽或凹部设置在凸缘部的周向边缘上，所述V形槽或凹部用于容纳自动刀架更换器。

本发明的刀架还包括设置在互补凹槽或通道内的环形的环状减震构件，所述互补凹槽或通道设置在凸缘部的大致平坦顶面上并围绕(即，包围)其柄部延伸。减震构件优选地由弹性体材料制成，并且该减震构件在刀架柄部插入并固定在主轴中时被压缩于凸缘部和主轴的大致平坦远端之间。优选地，以在主轴远端和凸缘部顶面之间形成直接的、金属与金属接触方式帮助刀架完全插入主轴中。然而，这种金属与金属接触尽管是优选的，但不是必需的。如果形成这种金属与金属接触的话，主轴远端和凸缘部顶面之间的抵靠接合有效地封闭顶面上的通道，其中，减震构件的尺寸设置成使得当被压缩时，所述减震构件大体上充满由封闭通道所限定的可用敞开区域并且给刀架和支撑于其上的主轴施加弹性的偏压力。当减震构件以这种方式压缩时，它适合于消除谐波共振，所述谐波共振通常在切削刀具柄部插入刀架的切削刀具安装部的孔中并且切削刀具在高速铣削应用时发生。减震构件还在刀架凸缘部和主轴之间形成密封，防止碎屑、切削油或其它污染物进入刀架柄部和主轴凹部之间，从而保持主轴/刀架组合的清洁。由于减震构件接纳在形成于刀架凸缘部的顶面上的互补通道中，当刀架在极高速铣削应用中使用时，可以防止减震构件发生过大的径向位移。

通过结合附图阅读下列详细说明可以更清楚地了解本发明。

附图说明

在参考附图的情况下，本发明的这些及其它特征将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明第一实施例构造的刀架在插入铣床的旋转主轴中时的透视图；

图2是图1所示刀架和主轴组合的局部剖视图；