一种具有补偿能力的HSK刀柄制造技术

本发明专利技术用于机床与刀具之间连接，特别适用于精密、高速加工机床。其在原刀柄法兰面上加工一个深度ｈ，宽ｂ的除污环槽，同时在刀柄体内部加工多个直径Φｄ的专用冲刷孔道，这些专用孔道与原刀柄中的高压冷却液回路相通，利用原刀柄中的高压冷却液对刀柄法兰面和主轴端面进行冲刷，达到自行对刀柄进行去除污垢和切屑目的。本发明专利技术具有清洁和磨损补偿能力，解决了ＨＳＫ刀柄在使用中因不清洁和磨损而导致的性能下降甚至报废的问题，既可保证ＨＳＫ刀柄法兰面与主轴端面可靠的接触，又能保证ＨＳＫ刀柄重磨使用。从而提高了生产的安全性，并易于保证产品的加工质量，提高了ＨＳＫ刀柄的承载能力，使刀柄的工作范围更广。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械加工领域，特指一种具有补偿能力的HSK刀柄，用于机床与刀具之间连接，特别适用于精密、高速加工机床。
技术介绍
刀柄的性能对机械加工的精度、表面质量、效率、刀具寿命、加工成本等方面有直接影响。长期以来，BT(7∶24锥度)刀柄广泛地应用于各种机床中，取得了良好的效果。但由于结构上的限制，这种刀柄不适用高速加工的要求。在所开发的众多适用于高速加工的刀柄中，德国研制的HSK(德文空心短锥HohlSchaft Kegel缩写)工具系统是一种比较成功的产品，目前已得到迅速推广应用。HSK刀柄的最基本的特征是采用双面定位、夹紧的工作方式，即采用了刀柄的空心短锥体和法兰面分别与主轴的锥孔和端面同时定位、夹紧的工作方式，这使得HSK刀柄具有很高的轴向、径向连接精度和连接刚度。但这种双面定位、夹紧的工作方式的刀柄，在实际应用中存在两个主要问题(1)难于保证HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触。HSK刀柄法兰面与主轴端面之间的不清洁(如附着在刀柄法兰面或主轴端面的污垢、切屑)是影响HSK刀柄法兰面与主轴端面可靠接触的一个重要因素。与BT刀柄相比，由于HSK刀柄增加了端面定位，因此HSK刀柄法兰面与主轴端面的接触状况对连接刚度有直接影响，在使用中必须有可靠的措施保证刀柄法兰面与主轴端面的清洁，使这两个表面能够可靠的接触，才能保证HSK刀柄的性能。(2)HSK刀柄不能重磨使用。HSK刀柄锥体部分磨损后定位精度将下降，但不能像BT刀柄那样重磨锥体部分，因为HSK刀柄增加了端面定位，刀柄的法兰面会阻碍重磨后的HSK刀柄锥体与主轴锥孔的有效定位。针对第一个问题，为了保证HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触，目前有两种方法。一种方法是采用高效夹紧机构，通过夹紧机构提供的足够大的夹紧力拉紧HSK刀柄，使HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触。为此产生了不少具有专利的夹紧装置，如德国Ott公司的夹紧装置，美国KENNAMETAL公司的夹紧装置；另一种方法采用特殊的结构，如日本的NC5刀柄，通过在刀柄和主轴之间增加调整环节，在保证刀柄锥体与主轴的锥孔定位、夹紧的同时，保证刀柄法兰面与主轴端面可靠的定位和夹紧。但这两种方法都没有解决因HSK刀柄法兰面与主轴端面之间的不清洁而导致的刀柄法兰面与主轴端面之间的接触不良问题。如果HSK刀柄法兰面存在污垢或附着切屑，轻则影响加工质量，重则导致安全事故。由于现有的HSK刀柄没有清洁补偿功能，因此对加工现场环境要求较高，同时还要采取人工定期检查，清洁刀柄表面的方法，以保证刀柄安装后HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触。针对第二个问题，目前还没有其他的结构或方法解决HSK刀柄锥体部分磨损后的补偿问题，因此磨损后的HSK刀柄只能报废。由于HSK刀柄价格较高，这种处理方法增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有清洁和磨损补偿能力的HSK刀柄，解决HSK刀柄在使用中因不清洁和磨损而导致的性能下降甚至报废的问题，既可保证HSK刀柄法兰面与主轴端面可靠的接触，又能保证HSK刀柄重磨使用。实现本专利技术目的技术方案为在原刀柄法兰面上加工一个深度h，宽b的专用除污环槽，同时在刀柄体内部加工多个直径Φd的专用冲刷孔道，这些专用孔道与原刀柄中的高压冷却液回路相通。利用原刀柄中的高压冷却液对刀柄法兰面和主轴端面进行冲刷，达到自行对刀柄进行去除污垢和切屑目的。本专利技术相关功能参数可在以下范围内选择除污环槽深度h＝0.8～1.5mm除污环槽宽度b＝(0.3～0.7)×B，其中B为法兰面的宽度专用冲刷孔道的直径d＝2～6mm专用孔道数为4～8个。实现清洁补偿功能的作用过程为由于本专利技术在刀柄法兰面上加工了专用除污环槽，使得刀柄与主轴对不清洁的敏感性大大降低。当在除污环槽范围内存在污垢或切屑时，只要其厚度小于除污环槽深度h，仍可以保证HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触。另外通过专用冲刷孔道的高压冷却液，可以将整个主轴端面和刀柄法兰面上残存的污垢或切屑冲刷掉，达到清洁的目的。除污环槽存在，还可以增强冲刷效果。实现磨损补偿功能的作用过程为本专利技术采用设置除污环槽的结构方式来保证HSK刀柄法兰面与主轴端面能够可靠的接触，可实现通过重磨HSK刀柄的法兰面达到补偿HSK刀柄锥体磨损的目的。当刀柄锥体部分直径方向磨损时，可以通过将刀柄法兰面修磨，使HSK刀柄安装在主轴孔时，刀柄锥体可以上移，刀柄重新达到很高定位精度。另外，由于本专利技术的专用除污环槽，亦减小了刀柄法兰面修磨量。本专利技术与原HSK刀柄相比，具有以下优点(1)由于设置了专用除污环槽与专用冲刷孔道，可使刀柄安装可靠，保证连接刚度和定位精度，故本专利技术对生产现场的环境要求降低，提高了生产的安全性，更容易保证产品的加工质量。(2)实现了磨损后的HSK刀柄重磨再利用，降低了生产成本。本专利技术的结构形式可采用重磨HSK刀柄法兰面的方法取代传统的重磨刀柄锥面的方法以实现补偿HSK刀柄锥体磨损的目的，使磨损后的HSK刀柄的定位精度得到恢复，解决了HSK刀柄磨损后不能再利用的难题。(3)提高了HSK刀柄的承载能力，使刀柄的工作范围更广。理论分析和试验表明，采用本专利技术后，由于刀柄法兰面与主轴端面之间的压力分别更趋合理，在同样的夹紧力作用下，本专利技术比原刀柄承载能力提高了5％～10％，这更有利于保证HSK的性能。(4)刀柄结构简单，不改变主轴的结构，也不增加零部件数量，只局部改变原HSK刀柄的结构，实现清洁和磨损补偿功能。附图说明图1为本专利技术的工作原理2本专利技术的结构示意图1.刀柄法兰面2.专用孔道3.带冷却液孔的拉杆4.冷却液连接接头5.HSK刀柄 6.机床主轴7.除污环槽内的污垢或切屑8.除污环槽外的污垢或切屑9.高压冷却液10.被冲刷掉的污垢或切屑具体实施方式具体实施例详细说明如下如图2所示，本实施例的相关功能参数的具体如下法兰面的宽度B＝7.5mm除污环槽深度h＝1mm除污环槽宽度b＝0.5×B＝3.75mm专用冲刷孔道的直径d＝3mm专用冲刷孔道数为4个其工作过程如图1所示；清洁补偿的过程为在HSK刀柄5夹紧之前，其刀柄法兰面1与机床主轴6端面之间存在间隙。当在除污环槽范围内存在污垢或切屑7时，只要其厚度小于除污环槽深度1mm，不会影响HSK刀柄法兰面1与主轴端面能够可靠的接触，达到清洁补偿目的。当在除污环槽范围外存在污垢或切屑8时，高压冷却液9通过拉杆1中的冷却液孔，冷却液连接接头4，专用冲刷孔道2到达除污环槽，便可以对整个机床主轴6端面和刀柄法兰面1上残存的污垢或切屑进行冲刷，达到清洁的目的。同时除污环槽的设置，可以增强冲刷效果。磨损补偿的过程为当刀柄锥体部分直径方向磨损0.005时，由于HSK刀柄锥体的锥度为1∶10，可以将刀柄法兰面1修磨10×0.005mm＝0.05mm，这样HSK刀柄安装在主轴6的锥孔中时，刀柄锥体可以上移0.05mm，这时刀柄锥体与主轴锥孔的配合仍为过盈配合，刀柄的定位精度得到恢复。新HSK刀柄径向重复定位误差小于0.002mm。当刀柄锥体径向尺寸磨损0.005mm后，其径向重复定位误差将达到0.007mm，采用本专利技术提供的方法修磨刀柄法兰面0.05mm后，其径向重复定位误差不超过0.003，与新刀柄的精度相当。权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有清洁和磨损补偿能力的ＨＳＫ刀柄，其特征是在原刀柄法兰面上加工一个深度ｈ，宽ｂ的除污环槽，同时在刀柄体内部加工多个直径Φｄ的专用冲刷孔道，这些专用孔道与原刀柄中的高压冷却液回路相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵成，王树林，沈春根，裴宏杰，陈学永，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]