一种整体式刀爪的制作方法

本实用新型涉及机床设备技术领域，具体是一种整体式刀爪。

背景技术：

随着工业4.0的进程加快，对数控机床的高效性、可靠性与模块性有了更高的要求。传统的数控机床抓刀机构，通常由一对刀爪、机械臂等零件组成，其使用液压动力源，通过油压控制一对刀爪的扣刀角度和力矩，从而使刀具处于油压夹紧状态，达到抓刀目的。

图1为典型的传统抓刀机构的结构示意图，图2为放大2倍的图1中A-A剖视图，图3为放大2倍的图1中B-B剖视图，图4为放大2倍的图1中C-C剖视图。该抓刀机构包括机械臂1、机械爪一2、机械爪二3、活塞4、锁销5、限位销6、机械爪定位销10、自润滑轴承11、机械爪定位垫圈12、内六角平圆头螺钉13等零件，限位销6与机械爪一2和机械爪二3分别通过螺纹装配，两个活塞4之间安装有矩形截面圆柱弹簧7，锁销5与盖板8之间安装有压缩弹簧9。传统的抓刀机构的工作过程，以抓刀为例，其抓刀流程为：抓刀时，锁销5受压，压缩弹簧9被压缩，机械爪一2和机械爪二3机械限位解锁，机械爪一2和机械爪二3触碰刀具（图中未示出）后张开并完全抓刀，矩形截面圆柱弹簧7被压缩，弹簧力转化成对刀具的夹持力，完成抓刀；再进行与上述抓刀过程相反的拔刀过程；之后抓刀机构在液压力的推动下移开并缩回刀爪，即实现一个抓刀过程。

传统的抓刀机构存在诸多不足：一、结构复杂，装配效率低，维修和检查不方便；二、需要额外配备一台液压泵和多条液压软管，同时需要为液压软管的布线预留一定的空间；三、涉及的零件较多，模块性差，零件更换起来较麻烦，浪费大量时间与人力资源，工作效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种整体式刀爪，该刀爪采用模块化设计，结构简单，更换及调节方便、高效，其与刀具的匹配度高，对刀具的夹持牢固、可靠。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种整体式刀爪，包括刀爪本体，所述的刀爪本体的两侧分别开设有一道沟槽，两道所述的沟槽分别沿所述的刀爪本体的长度方向设置，两道所述的沟槽将所述的刀爪本体划分为一体设置的夹持部和固定部，所述的夹持部包括两个弹性前叉，所述的两个弹性前叉分列在所述的固定部的两侧，所述的固定部的前侧设置有内凹的缺口，所述的固定部的前端为圆弧状，所述的固定部的前端设置有圆弧状的凸台，每道所述的沟槽自所述的固定部的前端延伸至所述的固定部的后部，所述的两个弹性前叉的前端位于所述的固定部的前端的前方，每个所述的弹性前叉的前端的内侧固设有一个凸起部，所述的凸台和所述的凸起部与刀具的刀柄上的卡槽相适配，刀爪夹持刀具时，凸台和凸起部同时嵌入刀柄上的卡槽内。

本实用新型的整体式刀爪采用模块化设计，该刀爪总体由夹持部和固定部构成，夹持刀具时，凸台和凸起部同时嵌入刀柄上的卡槽内，利用夹持部自身的弹性和沟槽结构，由两个弹性前叉对刀具提供较大的夹持力，且凸台和凸起部对刀具的定位精度高，最终实现对刀具的牢固、可靠夹持。此外，刀爪长期使用后，弹性前叉和沟槽可能出现弹性形变疲劳，而凸台和凸起部对该弹性形变疲劳具有一定的补偿机制。

本实用新型的整体式刀爪安装后，扣刀时，刀具后移，刀具首先与凸起部接触，刀具受力反作用于刀爪本体，使两个弹性前叉向两边张开，两个弹性前叉对刀具产生夹持力，当刀具与凸台接触时，扣刀结束。整个扣刀过程，由于弹性前叉的夹持力和凸起部的机械限位的存在，在没有其他外力干涉的情况下，刀具得到有效夹紧。还刀时，与上述扣刀过程相反，还刀后，两个弹性前叉恢复原状。

作为优选，所述的凸起部的内侧面包括前后依次连接的外凸圆弧面、平面和内凹圆弧面，所述的内凹圆弧面的半径和圆心与所述的凸台的前端面的半径和圆心相同。进一步地，所述的凸起部的设置有所述的平面的部分的高度为6~7 mm。凸起部的内侧面设计为依次连接的外凸圆弧面、平面和内凹圆弧面后，外凸圆弧面有利于刀具顺利进入刀爪，平面可实现对刀具的有力夹持，内凹圆弧面使刀具顺利过渡并完全扣入刀爪。扣刀时，刀具先后与外凸圆弧面、平面和内凹圆弧面接触，与平面接触时，两个弹性前叉相对于固定部而言张开到最大化，此时两个弹性前叉产生的夹持力最大化，当刀具与内凹圆弧面接触的同时会与凸台接触，此时扣刀结束。结合大多数刀具的需要，凸起部的设置有平面的部分的高度控制在6~7 mm比较合理。

作为优选，所述的固定部的前部开设有挡块槽，所述的挡块通过螺钉固定在所述的挡块槽内，所述的挡块的前端面的正投影位于所述的凸台的前端面的正投影和所述的固定部的前端面的正投影之间。挡块对刀具起到进一步限位作用，防止因扣刀过度而损坏凸台。

作为优选，所述的两个弹性前叉的内侧面均倾斜设置，每个所述的弹性前叉的内侧面自该弹性前叉的前端向所述的沟槽逐渐倾斜，每个所述的弹性前叉的内侧面的倾角为0.5~5 °。结合刀爪的应力分布，弹性前叉的内侧面0.5~5 °的倾角设计，可满足常见的刀具夹持力的大小要求。

作为优选，两道所述的沟槽的宽度均为5~7 mm，在保证两个弹性前叉的弹性的同时，可保证整体式刀爪的刚性。

作为优选，所述的固定部上开设有四个用于安装平端紧定螺钉的螺纹孔，所述的平端紧定螺钉用于将整体式刀爪固定在安装架上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型提供的整体式刀爪，该刀爪总体由夹持部和固定部构成，夹持刀具时，凸台和凸起部同时嵌入刀柄上的卡槽内，利用夹持部自身的弹性和沟槽结构，由两个弹性前叉对刀具提供较大的夹持力，且凸台和凸起部对刀具的定位精度高，最终实现对刀具的牢固、可靠夹持。该整体式刀爪采用模块化设计，结构简单，更换及调节方便、高效，其与刀具的匹配度高，对刀具的夹持牢固、可靠。

附图说明

图1为典型的传统抓刀机构的结构示意图；

图2为放大2倍的图1中A-A剖视图；

图3为放大2倍的图1中B-B剖视图；

图4为放大2倍的图1中C-C剖视图；

图5为实施例中整体式刀爪的结构分解图；

图6为实施例中整体式刀爪的俯视图；

图7为实施例中整体式刀爪的仰视图；

图8为实施例中整体式刀爪夹持刀具时的效果图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1的整体式刀爪，如图所示，包括弹簧钢制成的刀爪本体，刀爪本体的两侧分别开设有一道沟槽3，两道沟槽3分别沿刀爪本体的长度方向设置，两道沟槽3将刀爪本体划分为一体设置的夹持部和固定部1，固定部1上开设有四个用于安装平端紧定螺钉（图中未示出）的螺纹孔11，平端紧定螺钉用于将整体式刀爪固定在安装架（图中未示出）上，夹持部包括两个弹性前叉2，两个弹性前叉2分列在固定部1的两侧，固定部1的前侧设置有内凹的缺口12，固定部1的前端为圆弧状，固定部1的前端设置有圆弧状的凸台13，固定部1的前部开设有挡块槽14，挡块4通过螺钉固定在挡块槽14内，挡块4的前端面的正投影位于凸台13的前端面的正投影和固定部1的前端面的正投影之间，每道沟槽3自固定部1的前端延伸至固定部1的后部，两个弹性前叉2的前端位于固定部1的前端的前方，每个弹性前叉2的前端的内侧固设有一个凸起部21，凸台13和凸起部21与刀具5的刀柄51上的卡槽52相适配，刀爪夹持刀具5时，凸台13和凸起部21同时嵌入刀柄51上的卡槽52内。该整体式刀爪安装后，扣刀时，刀具5后移，刀具5首先与凸起部21接触，刀具5受力反作用于刀爪本体，使两个弹性前叉2向两边张开，两个弹性前叉2对刀具5产生夹持力，当刀具5与凸台13接触时，扣刀结束。整个扣刀过程，由于弹性前叉2的夹持力和凸起部21的机械限位的存在，在没有其他外力干涉的情况下，刀具5得到有效夹紧，效果图见图8。还刀时，与上述扣刀过程相反，还刀后，两个弹性前叉2恢复原状。

实施例2的如图所示，包括弹簧钢制成的刀爪本体，刀爪本体的两侧分别开设有一道沟槽3，两道沟槽3分别沿刀爪本体的长度方向设置，两道沟槽3的宽度a均为6.3 mm，两道沟槽3将刀爪本体划分为一体设置的夹持部和固定部1，固定部1上开设有四个用于安装平端紧定螺钉（图中未示出）的螺纹孔11，平端紧定螺钉用于将整体式刀爪固定在安装架（图中未示出）上，夹持部包括两个弹性前叉2，两个弹性前叉2分列在固定部1的两侧，两个弹性前叉2的内侧面均倾斜设置，每个弹性前叉2的内侧面自该弹性前叉2的前端向沟槽3逐渐倾斜，每个弹性前叉2的内侧面的倾角α为1 °，固定部1的前侧设置有内凹的缺口12，固定部1的前端为圆弧状，固定部1的前端设置有圆弧状的凸台13，固定部1的前部开设有挡块槽14，挡块4通过螺钉固定在挡块槽14内，挡块4的前端面的正投影位于凸台13的前端面的正投影和固定部1的前端面的正投影之间，每道沟槽3自固定部1的前端延伸至固定部1的后部，两个弹性前叉2的前端位于固定部1的前端的前方，每个弹性前叉2的前端的内侧固设有一个凸起部21，凸起部21的内侧面包括前后依次连接的外凸圆弧面22、平面23和内凹圆弧面24，内凹圆弧面24的半径和圆心与凸台13的前端面的半径和圆心相同，凸起部21的设置有平面23的部分的高度b为6 mm，凸台13和凸起部21与HSK型号的刀具5的刀柄51上的卡槽52相适配，刀爪夹持刀具5时，凸台13和凸起部21同时嵌入刀柄51上的卡槽52内。该整体式刀爪安装后，扣刀时，刀具5后移，刀具5先后与外凸圆弧面22、平面23和内凹圆弧面24接触，刀具5受力反作用于刀爪本体，使两个弹性前叉2向两边张开，两个弹性前叉2对刀具5产生夹持力，当刀具5与平面23接触时，两个弹性前叉2相对于固定部1而言张开到最大化，此时两个弹性前叉2产生的夹持力最大化，当刀具5与内凹圆弧面24接触的同时会与凸台13接触，这时扣刀结束。