陶瓷‑金属复合结构高速主轴/刀柄接口的制作方法

本实用新型属于机械加工领域，特别涉及一种应用于高速加工的主轴/刀柄接口。

背景技术：

高速加工技术具有提高加工表面质量和刀具寿命、减小切削力、降低切削温度、提高加工效率以及可加工各种难加工材料等特性，对机械制造业快速发展有着极其重要的意义。高速加工工具系统主要是指机床主轴与刀具的连接系统，由主轴、刀柄、刀具、夹头和夹紧机构等组成，在高速加工技术迅速发展的进程中，随着机床主轴转速的增加，现有的高速加工工具系统已逐渐不能满足其极限性能，即在高速加工时，主轴与刀柄离心膨胀导致其配合面出现膨胀间隙，从而影响到主轴/刀柄的联接刚度和定位精度，其极限转速的提高受限。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种能够提高极限转速和高速性能的新型陶瓷-金属复合结构高速主轴/刀柄接口。

本实用新型主要是从结构和材料相结合的角度出发，利用工程陶瓷材料具有弹性模量大、密度和泊松比小的特点，设计出一种在高速下径向膨胀量小、耐磨性好的陶瓷衬套，并通过过盈配合安装在钢主轴上，使其和主轴合为一体，形成陶瓷-金属复合结构的新型主轴，简称复合主轴(称原来的主轴为金属主轴)，外形与HSK-E50刀柄主轴相同。这样复合主轴在高速下会减小膨胀量，改善接口锥面的接触状况、提高锥面接触应力，也提高了该复合主轴的刚度和高速性能。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型高速下接口的锥面接触应力和接触面积有明显提高。

2.本实用新型高速下接口的连接刚度要高于原有设计接口连接刚度。

3.本实用新型利用在主轴锥孔内安装陶瓷衬套，来减小高速下主轴的膨胀量，提高了刀柄的极限转速、高速性能和耐磨性。

附图说明

图1为本实用新型复合主轴/刀柄接口三维轴侧视图。

图2为本实用新型陶瓷衬套结构示意图。

附图说明：1、刀柄；2、陶瓷衬套；3、金属主轴。

具体实施方式

如图1为新型复合高速主轴/刀柄接口三维轴测视图。该新型复合主轴/刀柄接口其特征在于由刀柄1、陶瓷衬套2与金属主轴3组成。该金属主轴3锥面锥度为1:10，在该主轴的定位锥孔部位通过过盈配合安装陶瓷衬套2，形成陶瓷-金属复合结构高速主轴。图2为陶瓷衬套的结构图，该衬套采用Si₃N₄陶瓷材料，衬套厚度为4mm,长度为25.5mm.其形状采用HSK-E50主轴锥孔形状，内孔与刀柄接触。该复合主轴/刀柄接口外形尺寸与DIN标准刀柄/主轴接口一致。结合HSK主轴/刀柄接口的形状和衬套的尺寸来确定金属主轴3的结构。

HSK主轴/刀柄接口由刀柄和金属主轴组成，在高速下由于离心力的作用，刀柄、主轴由于膨胀量的差异会出现径向间隙，此间隙主要依靠锥面的配合过盈量来补偿。随着转速的进一步提高，锥面的过盈量不足以补偿间隙，限制了刀柄的极限转速。通过安装径向膨胀量小的陶瓷衬套，减小复合主轴在高速加工时由于离心力作用产生的膨胀量，减小复合主轴与刀柄由于膨胀量的差异而出现的间隙，同等的锥面过盈量可提高刀柄的极限转速和高速性能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。