CN112605447A - 一种高重复定位精度的可换头刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高重复定位精度的可换头刀具，属于机床加工领域。包括可换刀头和刀杆，可换刀头上设有定位和扭力传递机构，定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台和至少一个凸块，凸块设置在圆锥形凸台的外边缘；可换刀头与刀杆通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台与圆锥凹槽、凸块与卡槽卡接并通过螺栓固定。本刀具在可换刀头上设有锥形圆锥形凸台，锥形圆锥形凸台能够提高对刀具工作时产生的扭转力的承受作用，增强可换刀头在定位和扭力传递机构中的固定作用，延长刀具的寿命。定位和扭力传递机构的凸块呈不均匀分布，能够提高了重复定位精度，可以降低刀具使用时的系统误差从而降低刀具磨损减少换刀次数，进一步提升产品稳定性。

Description

一种高重复定位精度的可换头刀具

技术领域

本发明涉及机床加工领域，具体涉及一种高重复定位精度的可换头刀具。

背景技术

目前市面上的刀具有可换头，可换刀片，焊接，整体等结构，而可换头刀具具有整体刀具头部的所有优点，同时也具有可换刀片和焊接刀具的低成本优势，但是刀头与刀杆之间的连接精度以及连接刚性(扭力传递)就成为至关重要的因素。有了高重复定位精度的可换头才能够实现刀头生产时的精度与使用时的精度一致，从而降低使用过程中的系统误差，提高被加工产品的品质，稳定性，降低操作者使用难度和提高使用寿命。也才能够真正发挥出可换头刀具的优势。

在传统的机床加工工具系统中，一般的工具分为刀杆和刀头，刀杆是用于和机床相连的连接部分，可换刀片是连接在刀杆上的，并且直接作用于各种被切削产品，因为在切削过程中，可换刀片会不断磨损，所以可换刀片是需要经常更换的，传统更换刀片的方法一般是直接通过锁紧螺钉将刀片压紧于刀杆连接面上，这种连接方法很难实现刀片和刀杆两者之间的对心连接，而且每一次更换刀片都需要反复调整，严重影响更换刀片的效率。

现有刀具在安装时的定位方式较多，如在接触面上开设凸起，或开设凹槽，通过凸起或凹槽之间的配合来实现定位。如公开号CN107498610A公开的一种具有准确定位结构的圆刀片及切削刀具，该刀具在所述中心孔内表面设有至少三个凸起部，各凸起部沿中心孔周向均匀布置。

公开号CN108778589A公开了切削刀片、刀夹和刀具，相似底座主体的、横向于所述切削刀片纵向轴线延伸的底侧上设置有多个凸起，多个凸起布置成分布在周边方向上，且均匀分布。使得在相应地两个相邻凸起之间分别获得相对凹部，凸起和凹部用于与刀片连接紧固。

公开号CN105269058A公开了一种装有圆形刀片的切削刀具，其中公开圆形刀片底部与刀片后刀面相交处至少设有一个定位凹槽，所述刀槽底面设有与定位凹槽配合的定位凸台。该技术方案中圆形刀片所受的切削力和压紧螺钉对圆形刀片的压紧力通过定位凸台进行分力，减小圆形刀片底面的受力及变形，增加了刀具整体强度，提高了圆形刀片寿命；圆形刀片所受切削力产生的扭转力作用在定位凸台上，从而防止圆形刀片产生位移，特别是防止圆形刀片产生旋转。且在定位凹槽和定位凸台的形状为呈U形、呈三角形、呈缩口U形。在说明书中显示四个定位凹槽沿圆形刀片周向均匀分布。

公开号CN106180849A公开了一种刀片可换式刀具，其中刀身的中间设有一个六角通孔，六角通孔的内部均匀间隔设有六个长条形限位槽，而六角通孔的限位槽也是均匀分布的。

综上所述，现有的限位槽或限位凸起均是圆周均匀分布，当其中给一个限位槽或限位凸起发生偏移时，其他几个也依次发生偏移，从而通过复利的方式增加了刀具安装定位的误差，刀具的精密度降低，且无法形成唯一定位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种能够重复定位，且定位精准，强度高，操作方便，成本更低的高重复定位精度的可换头刀具。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高重复定位精度的可换头刀具，包括可换刀头和与所述可换刀头连接的刀杆，所述可换刀头上、与刀杆接触的一面为第一接触面，所述第一接触面上设有定位和扭力传递机构；所述可换刀头上设有至少一个用于螺栓固定刀头和刀杆的螺丝穿孔；

所述定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台和至少一个凸块，所述圆锥形凸台的表面直径小于圆锥形凸台与可换刀头连接面的直径；所述凸块设置在所述凸台的外边缘；

所述刀杆上、与可换刀头接触的一面为第二接触面，所述第二接触面上设有与所述圆锥形凸台相配合的圆锥凹槽，所述圆锥凹槽侧面设有与所述凸块相配合的卡槽；所述可换刀头与刀杆通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台、凸块和刀杆中的圆锥凹槽和卡槽定位并通过螺栓压紧固定。

进一步的，所述定位和扭力传递机构上圆锥形凸台的锥度为4°-15°；所述凹槽的锥面角度在4°-15°；所述刀杆与刀头之间存在有0.05mm-0.25mm的间隙。凸块与卡槽是间隙配合间隙在0.05-0.25mm。

进一步的，所述凸块为一个或一个以上，且一个以上所述凸块在所述圆锥形凸台的外边缘沿圆周分布。

进一步的，一个以上所述凸块在所述圆锥形凸台的外边缘沿圆周不均匀分布。

进一步的，所述螺丝穿孔为一个或多个，所述螺丝穿孔的中心轴与所述可换刀头的中心轴平行。

定位和扭力传递机构进一步的，所述螺丝穿孔沿所述定位和扭力传递机构的外边缘呈圆周分布。

进一步的，所述可换刀头的外边缘呈圆形，或齿轮状，或异型。

进一步的，所述凸块为方形凸块，或弧形凸块，或异型凸块。

本发明高重复定位精度的可换头刀具，其有益效果在于：

(1)在刀头上设有圆锥形凸台，刀杆上设有圆锥凹槽，圆锥形凸台与刀杆上的圆锥凹槽配合，并通过螺丝的压紧力消除第一接触面与第二接触面之间的间隙，从而达到双重定位，提高了重复定位精度。

(2)定位和扭力传递机构中设有凸块，不管数量多少都是不等分分布。凸块除了传递扭力的作用还起到了定向的作用，可换刀头与刀杆只有一个方向可以安装，进一步提升了定位精度。

(3)刀头上的圆锥凸台和凸块为一次性模压成型，具有很高的强度并大大降低了定位和传递扭力机构的加工难度。

(4)高精度的重复定位和高刚性的扭力传递可以大大降低刀具在换刀时造成的系统误差从而降低废品率，可以降低刀具使用时的系统误差从而降低刀具磨损减少换刀次数，进一步提升产品稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明刀头的平面结构示意图(凸块为方形)；

图2是本发明刀头的平面结构示意图(凸块为弧形)；

图3是本发明刀头的平面结构示意图(凸块为异型)；

图4是本发明刀头的平面结构示意图(刀头外边缘为齿轮状)；

图5是实施例1和3的连接方式(刀头与刀杆挤压前)；

图6是实施例2的连接方式(刀头与刀杆挤压后)；

1刀头，2刀杆，3螺栓，4间隙；

101第一接触面，102螺孔，103圆锥形凸台，104凸台的锥面，105凸块；

201圆锥凹槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

实施例1

一种高重复定位精度的可换头刀具，如图1-5所示，包括可换刀头1和与可换刀头1连接的刀杆2，可换刀头1上、与刀杆2接触的一面为第一接触面102，第一接触面102上设有定位和扭力传递机构；可换刀头1中心上设有一个用于螺丝穿孔固定可换刀头1和刀杆2的螺孔102；

定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台103和至少一个凸块105，圆锥形凸台103的内边缘与螺孔102的边缘齐平，圆锥形凸台103的的表面直径小于圆锥形凸台与可换刀头连接面的直径；凸块105设置在圆锥形凸台103的外边缘；

刀杆2上、与可换刀头1接触的一面为第二接触面，第二接触面上设有与圆锥形凸台103和凸块105相配配合的圆锥凹槽201，圆锥凹槽侧面设有与所述凸块相配合的卡槽，可换刀头1与刀杆2通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台103、凸块105和刀杆2中的圆锥凹槽201和卡槽定位卡接并通过螺栓3压紧固定。

本实施例中，凸块105为三个，且三个凸块105在圆锥形凸台103的外边缘沿圆周不均匀分布，即三个凸块105之间的夹角为不相同。不均匀分布的凸块105能够保障可换刀头1在安装时只能有一个方向可以安装，其他两个方向则不能安装。

定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台的锥度为4°；刀杆的第二接触面的圆锥凹槽为与圆锥形凸台相配合的锥面，圆锥凹槽的锥面角度在4°；刀杆与可换刀头之间存在有0.05mm-0.25mm的间隙4。凸块与卡槽是间隙配合间隙在0.05-0.25mm。

如图5所示，凸块的作用主要是传递扭矩、定位方向，能够提升重复定位的精准度。圆锥凹槽的孔径略小于圆锥形凸台的孔径；可换刀头上的凸块和圆锥形凸台插入至刀杆上的圆锥凹槽时，第一接触面和第二接触面之间具有0.05-0.25mm之间的间隙4。此时需要通过外力挤压可换刀头进一步下落至刀杆，圆锥形凸台与圆锥凹槽完全贴合，凸块与刀杆对应的卡槽是间隙配合，达到可换刀头的精准定位。

本实施例中，可换刀头1的中心和刀杆2的中心均设有一个用于螺栓3固定可换刀头1和刀杆2的螺孔102，且刀杆2和可换刀头1的螺孔102是相互对应的；螺孔102的中心轴与可换刀头1的中心轴平行。

将可换刀头1放置在刀杆2上并与第二接触面接触，通过圆锥形凸台103与螺孔102、凸块105与圆锥凹槽201之间的配合将可换刀头1定位卡接在刀杆2上。刀杆2中心的螺孔102带有螺纹；用螺栓3穿过可换刀头1和刀杆2上中心的螺孔102，使可换刀头1和刀杆2固定连接为一体。

本实施例中，可换刀头1的外边缘呈齿轮状，但不仅限于齿轮状。

本实施例中，凸块105为方形凸块，但不仅限于方形凸块。

实施例2

一种高重复定位精度的可换头刀具，如图1-4和6所示，

包括可换刀头1和与可换刀头1连接的刀杆2，可换刀头1上、与刀杆2接触的一面为第一接触面102，第一接触面102上设有定位和扭力传递机构；可换刀头1中心上设有一个用于螺丝穿孔固定可换刀头1和刀杆2的螺孔102。

定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台103和至少一个凸块105，圆锥形凸台103的的表面直径小于圆锥形凸台与可换刀头连接面的直径；凸块105设置在圆锥形凸台103的外边缘；

刀杆2上、与可换刀头1接触的一面为第二接触面，第二接触面上设有与圆锥形凸台103和凸块105相配配合的圆锥凹槽201，圆锥凹槽侧面设有与所述凸块相配合的卡槽，可换刀头1与刀杆2通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台103、凸块105和刀杆2中的圆锥凹槽201和卡槽定位卡接并通过螺栓3压紧固定。

本实施例中，凸块105为三个，且三个凸块105在圆锥形凸台103的外边缘沿圆周不均匀分布，即三个凸块105之间的夹角为不相同。不均匀分布的凸块105能够保障可换刀头1在安装时只能有一个方向可以安装，其他两个方向则不能安装，即使更换刀头也能达到同样的定位和精度，提高了重复定位的精准。

定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台的锥度为15°；刀杆的第二接触面的圆锥凹槽为与圆锥形凸台相配合的锥面，圆锥凹槽的锥面角度在15°；刀杆与可换刀头之间存在有0.05mm-0.25mm的间隙4。凸块与卡槽是间隙配合间隙在0.05-0.25mm。

凸块的作用主要是传递扭矩、定位方向，能够提升重复定位的精准度。圆锥凹槽的孔径略小于圆锥形凸台的孔径；可换刀头上的凸块和圆锥形凸台插入至刀杆上的圆锥凹槽时，第一接触面和第二接触面之间具有0.05-0.25mm之间的间隙4。此时需要通过外力挤压可换刀头进一步下落至刀杆，圆锥形凸台与圆锥凹槽完全贴合，凸块与刀杆对应的卡槽是间隙配合，达到可换刀头的精准定位。

本实施例中，刀杆2和可换刀头1上设有三个螺孔102，三个螺孔102定位和扭力传递机构的外边缘呈圆周分布，螺孔102的中心轴与可换刀头1的中心轴平行。且可换刀头1和刀杆2的螺孔102是相互对应的。

将可换刀头1放置在刀杆2上并与第二接触面接触，通过圆锥形凸台103与螺孔102、凸块105与圆锥凹槽201之间的配合将可换刀头1定位卡接在刀杆2上。刀杆2中心的螺孔102带有螺纹；用螺栓3穿过可换刀头1和刀杆2上的三个螺孔102，使可换刀头1和刀杆2固定连接为一体。

本实施例中，可换刀头1螺孔102的数量不仅限于三个，也可为一个，或两个，或四个，或更多。只要能够达到固定即可。

本实施例中，可换刀头1的外边缘呈齿轮状，但不仅限于齿轮状。

本实施例中，凸块105为异型凸块，但不仅限于异型凸块。

实施例3

一种高重复定位精度的可换头刀具，如图1-5所示，包括可换刀头1和与可换刀头1连接的刀杆2，可换刀头1上、与刀杆2接触的一面为第一接触面102，第一接触面102上设有定位和扭力传递机构；可换刀头1中心上设有一个用于螺丝穿孔固定可换刀头1和刀杆2的螺孔102。

定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台103和至少一个凸块105，圆锥形凸台103的内边缘与螺孔102的边缘齐平，圆锥形凸台103的的表面直径小于圆锥形凸台与可换刀头连接面的直径；凸块105设置在圆锥形凸台103的外边缘；

刀杆2上、与可换刀头1接触的一面为第二接触面，第二接触面上设有与圆锥形凸台103和凸块105相配配合的圆锥凹槽201，圆锥凹槽侧面设有与所述凸块相配合的卡槽，可换刀头1与刀杆2通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台103、凸块105和刀杆2中的圆锥凹槽201和卡槽定位卡接并通过螺栓3压紧固定。

本实施例中，凸块105为一个，且设置在圆锥形凸台103的外边缘，能够准确定位。定位和扭力传递机构上圆锥形凸台103的锥面104锥度为10°，且刀具圆锥形凸台103的锥面104能够提升对扭力的承受力，延长刀具的寿命。

定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台的锥度为10°；刀杆的第二接触面的圆锥凹槽为与圆锥形凸台相配合的锥面，圆锥凹槽的锥面角度在10°；刀杆与可换刀头之间存在有0.05mm-0.25mm的间隙4。凸块与卡槽是间隙配合间隙在0.05-0.25mm。

凸块的作用主要是传递扭矩、定位方向，能够提升重复定位的精准度。圆锥凹槽的孔径略小于圆锥形凸台的孔径；可换刀头上的凸块和圆锥形凸台插入至刀杆上的圆锥凹槽时，第一接触面和第二接触面之间具有0.05-0.25mm之间的间隙4。此时需要通过外力挤压可换刀头进一步下落至刀杆，圆锥形凸台与圆锥凹槽完全贴合，凸块与刀杆对应的卡槽是间隙配合，达到可换刀头的精准定位。

而现有技术一般的圆锥形凸台为完整的圆，很难挤压变形，因此达不到精准的定位。设定锥面且锥面设有多个凸块，凸块之间形成缺口，挤压变形容易，定位更加精准。

本实施例中，可换刀头1的中心和刀杆2的中心均设有一个用于螺栓3固定可换刀头1和刀杆2的螺孔102，且刀杆2和可换刀头1的螺孔102是相互对应的；螺孔102的中心轴与可换刀头1的中心轴平行。

将可换刀头1放置在刀杆2上并与第二接触面接触，通过圆锥形凸台103与螺孔102、凸块105与圆锥凹槽201之间的配合将可换刀头1定位卡接在刀杆2上。刀杆2中心的螺孔102带有螺纹；用螺栓3穿过可换刀头1和刀杆2上中心的螺孔102，使可换刀头1和刀杆2固定连接为一体。

本实施例中，可换刀头1的外边缘呈齿轮状，但不仅限于齿轮状。

本实施例中，凸块105为方形凸块，但不仅限于方形凸块。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：包括可换刀头和与所述可换刀头连接的刀杆，所述可换刀头上、与刀杆接触的一面为第一接触面，所述第一接触面上设有定位和扭力传递机构；所述可换刀头上设有至少一个用于螺栓固定刀头和刀杆的螺丝穿孔；

所述定位和扭力传递机构包括圆锥形凸台和至少一个凸块，所述圆锥形凸台的表面直径小于圆锥形凸台与可换刀头连接面的直径；所述凸块设置在所述凸台的外边缘；

所述刀杆上、与可换刀头接触的一面为第二接触面，所述第二接触面上设有与所述圆锥形凸台相配合的圆锥凹槽，所述圆锥凹槽侧面设有与所述凸块相配合的卡槽；所述可换刀头与刀杆通过定位和扭力传递机构中的圆锥形凸台、凸块和刀杆中的圆锥凹槽和卡槽定位并通过螺栓压紧固定。

2.根据权利要求1所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：所述定位和扭力传递机构上圆锥形凸台的锥度为4°-15°；所述凹槽的锥面角度在4°-15°之间；所述刀杆与刀头之间存在有0.05mm-0.25mm的间隙。

3.根据权利要求1所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：所述凸块为一个或一个以上，且一个以上所述凸块在所述圆锥形凸台的外边缘沿圆周分布。

4.根据权利要求3所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：一个以上所述凸块在所述圆锥形凸台的外边缘沿圆周不均匀分布。

5.根据权利要求1所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：所述螺丝穿孔为一个或多个，所述螺丝穿孔的中心轴与所述可换刀头的中心轴平行。

6.根据权利要求5所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：多个所述螺丝穿孔沿所述定位和扭力传递机构的外边缘呈圆周分布。

7.根据权利要求1-6任一项所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：所述可换刀头的外边缘呈圆形，或齿轮状，或异型。

8.根据权利要求1-6任一项所述高重复定位精度的可换头刀具，其特征在于：所述凸块为方形凸块，或弧形凸块，或异型凸块。

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