刀具转接结构、刀具组件、加工装置及机床的制作方法

1.本实用新型涉及机床加工领域，尤其涉及一种刀具转接结构、刀具组件、加工装置及机床。


背景技术：

2.目前在机床加工技术领域中，在热胀冷缩原理的基础上，刀柄与刀具之间能够通过热胀冷缩进行过盈配合连接。在将刀具与刀柄连接上之后，需要通过冷却液进行冷却，以使得刀具稳固连接在刀柄上。常规技术中，在刀柄上开设有内冷通道，内冷通道沿刀柄轴向设置，且靠近刀柄上的刀具夹持孔内壁，以便于冷却介质（气/液）能够快速地对刀柄和刀具进行冷却。然而，如果需要更换刀具，则需要将刀柄取下，以便对刀柄进行加热，刀具从刀柄上拆下，采用该方式增加了刀具更换时间，不能实现快速换刀，若换上新的刀柄和刀具，增加了生产成本。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中缺陷的至少其中之一，本实用新型的目的在于提供一种刀具转接结构、刀具组件、加工装置及机床，解决了本技术提出的刀柄更换成本高以及刀具更换时间长的问题。
4.本技术的目的采用如下技术方案实现：
5.本技术实施例提供了一种刀具转接结构，包括用于与刀柄连接的刀柄转接部和与刀具连接的刀具夹持部，所述转接结构设置有若干轴向贯通的第一内冷通道，所述刀具夹持部设置有轴向延伸的刀具夹持孔，所述刀具夹持孔用于夹持刀具的柄部，所述刀具夹持孔的内径用于与刀具的柄部外径相匹配。
6.可选地，若干个所述第一内冷通道沿周向均匀分布于所述刀具夹持孔之外，所述第一内冷通道用于传输润滑介质和/或冷却介质。
7.可选地，所述刀具夹持孔为盲孔或者通孔。
8.可选地，所述刀具夹持孔为通孔，所述第一内冷通道为在所述夹持孔内周面上周向均匀设置并轴向延伸的凹槽，所述凹槽开口朝向所述夹持孔内。
9.可选地，所述凹槽沿径向截面的形状为v形、u形、圆弧形中的任一种。
10.可选地，所述第一内冷通道沿径向截面的形状为三角形、条形、圆形中的任一种。
11.可选地，所述夹持孔后端的孔壁还设有径向贯穿所述刀具转接结构且位于刀具后端面后端的通气孔。
12.可选地，所述刀具夹持部的端面为圆锥面，且圆锥面的直径较小的一侧靠近所述刀柄转接部。
13.可选地，所述刀具夹持部的端面为圆锥面，且圆锥面的直径较小的一侧远离所述刀柄转接部。
14.可选地，所述刀具夹持孔的内径为3-32mm。
15.可选地，所述刀具夹持孔的内径为4mm、6mm、8mm或10mm。
16.本技术实施例还提供了一种刀具组件，包括刀具和本技术任一实施方式的刀具转接结构，所述刀具固定安装于所述刀具夹持孔内。
17.可选地，所述刀具采用热装方式安装于所述刀具夹持孔内。
18.可选地，所述刀具沿轴向开设有第二内冷通道。
19.本技术实施例还提供了一种加工装置，包括刀柄和本技术任一实施方式的刀具组件，所述刀柄与所述刀柄转接部连接，所述刀柄沿轴向开设有与所述第一内冷通道连通的内冷通孔。
20.本技术实施例还提供了一种机床，包括机床本体、设置于机床本体上的主轴，以及与所述主轴连接的本技术实施例提供的加工装置。
21.本技术提供的一种刀具转接结构、刀具组件、加工装置及机床，刀具转接结构包括用于与刀柄连接的第一端刀柄转接部刀柄转接部和与刀具连接的第二端刀具夹持部刀具夹持部，所述转接结构设置有若干从第一端轴向贯穿到第二端通的第一内冷通道，所述刀具夹持部第二端刀具夹持部设置有轴向延伸的刀具夹持孔，所述刀具夹持孔用于夹持刀具的柄部，所述刀具夹持孔的内径用于与刀具的柄部外径相匹配。由于内冷通道设置到刀具转接结构上，进而降低了刀柄的加工难度，由于刀柄上加工的内冷通道减少，还提高了刀柄的刚度和强度。在更换刀具时，不在需要更换刀柄，刀具转接结构形成标准化且通用化的结构，实现了快速换刀，降低了刀柄的更换成本，达到了延长刀具寿命的目的，解决了行业难加工金属的切削难题。
附图说明
22.图1为本技术一种刀具组件的结构示意图；
23.图2为图1中a-a的剖视图；
24.图3为本技术一种刀具组件又一种实施方式的轴向剖视图，主要示出了夹持孔为通孔，刀具夹持部的端面为圆锥面，且圆锥面的直径较小的一侧远离刀柄转接部；
25.图4为图1中刀具转接结构的右视图；
26.图5为本技术实施例中刀具转接结构一种实施方式的左视图；
27.图6为本技术实施例中刀具转接结构一种实施方式的左视图，主要示出了第一内冷通道的凹槽为圆弧形凹槽；
28.图7为本技术实施例中刀具转接结构一种实施方式的左视图，主要示出了第一内冷通道的凹槽为v凹槽；
29.图8为本技术实施例中刀具转接结构一种实施方式的左视图，主要示出了第一内冷通道的凹槽为u凹槽；
30.图9为图1中刀具组件的左视图，主要示出了第一内冷通道的凹槽为条形孔；
31.图10为图1中刀具组件的左视图，主要示出了第一内冷通道的凹槽为三角形孔；
32.图11为本技术中一种加工装置的正视图；
33.图12为本技术中一种加工装置沿轴向的剖视图；
34.其中，1、刀具转接结构；11、夹持孔； 12、刀柄转接部；13、刀具夹持部；14、第一内冷通道；15、通气孔；16、凹槽；131、内边缘；2、刀具；3、刀柄；4、冷却介质和/或润滑介质通
道。
具体实施方式
35.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
36.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。其中，“前”为采用本实施例中的高频超声刀柄进行加工时，靠近加工工件的一端，“后”为背离加工工件的一端。
37.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
40.参考图1至图7，本技术实施例提供了一种刀具转接结构1，包括与刀柄连接的刀柄转接部刀柄转接部12和与刀具2连接的刀具夹持部13即转接结构1被刀柄3夹持，同时转接结构1也能夹持刀具，以实现刀具和刀柄的连接。转接结构1沿周向均匀设置有从刀柄转接部12轴向贯穿到刀具夹持部13的第一内冷通道，以便于在刀具2与转接结构1连接，能够通过第一内冷通道向刀具刀头以及加工区域喷洒冷却介质和/或润滑介质。
41.转接结构1的刀柄转接部11可以与刀柄内部的变幅杆抵接；或者与刀柄内部加长刀具外露的调节件的端面抵接，在调节件效率朝向转接结构的一侧的腔体端面设有一锥形面时，转接结构刀柄转接部11的倒角部分与该锥形面抵接，进而减少冷却介质在转接结构刀柄转接部的堆积，提高冷却介质和/或润滑介质的传输效率。变幅杆的端面和装配件的端面不会干涉转接结构的第一内冷通道，使得冷却介质和/或润滑介质能够通过第一内冷通道14传输。需要说明的是，在本技术提供的实施例中，冷却介质包括：冷却液、水、二氧化碳、氮气、空气等，润滑介质包括油雾等。
42.在本技术提供的一种实施方式中，如图1至图7所示，转接结构1的刀具夹持部12设置有轴向延伸的刀具夹持孔11，第一内冷通道14设置于刀具夹持孔11之外，进而实现对刀具的环喷和内冷。刀具夹持孔11根据需要连接的刀具的外径尺寸，能够加工成任一直径，以便于与刀具外径相匹配，以适用于夹持不同外径尺寸的刀具，进而刀具的柄部能够插入夹
持孔11中，实现刀具2与转接结构1的连接。为了保证刀具连接的稳定性，本实施例中刀具2与转接结构1之间采用过盈配合的方式进行连接。可选地，能够采用热胀冷缩的原理，在将刀具2柄部和转接结构加热之后，将刀具2装配到转接结构1的夹持孔11中，然后通过向第一内冷通道14中输入冷却介质，冷却转接结构1和刀具2，进而实现刀具2和转接结构1之间的稳定连接。
43.本技术实施例提供的具有内冷环喷的刀具转接结构，解决了难加工金属材料的加工刀具寿命短的问题，采用在刀具刃部环喷的冷却和润滑的方式，气/液喷射距离更贴近切削区域，冷却和润滑的效果更显著，延长了刀具寿命，降低了表面粗糙度。此结构可以减短刀具材料的长度，在不改变刀具寿命的前提下，大幅度降低了刀具的制造成本，有利于绿色环保和大批量的应用和推广。
44.参考图2至图5，为了能够快速地冷却转接结构1和刀具2，若干个第一内冷通道14均匀分布于刀具夹持孔11之外，采用该方式还使得转接结构1和刀具2各个部分受到的应力一致，进而保证转接结构1和刀具2的刚度和强度，降低热胀冷缩给转接结构1和刀具2带来的损伤，提高转接结构1和刀具2的使用寿命。
45.优选地，参考图2所示，刀具夹持孔11为盲孔，刀具夹持孔11后端的孔壁还设有径向贯穿刀具转接结构1且不被刀具2遮挡的通气孔15，即通气孔15位于刀具2后端面的后端。通气孔15用于在刀具2装配到夹持孔11中时，将盲孔后端的气体排出，降低通气孔15中的压力，使得刀具能够装配到位，进而保证刀具2连接的长度，并保证刀具的稳定性。
46.优选地，为了实现对刀具的快速冷却，在一种实施方式中，第一内冷通道在夹持孔段为轴向延伸的凹槽，凹槽开口朝向刀具夹持孔内，在刀具柄部与转接件连接时，转接件内周面上与凹槽相对的壁面以及凹槽的壁面共同形成周向封闭的第一内冷通道，在第一内冷通道传输冷却介质和/或润滑介质，进而能够实现冷却介质和/或润滑介质与刀具的柄部直接接触，使得刀具柄部的热量能够快速地传递到冷却介质和/或润滑介质中，同时也能够对转接结构进行冷却，使得冷却的效率更快。
47.在一种实施方式中，在刀具夹持孔为盲孔时，凹槽的长度与刀具柄部的长度一致，且不位于夹持孔段的第一内冷通道与位于夹持孔段的凹槽连通，进而凹槽均匀分布于刀具柄部周向，用以保证凹槽之间的夹持孔壁能够稳定地夹持在刀具柄部，保证刀具连接的稳定性。在又一种实施方式中，参考图3，刀具夹持孔11为同一直径的通孔，以便于在安装刀具时，气体能够从孔道后端排除，孔道内的压力较为均衡，刀具夹持孔后端的孔壁同样可以设置径向贯穿刀具转接结构且不被刀具遮挡的通气孔，且该通气孔不与第一内冷通道干涉，用以保证刀具转接结构的强度和刚度。为了保证刀具夹持孔内的清洁度，减少污垢的堆积，在在刀具夹持孔为通孔时，刀具夹持孔的长度与刀具柄部的长度相当，以实现对整个凹槽周向的完全封闭。
48.在本技术提供的实施例中，参考图6-8，在夹持孔11为通孔时，凹槽16轴向贯通整个夹持孔11，凹槽16沿径向截面的形状为v形，使得冷却介质和/或润滑介质与刀具有更大的接触面积，使得刀具夹持结构1夹持刀具的表面和刀具表面温度降低效率更快，保证冷却效果；在又一种实施方式中，所述凹槽沿径向截面的形状为u形；在又一种实施方式中，所述凹槽沿径向截面的形状为圆弧形，以便于能够更为快速地冷却刀具连接段11径向最外周部分。需要说明的是，在夹持孔11为盲孔时，第一内冷通道仅仅在刀具夹持孔11段为凹槽16
49.在本技术提供的实施例中，参考图5、图9以及图10，在第一内冷通道14为通孔时，第一内冷通道14沿径向截面的形状为三角形，且三角形的底部朝向刀具夹持孔，使得刀具加持结构夹持的表面和刀具表面温度降低效率更快，保证冷却效果。在又一种实施方式中，所述第一内冷通道14沿径向截面的形状为条形。在又一种实施方式中，第一内冷通道14沿径向截面的形状为圆形。
50.在又一种实施方式中，参考图1、图2以及图5，刀具夹持部13的端面为圆锥面，且圆锥面的直径较小的一侧靠近刀柄转接部12，即刀具夹持部13的内边缘131相对外边缘更靠近刀柄转接部11，使得刀具夹持部13的端面形成向夹持孔11内倾斜的倾斜面，进而能够限制第一内冷通道14喷洒出的冷却液的喷洒范围，使得第一内冷通道14的冷却液能够大部分地喷洒到刀具和刀具的加工区域内，以对刀具刀头和加工区域更有效的冷却和润滑，同时减少了冷却液或者微量润滑介质的浪费。
51.在又一种实施方式中，参考图3以及图6，刀具夹持部13的端面为圆锥面，且圆锥面的直径较小的一侧远离刀柄转接部12，即刀具夹持部13的内边缘131相对外边缘更远离刀柄转接部11，使得刀具夹持部13的端面形成向夹持孔11外倾斜的倾斜面，以便于能够使得转接结构的刀具夹持部形成一个磨削面，便于对转接结构的刀具夹持部进行加工。
52.在本技术提供的实施例中，转接结构的外径与刀柄转配的腔体配合，转接结构夹持孔段的内径能够根据不同大小的刀具进行设计加工。在又一种实施方式中，转接结构的外径范围为3-32mm，优选地，转接结构的内径为4mm、6mm、8mm或10mm，用于以刀具的柄部配合，实现转接结构的标准化，形成标准件，以用于与不同直径的刀具配合。在更换刀具时，只需要将刀具和转接结构从刀柄上一起取下，避免了刀柄更换，进而使得本实施例中的刀具转接结构形成标准化且通用化的结构，在更换刀具时，则不需要更换刀柄，进而降低了刀柄的更换更换成本。
53.本技术的实施例还提供了一种刀具组件，参考图1至3以及图9、图10 ，包括刀具2和本技术任一实施方式的刀具转接结构1，如前述，刀具转接结构1设置有刀具夹持孔11，所述刀具2固定安装于所述刀具夹持孔11内，用于保证刀具2和刀具转接结构1连接的稳定性。可选地，所述刀具2采用热装方式安装于所述刀具夹持孔内11，采用热胀冷缩原理装配连接，提高连接的精度。可选地，所述刀具沿轴向开设有第二内冷通道（图未示），提高了冷却和/或润滑效率。需要说明的是，在刀具转接结构上开设的第一内冷通道为通孔时，第二内冷通道为沿轴向直线开设于刀具柄部的通孔，或者第二内冷通道为开设于刀具柄部的凹槽，该凹槽沿刀具柄部径向凹陷，且在刀具柄部周面上直线延伸，或者绕轴螺旋延伸。
54.本技术实施例还提供了一种加工装置，参考图11和图12，包括刀柄3和本技术任一实施方式的刀具组件1，刀柄3前端设有固定孔，刀具转接结构1的刀柄转接部13设置于固定孔内，其中刀柄可以为热缩刀柄，也可以是常规形式的且带有密封组件的刀柄。固定孔如筒夹和螺帽上与刀具转接结构1连接的连接孔，也可以为热缩刀柄前端的夹持孔。结合前述可知，通过本技术提供的实施例，为了实现内冷，刀柄内部开设有轴向连通的通孔，如拉钉、刀柄本体、变幅杆、筒夹等，在将刀具2转接结构安装到刀柄3的固定孔内时，可在刀柄3的通孔内部设置传输冷却介质和/或润滑介质通道4。在更换刀具2时，只需要将刀具2和刀具转接结构1从刀柄上一起取下，不需要更换刀柄3，并将另外连接好的刀具转接结构1和刀具2安装到刀柄3上，使得刀具转接结构1形成标准化且通用化的结构，实现了快速换刀，降低了刀
柄的更换成本。同时还降低了刀柄的加工难度，由于刀柄上加工的内冷通道减少，还提高了刀柄的刚度和强度。
55.需要说明的是，图11和图12是将图3中刀具2和刀具转接结构1装夹到刀柄3上的结构示意图，其他实施方式的刀具转接结构装夹到刀柄上的情形图未示，但本领域技术人员在本技术具体实施方式以及附图的基础上是能够实现以及实施的。
56.在又一种实施方式中，该通道前端与一个调节件后端螺纹连接，调节件前端设置有一个微量润滑介质传输腔体，腔体的周壁和端面不会干涉第一内冷通道，进而保证微量润滑介质能够快速地传递到第一内冷通道中，避免微量润滑介质（如油雾）在转接结构后端的堆积，提高了微量润滑介质的传输效率。
57.本技术实施例还提供了一种机床，包括机床本体、设置于机床本体上的主轴，以及与主轴连接的本技术实施方式中所述的刀具夹持装置。
58.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。