本實(shí)用新型屬于切削加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非圓的錐面直拉緊式接口。

背景技術(shù)：

裝夾系統(tǒng)的選擇是數(shù)控機(jī)床配置中的重要內(nèi)容之一，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。合理選用裝夾系統(tǒng)，可在經(jīng)濟(jì)的條件下取得事半功倍的效果。裝夾系統(tǒng)分為整體式與模塊式兩種：整體式，裝夾刀具的工作部分與其在機(jī)床上安裝定位刀柄部分是一體的，如果所用刀具類型多，則刀柄規(guī)格也就多，所以刀柄對(duì)機(jī)床與零件的變換適應(yīng)能力較差；模塊式，通過(guò)各種系列化的模塊組裝而成，針對(duì)不同的加工零件和機(jī)床，采取不同的組裝方案，從而提高刀柄的適應(yīng)能力和利用率。模塊式裝夾系統(tǒng)由直接安裝固定在機(jī)床主軸上的刀柄模塊、中間連接的刀桿模塊、頭部夾持的刀具模塊三部分組成，通過(guò)不同規(guī)格的刀桿模塊即可裝夾不同類型的刀具，滿足各種加工需求。

目前，在機(jī)械加工領(lǐng)域中，對(duì)機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速要求逐步提升，進(jìn)而對(duì)工具系統(tǒng)可靠性也提出了進(jìn)一步的要求，刀柄和刀桿的接口是現(xiàn)代高速機(jī)床的重要組成部分，其技術(shù)水平的高低決定了工件的加工精度和加工效率。傳統(tǒng)的刀桿，一端安裝刀具，另一端做成圓柱形或圓錐形，與其連接配合的刀柄也需做成相應(yīng)的圓柱形或圓錐形；工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)扭矩的傳遞通過(guò)銷連接、驅(qū)動(dòng)鍵連接或者多角形連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是上述連接需要另外設(shè)置，增加成本和加工難度，而且上述連接都存在間隙配合，連接精度無(wú)法保證，此外這種配合會(huì)導(dǎo)致扭矩在傳遞過(guò)程中損失，影響加工精度和生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種非圓的錐面直拉緊式接口，能夠方便地高精度定心，確保了精確可靠的對(duì)中，且無(wú)需另外設(shè)置驅(qū)動(dòng)鍵或者多角形來(lái)傳遞扭矩。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種非圓的錐面直拉緊式接口，包括刀桿和刀柄，所述刀桿前部為非圓椎體、錐度比為1：20 的空心短錐結(jié)構(gòu)，所述刀柄的端部設(shè)有與刀桿前部相適配的空腔，刀桿前部套接于所述空腔內(nèi)部。非圓椎體是指截面形狀非圓形的椎體，如棱錐體、棱柱體等。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，還包括拉緊螺釘，所述刀柄的內(nèi)部沿軸向方向設(shè)有用于安裝所述拉緊螺釘?shù)碾A梯孔和與所述拉緊螺釘相適配的第一螺紋孔，所述第一螺紋孔與所述空腔相連通；所述刀桿前部的內(nèi)部設(shè)有與所述拉緊螺釘相適配的第二螺紋孔，所述拉緊螺釘通過(guò)螺紋配合將刀柄和刀桿前部相連接。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，所述拉緊螺釘為內(nèi)六角螺釘。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，所述刀桿前部為三棱錐體或四棱錐體或五棱錐體或六棱錐體或七棱錐體，上述棱錐體均為正棱椎體，并且棱椎體的頂部設(shè)計(jì)為平行于該棱錐體的底面的平面（棱錐體的底面和平行于底面的一個(gè)截面間的部分，也叫做棱臺(tái)）；刀桿前部的棱、及棱與棱之間的錐面為弧形。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，所述刀桿前部的橫截面廓形曲線為等距曲線，所述刀柄和所述刀桿前部構(gòu)成等距型面連接。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，所述刀桿前部與所述空腔之間為緊密配合。

上述的非圓的錐面直拉緊式接口，所述刀桿前部采用磨床磨削制成。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口設(shè)置了非圓椎體的刀桿前部，刀桿前部可以設(shè)計(jì)為三棱錐體、四棱錐體、五棱錐體、六棱錐體、七棱錐體等多種棱錐結(jié)構(gòu)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)高精度定心，刀桿和刀柄同時(shí)進(jìn)行錐面和端面配合，采用雙面定位夾緊的方式，也正是因?yàn)檫@種定位方式，確保了精確可靠的對(duì)中，使得本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口在連接刀桿和刀柄的時(shí)候能夠完全消除軸向定位誤差，該連接結(jié)構(gòu)在空間三個(gè)方向的重復(fù)定位精度為5μm，跳動(dòng)精度為8μm，使得可換式刀桿應(yīng)用于高精度切削成為可能；更為重要的是，本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口無(wú)需另外設(shè)置驅(qū)動(dòng)鍵或者多角形即可傳遞扭矩，應(yīng)力集中小，傳遞扭矩大，也降低了精度損失的風(fēng)險(xiǎn)，減少了生產(chǎn)成本。具體到本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案，還有以下多個(gè)方面的有益效果：

（1） 本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口中，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的非圓椎體的空心短錐結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有表面積大且精度保持性好的優(yōu)點(diǎn)，因此在工作時(shí)，刀桿前部的表面壓力低、不易變形、磨損小，有效地保證了接口的精度和耐用度，進(jìn)而提高加工精度和生產(chǎn)效率；將非圓椎體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到刀桿上而非刀柄上，這樣便不必受到機(jī)床主軸接口的限制，都可隨意地更換所使用的刀具類型，而刀柄相對(duì)來(lái)說(shuō)是基于機(jī)床主軸而確定的，只能使用機(jī)床主軸所指定的刀柄；刀桿前部設(shè)計(jì)為非圓椎體且錐度比為1:20的小錐度，這種空心短錐結(jié)構(gòu)的自鎖力遠(yuǎn)大于其它結(jié)構(gòu)的自鎖力，更具可靠性，能夠方便地實(shí)現(xiàn)高精度定心，而且刀桿前部套接于空腔內(nèi)，刀桿中部呈圓柱狀，其端面與刀柄端部緊密配合，同時(shí)構(gòu)成錐面和端面配合，錐面配合保證了接口的徑向定位精度，端面配合保證了接口的軸向定位精度及軸向剛度，由此進(jìn)一步保證了刀桿和刀柄的同心度。

（2） 本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口中，刀柄的內(nèi)部設(shè)有拉緊螺釘，該拉緊螺釘通過(guò)螺紋配合將刀柄和刀桿前部相連接，拉緊螺釘?shù)睦o力可以使呈圓柱狀的刀桿中部的端面和刀柄端部靠緊，達(dá)到一定的接觸應(yīng)力，從而使錐面和端面同時(shí)實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的功能，保證接口的軸向定位精度和軸向剛度；而且此連接結(jié)構(gòu)因沒(méi)有銷連接、驅(qū)動(dòng)鍵連接或者多角形連接等部件，因此不存在使用驅(qū)動(dòng)鍵等引起的扭曲問(wèn)題，在幾乎全部的工具系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)中，通常都是依靠驅(qū)動(dòng)鍵來(lái)傳遞切削扭矩，這會(huì)在驅(qū)動(dòng)鍵上產(chǎn)生應(yīng)力集中，而這樣就會(huì)降低工具系統(tǒng)的使用壽命，驅(qū)動(dòng)鍵及鍵槽配合間隙帶來(lái)的相位誤差會(huì)使得定位精度下降；而本實(shí)用新型采用非圓椎體的空心短錐結(jié)構(gòu)這種無(wú)驅(qū)動(dòng)鍵和鍵槽的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，無(wú)需驅(qū)動(dòng)鍵來(lái)傳遞切削扭矩，這樣就不會(huì)出現(xiàn)常說(shuō)的“咔噠”聲，這對(duì)車削工序非常重要，且該類空心短錐結(jié)構(gòu)的切削扭矩分布均勻，有利于提高其扭轉(zhuǎn)剛性。

（3）呈圓柱狀的刀桿中部的端面和刀柄端部之間為緊密配合，所述刀桿前部與所述空腔之間也為緊密配合，上述配合方式不僅實(shí)現(xiàn)了刀柄和刀桿同時(shí)進(jìn)行錐面和端面配合的雙面定位夾緊的方式，也保證了錐面和端面極高的貼合率，可以使刀桿中部與刀柄的端部之間以及刀桿前部和空腔之間形成無(wú)間隙定位，避免了間隙的存在導(dǎo)致的接口連接精度的降低，同時(shí)避免了扭矩在傳遞過(guò)程中的損失。

（4）本實(shí)用新型中刀柄的內(nèi)部沿軸向方向設(shè)有用于安裝所述拉緊螺釘?shù)碾A梯孔，這種階梯孔的設(shè)計(jì)為拉緊螺釘提供了安裝位置，使得接口由內(nèi)向外夾緊；而且拉緊螺釘?shù)念^部?jī)?nèi)側(cè)靠接所述階梯孔轉(zhuǎn)折處的階梯面，這樣可以使拉緊螺釘?shù)陌惭b位置更穩(wěn)固，有利于提供更高的夾緊力，保證接口的穩(wěn)定連接。

（5）本實(shí)用新型中所用的拉緊螺釘為內(nèi)六角型，通過(guò)六角扳手可以很方便地安裝和拆卸本實(shí)用新型的接口，省時(shí)省力。

（6）本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口中，所述空心短錐結(jié)構(gòu)的棱、及棱與棱之間的錐面為弧形，此種設(shè)計(jì)可以使應(yīng)力分布較為均勻，而且接觸面積較大，應(yīng)力集中情況不明顯，無(wú)論旋轉(zhuǎn)速度如何都無(wú)尖峰，在工作過(guò)程中頻繁換刀的情況下出現(xiàn)磨損的幾率較小，對(duì)接口的精度及耐用度都有良好的保護(hù)作用。

（7） 所述刀桿前部的橫截面廓形曲線設(shè)計(jì)為等距曲線，刀柄和刀桿前部構(gòu)成等距型面連接，使刀桿前部和刀柄端部的空腔具有完美的定心作用，可以使負(fù)荷對(duì)稱地分布在刀桿前部上，確保了精確對(duì)中。

（8） 本實(shí)用新型中刀桿前部的內(nèi)外兩個(gè)配合面是用磨床磨削而成，在磨床上能夠磨削出多邊形錐體和接觸端面是磨削技術(shù)的一大突破，而且磨削可以保證刀桿前部較高的尺寸精度，從而使本實(shí)用新型所述接口的連接配合極好，連接精度高，這種高精度的配合保證了扭矩不會(huì)在傳遞過(guò)程中損失，保證加工精度和生產(chǎn)效率。

此外本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口具有優(yōu)異的截面強(qiáng)度，可使用更高的夾緊力，從而確保優(yōu)異的抗彎剛性和使用所述接口的刀具的刃部精度和重復(fù)定位精度；本實(shí)用新型也可根據(jù)不同的刀具直徑來(lái)改變自身的尺寸，適用于多種類型的刀具例如普通銑刀、鏜刀、球頭銑刀等，需要更換刀具時(shí)，刀柄不受任何影響，不斷變化的刀具僅需通過(guò)刀桿的更換，就能實(shí)現(xiàn)互換要求，極大地優(yōu)化了刀具的快速更換操作及調(diào)刀時(shí)間，縮減了刀柄更換的成本，從而使本實(shí)用新型系列化模塊化。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的三棱錐體的刀桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為四棱錐體的刀桿的主視圖；

圖4為圖3中刀桿的右視圖；

圖5為圖3中的刀桿A-A剖面示意圖；

圖6為五棱錐體的刀桿的主視圖；

圖7為圖6中刀桿的右視圖；

圖8為圖6中的刀桿A-A剖面示意圖；

圖9為六棱錐體的刀桿的主視圖；

圖10為圖9中刀桿的右視圖；

圖11為圖9中的刀桿A-A剖面示意圖；

圖12為七棱錐體的刀桿的主視圖；

圖13為圖12中刀桿的右視圖；

圖14為圖12中的刀桿A-A剖面示意圖；

1——刀桿前部；2——刀柄；3——拉緊螺釘；4——圓柱體；5——清根槽；6——第二螺紋孔；7——刀桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出具體的說(shuō)明：

本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口，刀桿前部可以設(shè)計(jì)為如圖2所示的三棱錐體、如圖3至5所示的四棱錐體、如圖6至8所示的五棱錐體、如圖9至11所示的六棱錐體、如圖12至14所示的七棱錐體（圖4、圖7、圖10和圖13中的虛線僅為展示棱錐體形狀，不表示棱錐體的實(shí)際結(jié)構(gòu)），上述棱錐的頂部設(shè)計(jì)為平行于該棱錐的底面的平面，下面以如圖2和3所示的三棱錐體為例進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1和2所示，本實(shí)用新型所述的一種非圓的錐面直拉緊式接口，包括刀桿7和刀柄2，所述刀桿前部1采用磨床磨削制成，設(shè)計(jì)為三棱錐體、錐度比為1：20 的空心短錐結(jié)構(gòu)，所述刀柄2的端部設(shè)有與刀桿前部1相適配的空腔，刀桿前部1套接于所述空腔內(nèi)部，所述刀桿前部1與所述空腔之間為緊密配合，刀桿中部4呈圓柱狀，其端面與刀柄2的端部緊密配合，由此刀桿7和刀柄2同時(shí)進(jìn)行錐面和端面配合，實(shí)現(xiàn)了雙面定位夾緊的方式。進(jìn)一步地，所述刀桿前部1的棱、及棱與棱之間的錐面設(shè)計(jì)為弧形，其中棱的弧度設(shè)為R3，弧度半徑為3 mm，棱與棱之間的錐面的弧度設(shè)為R15，弧度半徑為15 mm，其橫截面廓形曲線形成等距曲線，所述刀柄2和所述刀桿前部1構(gòu)成等距型面連接。本實(shí)用新型還包括拉緊螺釘3，所述拉緊螺釘3為內(nèi)六角螺釘；所述刀柄2的內(nèi)部沿軸向方向設(shè)有用于安裝所述拉緊螺釘3的階梯孔和與所述拉緊螺釘3相適配的第一螺紋孔，所述第一螺紋孔與所述空腔相連通；第一螺紋孔的末端設(shè)有清根槽5，以保證拉緊螺釘3與第一螺紋孔的完整配合，這也是螺紋孔加工的常用手段，螺紋加工時(shí)，往往在螺紋末端處的螺紋是不能旋入的，為了保證螺紋能旋到底，將螺紋末端處加工一個(gè)槽出來(lái)，這個(gè)槽就叫清根槽；所述刀桿前部1的內(nèi)部設(shè)有與所述拉緊螺釘3相適配的第二螺紋孔6，所述拉緊螺釘3通過(guò)螺紋配合將刀柄2和刀桿前部1相連接。

使用時(shí)，將刀桿前部1套接于刀柄2端部的空腔內(nèi)，使其緊密配合，再將拉緊螺釘3從刀柄2的另一端插入，使用六角扳手旋轉(zhuǎn)拉緊螺釘3使其依次旋入第一螺紋孔和第二螺紋孔6內(nèi)，刀柄2和刀桿7相連接，同時(shí)刀桿中部4的端面與所述刀柄2的端部之間構(gòu)成緊密配合，由此構(gòu)成直拉緊式接口。需要更換刀具時(shí)，使用六角扳手旋出拉緊螺釘3，更換刀桿7就能實(shí)現(xiàn)刀具的更換，極大地優(yōu)化了刀具的快速更換操作及調(diào)刀時(shí)間。

本實(shí)用新型所述的非圓的錐面直拉緊式接口在連接刀桿和刀柄的時(shí)候能夠完全消除軸向定位誤差，該連接結(jié)構(gòu)在空間三個(gè)方向的重復(fù)定位精度為5μm，跳動(dòng)精度為8μm，而且本實(shí)用新型采用非圓椎體的空心短錐結(jié)構(gòu)這種無(wú)驅(qū)動(dòng)鍵和鍵槽的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，無(wú)需驅(qū)動(dòng)鍵來(lái)傳遞切削扭矩，應(yīng)力集中小，無(wú)論旋轉(zhuǎn)速度如何都無(wú)尖峰，這樣就不會(huì)出現(xiàn)常說(shuō)的“咔噠”聲，這對(duì)車削工序非常重要，使得可換式刀桿應(yīng)用于高精度切削成為可能。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是：上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明而非限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，任何對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行的等同替換及不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。