[发明专利]内冷却减震热缩刀杆装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及切削加工研究领域，特别是涉及一种用于切削加工设备的内冷却减震热缩刀杆装置。

背景技术

目前，在高速加工行业中，通常的刀柄-弹性夹头-刀具式刀具系统结构虽能满足一般零件高速铣削加工的要求，但受刀具系统刚度的制约，使得加工时刀具所能接近工件的深度受到很大的限制；热缩刀柄应用比较广泛，热缩刀杆的运用也趋于成熟。在进行高速切削加工时，切削热会沿着刀具向上传递，热缩刀柄（刀杆）接触部分的温度升高。由于热缩刀柄（刀杆）与刀具的配合是采用热缩过盈配合，热缩刀柄（刀杆）热膨胀系数较大，对温度特别敏感，温度升高会引起热缩刀柄（刀杆）接触部分尺寸增大，与刀具之间的过盈量减小，接触应力减小，夹持强度降低，进而影响配合质量，带来严重的事故。采用传统的向过盈配合区域喷射冷却液的方法存在很大不足，由于过盈配合区域温度不是特别高，过多的使用切削液不但增加了成本，而且其造成的污染也很严重，不符合当前节能减排以及绿色制造的趋势。在高速加工的同时，刀具也因切削力等因素的影响而产生震动。因此，需要一种新的方法来解决上述技术问题。

相关的发明已有些实例，但与本发明都有很大的不同，在已有的发明中，如黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号哈尔滨理工大学的王志刚；徐雷达；蔡东松发明的“高精度低成本热缩刀柄”（专利申请号：CN201020273544.2，申请日       2010.07.28，公开/公告号：CN201776646U，公开/公告日：2011.03.30）高精度低成本热缩刀柄。随着高速切削加工技术的广泛应用及精密加工技术的发展，对高性能数控机床工具系统的要求越来越高。高精度低成本热缩刀柄，其组成包括：锥柄(1)、热缩头(2)，所述的锥柄连接热缩头，在所述的热缩头内加工有过渡孔(3)、退刀槽(4)、限位螺钉孔(5)、退刀槽(6)、热缩孔(7)、减热增胀槽(8)。所述的过渡孔通过退刀槽连接限位螺钉孔，所述的限位螺钉孔通过退刀槽连接热缩孔和减热增胀槽，所述的减热增胀槽开在热缩孔的孔壁上。它用于机床与刀具的连接，尤其适用于精密、高速机床。它所谓的减热，其实是指通过在热缩刀柄内壁的矩形槽减小与刀具的接触受热面积，由于矩形槽的加工精度要求极高，采用此方法会增加刀柄的制造成本，接触面积的减小也会造成夹持强度的减降低和应力集中，而且矩形槽并不能改变散热途径，热量仍然会沿着接触面快速传播。

又如黑龙江省哈尔滨市香坊区和平路44号哈尔滨量具刃具集团有限责任公司的刘学发明并申请专利的“热缩刀柄动平衡结构”（专利申请号：CN200720117397.8，申请日：2007.11.13，公开(公告)号：CN201132265， 公开(公告)日：2008.10.15）。它包括主体，主体为中空结构，在主体中间部位圆周上等间距分布有动平衡孔，每个动平衡孔中安装有动平衡螺钉。刀具安装后通过调整动平衡螺钉的旋入和旋出的长度，来调节动平衡量，消除刀具安装产生的不平衡量，使其达到标准要求。这样便可以在高转速下使用。该热缩刀柄能消除安装产生的不平衡，但并没有解决对高速加工中外力引起的不平衡及震动等技术问题，也没有涉及到解决热缩刀柄与刀具冷却等技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供了一种可通过热缩刀杆内部结构快速疏导热量、降低配合区域温度、并吸收部分震动、且刚性较好的内冷却减震热缩刀杆装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括刀柄5、热缩刀杆3和刀具1；刀柄5的内端为与加工中心主轴相配合的外形结构，刀柄5设计为中空结构，刀柄5为中空内腔腰部为内径小于两端内径的与连接螺杆6外径相配合的螺杆通孔结构，刀柄5的外端为向外张开的锥度空腔结构；热缩刀杆3的内端外形为与刀柄5外端锥度空腔相配合的锥形结构、且在内端设置有螺孔；热缩刀杆3的内端套装在刀柄5的外端锥度空腔内，并采用连接螺杆6由刀柄5内端套入穿过螺杆通孔与热缩刀杆3内端设置的螺孔相配合连接，从而使热缩刀杆3与刀柄5固定连接；刀具1的内端采用过盈密封配合套装在热缩刀杆3外端；所述热缩刀杆3采用中空内腔结构，连接螺杆6的中部设置有通孔及与其通孔相配合安装的密封螺钉9，连接螺杆6的通孔与热缩刀杆3的中空内腔相连通，在连接螺杆6与刀具1之间的热缩刀杆3中空内腔形成冷却液腔4，在冷却液腔4内封装冷却液。

为解决热缩刀杆所遇到的技术问题，本发明所述热缩刀杆3可采用两端渐小、腰部较粗的双锥形结构。