[发明专利]用于刀夹具的冷缩装配套管

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀夹具和组装刀夹具的方法。

背景技术

在本领域中已知在工业应用中使用加热收缩或冷缩装配工具组 件。以前的设计已经利用了整体式卡盘，这些卡盘具有的内直径略小 于切削刀具的柄或其他工件的外直径。在使用过程中，将刀具卡盘加 热，典型地是通过感应加热使卡盘扩张一个足够的量以允许刀具柄被 插在卡盘之中。然后允许刀具冷却，在此过程中卡盘的热收缩在刀具 柄上施加一个均匀的压力，从而允许卡盘围绕刀具柄缩小到将柄牢固 地锁定或保持在位。人们早已认识到，这些类型的加热收缩工具组件 提供了在精确度和刚度上优于标准铣削卡盘或套爪卡盘的一种改进。

现在参见图6，一个常规的冷缩装配刀夹具被总体上表示为10， 它用于可拆卸地保持一个旋转切削刀具14。一般而言，冷缩装配刀夹 具10包括一个柄或本体12，该柄或本体包括一个刀夹具部分12a、一 个凸缘构件12b、总体上对应于一个转轴(未示出)的楔形孔的一个 楔形外表面12c、以及一个用于容纳切削刀具14的中心孔或开口12d。

中心孔12d被形成为在直径上略小于切削刀具14的一个柄部分 14a。这个量取决于标称尺寸以及所要求的扭矩传输能力。为了将切削 刀具14插在刀夹具10中，对刀夹具10的刀夹具部分12a进行外部加 热，例如到达大致650°F的一个温度。由于刀夹具10的热膨胀特性， 在刀夹具10上施加的热量引起刀夹具10并且具体是本体12的刀夹具 部分12a扩张，从而导致中心孔12d在直径上扩大或增加一个足够的 距离以允许刀具柄14a插入中心孔12d之中。当刀具柄14a在中心孔 12d中被插入一个足够的距离时，外部施加的热被中止并且允许刀夹 具10冷却回到环境温度，其中热收缩引起孔12d收缩并且在刀夹具 10与切削刀具14的柄部分14a之间形成一种刚性结合。这样，切削 刀具14以一种用于高耐受性机加工应用的同心方式被刚性地保持在 刀夹具10中。为了拆卸切削刀具14，在刀夹具10上再一次施加热量 从而引起刀夹具10并且具体是刀夹具部分12a向外扩张。当刀夹具 10扩张时，可以将刀具柄14a从刀夹具本体12的中心孔12d中抽出。

然而，用于高强度材料的机加工(如，在航空工业中)的冷缩装 配刀夹具的使用具有一些局限性。最大夹持力与过盈配合水平是成比 例的，但是最大设计的过盈是受从该刀夹具上拆卸该刀具所要求的温 度限制的。因此，最大夹持力是有限的。

具有高螺旋角的某些端铣刀在强烈的操作条件下可能被从刀夹具 中抽出，因此刮伤昂贵的部件。一个解决方案是使用Weldon柄夹具， 该夹具提供高扭矩，但不适合用于高速度的应用。

因此，对于提供组件的增加扭矩的传输能力的一种加热收缩刀具 组件存在一种需要。

发明内容

为了解决与常规的冷缩装配或加热收缩刀夹具相关的这些以及其 他的问题，一种刀夹具包括一个柄，该柄包括一个刀夹具部分以及用 于容纳一个切削刀具的一个中心孔，以及围绕该柄的刀夹具部分放置 的一个第一冷缩装配套管。在一个实施方案中，该第一冷缩装配套管 具有的内直径小于该柄的刀夹具部分的外直径。在一个替代实施方案 中，该第一冷缩装配套管具有一个楔形的内表面并且该柄的刀夹具部 分具有一个楔形的外表面。

当加热该第一冷缩装配套管时，该第一冷缩装配套管向外扩张， 这样可以围绕该柄的刀夹具部分放置该冷缩装配套管。当冷却该冷缩 装配套管时，该第一冷缩装配套管围绕该刀夹具部分向内收缩以便通 过冷缩装配将该切削刀具刚性地保持在该刀夹具中。该刀夹具可以是 一个冷缩装配类型的刀夹具。

在本发明的另一个方面中，一种刀夹具包括一个柄，该柄包括一 个刀夹具部分以及用于容纳一个切削刀具的一个中心孔；一个围绕该 柄的刀夹具部分放置的第一冷缩装配套管；以及围绕该第一冷缩装配 套管放置的一个第二冷缩装配套管。对该第一冷缩装配套管施加热量 并且然后将其围绕该刀夹具部分放置并且然后将其冷却。接着，对该 第二冷缩装配套管施加热量并且然后将其围绕该第一冷缩装配套管放 置并且然后将其冷却。该第一冷缩装配套管以及该第二冷缩装配套管 在向内冷却收缩时通过冷缩装配将该切削刀具刚性地保持在该刀夹具 中。