用于轻载铣削机床的快速换刀结构的制作方法

本发明涉及轻载加工机床配件技术领域，具体涉及一种用于轻载铣削机床的快速换刀结构。

背景技术：

随着科技的进步，人们生活中需要的新材料也变得日新月异。在金属加工行业，铣削为最常见的加工方式，传统的刀具夹持锁紧多为主轴锥柄的形式。此形式是将铣刀插入锥柄，然后通过锁紧螺母螺纹将其固定，再将锥柄插入主轴锥孔，用拉钉将锥柄固定在主轴上，最终实现刀具的固定，此方式固定的刀具在加工大件金属方面有突出的性能表现，如精度高、刚性强等，但其成本也很高。在轻载加工领域，如门窗行业的仿型铣削，其加工范围小，轴向径向受力小，给刀具夹持机构预留空间小，上述刀具锁紧机构便会有诸多缺点。因此迫切需要一种体积小，结构简便，易于换刀，价格低廉的快速锁紧机构。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于轻载铣削机床的快速换刀结构，以解决现有技术存在的体积大、结构复杂和换刀不便的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于轻载铣削机床的快速换刀结构，由螺钉压帽、垫片、螺钉、轴承端盖、铸造外壳、轴套、皮带轮、键、滑套轴、轴承和拉刀杆组成，拉刀杆插入滑套轴并在上端通过螺钉和垫片固定，拉刀杆下端端设置有相同角度的斜面来相互配合，拉刀杆内置与铣刀直径相配的变径内孔插入铣刀，滑套轴通过轴承的配合与铸造外壳连接，两件轴承端盖将两件轴承压紧在铸造外壳内，皮带轮一面靠在轴肩，皮带轮另一面与轴套和轴承串联安装，最后用螺钉压帽通过左旋螺纹与滑套轴连接并压紧。

上述螺钉压帽与滑套轴设置用于两者配合的左旋螺纹，螺钉压帽设置铣扁以方便扳手锁紧。

上述滑套轴下沿增加倒角，滑套轴下端设置铣扁，用于使用扳手锁紧或松开螺钉压帽和螺钉。

上述轴承为一对角接触球轴承，能极大的承受皮带和进给时产生的拉力而不会过热，同时能承受较大的轴向力，当仿型加工时，因轴向力极小，所以此轴承也可以采用深沟球轴承。

本发明结构简单，安装方便快捷，成本低，与刀柄配合的滑套轴有效降低了直径，大大提高了加工时的可操作性，适用性高；刀具锁紧力大，可以达到扳手旋转力量的2000倍以上，操作轻便，减低了劳动强度；锁紧刀具时，下端使用开口扳手，上端使用内六角扳手，两手之间距离相对较远，操作安全性好，有效避免了传统刀柄的螺母和铣扁都在下端，操作时两手距离很近，在用力过猛时容易造成操作人员挤伤手的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1中a-a截面的示意图；

图3是图1中b-b截面的示意图；

图4是本发明夹紧铣刀时受力分析图；

图5是本发明拉刀杆锥端截面的示意图；

图6是本发明刀具换装示意图。

图中1螺钉压帽、2垫片、3螺钉、4轴承端盖、5铸造外壳、6轴套、7皮带轮、8键、9滑套轴、10轴承、11拉刀杆。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种用于轻载铣削机床的快速换刀结构，由螺钉压帽1、垫片2、螺钉3、轴承端盖4、铸造外壳5、轴套6、皮带轮7、键8、滑套轴9、轴承10和拉刀杆11组成，拉刀杆11插入滑套轴9并在上端通过螺钉3和垫片2固定，拉刀杆11下端端设置有相同角度的斜面来相互配合，拉刀杆11内置与铣刀直径相配的变径内孔插入铣刀，滑套轴9通过轴承10的配合与铸造外壳5连接，两件轴承端盖4将两件轴承10压紧在铸造外壳内，皮带轮7一面靠在轴肩，皮带轮7另一面与轴套6和轴承10串联安装，最后用螺钉压帽1与滑套轴9连接并压紧。螺钉压帽1与滑套轴9设置用于两者配合的左旋螺纹，螺钉压帽1还加工有图3中所示的铣扁，以方便扳手锁紧。滑套轴9下沿增加倒角，如图2所示，滑套轴9下端设置铣扁，用于使用扳手锁紧或松开螺钉压帽和螺钉。轴承为一对角接触球轴承，能极大的承受皮带和进给时产生的拉力而不会过热，同时能承受较大的轴向力，当仿型加工时，因轴向力极小，所以此轴承也可以采用深沟球轴承。

本发明工作原理：

动作原理

需要夹紧铣刀时，使用内六方扳手顺时针旋转螺钉3，由螺钉3产生预紧力f，力f的计算公式为：

其中t为扳手旋转扭矩，t=f1*l，f1为旋转拉力（假设20n）；l为扳手长（m10内六方扳手长约180mm）；则t=20*0.18=3.6nm；η：丝杠输出效率(螺钉约为0.7)；l为螺钉螺距；a：减速比（此值为1），以螺钉3为标准m10螺钉为例，螺距为1.5mm，所以f=3.6*2*3.14*0.7/0.0015=10550.4n，几乎是输入力量的527倍。

此时，拉刀杆11在力f的作用下产生上移，拉刀杆11与滑套轴9配合的斜面处受力平衡，分析其受力如图4所示，由螺钉3产生的拉力f，滑套轴9对圆锥面产生的压力n和滑套壁与拉刀杆11壁产生的摩擦力f，由于拉刀杆11的锥端截面如图5所示，所以压力n会迫使拉刀杆11圆锥段向内缩紧，使刀具被夹紧。

根据锥度轴套的力平衡方程：f=nsinθ+μncosθ，推算压力n的计算公式为：

n=f/（sinθ+μcosθ）

其中，f如前计算值为：10550.4n

莫氏锥度角一般为2-3°，此处暂定2.9°

莫氏锥度配合摩擦力系数一般为0.12~0.2，此处按0.2计算。

则压力n=10550.4/（sin2.9+0.2*cos2.9）≈42235n，是最初输入力量的2111倍。

由此，可以得出，使用本发明，操作内六角扳手可以在很小的力量下即可对刀柄进行锁紧，大大降低了劳动强度。

如图6所示，换装刀具时，通过拧松螺钉3，使螺钉3上移，在与螺钉压帽1接触时，产生反向推力，使拉刀杆11下移，从滑套轴9内脱出，配合斜面的径向压力消失，铣刀即可很方便的抽出。

技术特征：

技术总结
用于轻载铣削机床的快速换刀结构，拉刀杆插入滑套轴并在上端通过螺钉和垫片固定，拉刀杆下端端设置有相同角度的斜面来相互配合，拉刀杆内置与铣刀直径相配的变径内孔插入铣刀，滑套轴通过轴承的配合与铸造外壳连接，两件轴承端盖将两件轴承压紧在铸造外壳内，皮带轮一面靠在轴肩，皮带轮另一面与轴套和轴承串联安装，最后用螺钉压帽通过左旋螺纹与滑套轴连接并压紧。本发明结构简单，安装方便快捷，成本低，与刀柄配合的滑套轴有效降低了直径，大大提高了加工时的可操作性，适用性高；刀具锁紧力大，锁紧刀具时，下端使用开口扳手，上端使用内六角扳手，两手之间距离相对较远，操作安全性好，有效避免了操作人员挤伤手的问题。

技术研发人员：韩帅;崔林
受保护的技术使用者：山东派克诺尔机器有限公司
技术研发日：2017.04.25
技术公布日：2017.08.18