一种用于固定可转位刀片的刀夹.pdf

本发明公开了一种用于固定可转位刀片的刀夹，包括刀座、夹紧螺栓和夹持件，所述刀座上设有可转位刀片安装部和螺栓安装孔，所述夹持件置于刀座上方，夹持件上设有通孔，夹紧螺栓套于通孔内，并与螺栓安装孔螺纹连接，夹紧螺栓上套设有压缩弹簧，该压缩弹簧位于刀座与夹持件之间，所述夹持件后端设有与刀座相接的夹持件配合倾斜面，所述夹持件配合倾斜面的两侧设有一对后突出部，所述刀座后端设有与夹持件相接的刀座配合倾斜面，所述刀座配合倾斜面上设有一对容置凹槽，所述后突出部置于容置凹槽内。该用于固定可转位刀片的刀夹具有可在刀

1、  一种用于固定可转位刀片的刀夹，包括刀座(1)、夹紧螺栓(2)和夹持件(3)，所述刀座(1)上设有可转位刀片安装部(11)和螺栓安装孔(12)，所述夹持件(3)置于刀座(1)上方，夹持件(3)上设有通孔(32)，夹紧螺栓(2)套于通孔(32)内，并与螺栓安装孔(12)螺纹连接，夹紧螺栓(2)上套设有压缩弹簧(4)，该压缩弹簧(4)位于刀座(1)与夹持件(3)之间，其特征在于：所述夹持件(3)后端设有与刀座(1)相接的夹持件配合倾斜面(34)，所述夹持件配合倾斜面(34)的两侧设有一对后突出部(35)，所述刀座(1)后端设有与夹持件(3)相接的刀座配合倾斜面(13)，所述刀座配合倾斜面(13)上设有一对容置凹槽(16)，所述后突出部(35)置于容置凹槽(16)内。

2、  根据权利要求1所述的用于固定可转位刀片的刀夹，其特征在于：所述后突出部(35)呈方肩状，所述容置凹槽(16)为长条状，后突出部(35)与容置凹槽(16)的大小关系满足0.15mm＜W-L＜0.5mm，且0.5mm＜L₁-W₁＜1mm，其中W₁为后突出部(35)的宽度，W为一对后突出部(35)之间的距离，L₁为容置凹槽(16)的宽度，L为一对容置凹槽(16)之间的距离。

3、  根据权利要求1或2所述的用于固定可转位刀片的刀夹，其特征在于：所述夹持件(3)前端的下表面上设有适于与转位刀片中心定位孔(51)的孔壁邻接的柱状突出部(33)，所述夹持件(3)前端下表面处与柱状突出部(33)相邻的部位设有适于与转位刀片定位顶面(52)形成线接触的衬垫部(36)。

4、  根据权利要求3所述的用于固定可转位刀片的刀夹，其特征在于：所述柱状突出部(33)上设有两段适于与转位刀片中心定位孔(51)的孔壁形成轴向线接触的斜圆柱面(37)，所述斜圆柱面(37)与通孔(32)的轴线成β角延伸，3°≤β≤5°。

一种用于固定可转位刀片的刀夹
技术领域
本发明涉及机械切削加工技术，尤其涉及用于固定可转位刀片的刀夹。
背景技术
目前，存在着多种形状的采用硬质合金材料或陶瓷材料制成的可转位切削刀片，如菱形、偏菱形和三角形的可转位刀片，此类刀片通常是通过机械夹持刀夹固定。现在用于固定可转位刀片的刀夹有多种形式，例如，专利号为ZL95193314.0的发明专利公开了一种用于固定转位式刀片的刀夹，该刀夹的夹紧装置夹紧刀片时，夹持件与刀座之间没有有效的限位装置及夹持件移动引导装置，夹紧螺栓与夹持件之间的摩擦会造成夹持件左右转动，很可能使刀片产生偏移，影响刀片的精准定位；并且，该夹紧装置与刀片中心定位孔内壁为一点接触或小段圆弧线接触，夹紧装置作用在刀片上的横向夹持力集中在该点，受力点面积较小，造成接触点位置应力集中，刀片受力不均匀，刀片有沿受力点破裂趋势，可能产生整个刀具系统不稳定的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在刀片安装过程中对夹持件进行导向和限位，使刀片的夹持定位更加精准牢固的用于固定可转位刀片的刀夹。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于固定可转位刀片的刀夹，包括刀座、夹紧螺栓和夹持件，所述刀座上设有可转位刀片安装部和螺栓安装孔，所述夹持件置于刀座上方，夹持件上设有通孔，夹紧螺栓套于通孔内，并与螺栓安装孔螺纹连接，夹紧螺栓上套设有压缩弹簧，该压缩弹簧位于刀座与夹持件之间，所述夹持件后端设有与刀座相接的夹持件配合倾斜面，所述夹持件配合倾斜面的两侧设有一对后突出部，所述刀座后端设有与夹持件相接的刀座配合倾斜面，所述刀座配合倾斜面上设有一对容置凹槽，所述后突出部置于容置凹槽内。
所述后突出部呈方肩状，所述容置凹槽为长条状，后突出部与容置凹槽的大小关系满足0.15mm＜W-L＜0.5mm，且0.5mm＜L₁-W₁＜1mm，其中W₁为后突出部的宽度，W为一对后突出部之间的距离，L₁为容置凹槽的宽度，L为一对容置凹槽之间的距离。
所述夹持件前端的下表面上设有适于与转位刀片中心定位孔的孔壁邻接的柱状突出部，所述夹持件前端下表面处与柱状突出部相邻的部位设有适于与转位刀片定位顶面形成线接触的衬垫部。
所述柱状突出部上设有两段适于与转位刀片中心定位孔的孔壁形成轴向线接触的斜圆柱面，所述斜圆柱面与通孔的轴线成β角延伸，3°≤β≤5°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：夹持件的夹持件配合倾斜面的两侧设有一对向内向下延伸的后突出部，刀座的刀座配合倾斜面上设有一对向内向下延伸的容置凹槽，后突出部置于容置凹槽内，在刀片安装过程中通过后突出部与容置凹槽之间的配合，对夹持件的移动进行导向，并且在夹紧刀片时对夹持件限位，使刀片的夹持更加牢固，定位更加精准，提高了刀片重复定位的精度；同时在拆卸更换刀片的过程中，在容置凹槽和后突出部配合作用、以及压缩弹簧的弹力作用下，能有效地避免了夹持件左右晃动或是绕夹紧螺栓转动，而且，可在不完全旋开夹紧螺栓的情况下可实现可转位刀片的更换和转位，节省了刀片的更换时间，提高了加工效率。后突出部呈方肩状，容置凹槽呈长条状，二者的长度方向与夹持件夹紧转位刀片过程中的移动方向一致，在旋紧夹紧螺栓紧固刀片时，后突出部置于容置凹槽内，夹持件沿容置凹槽相对于刀座向后移动，同时通过后突出部与容置凹槽共同作用下，夹持件与刀座之间不发生偏移，有效的对夹持件进行限位，实现夹持件对刀片的稳固、准确定位。在夹持件前端的下表面上设有柱状突出部，夹持件前端下表面处与柱状突出部相邻的部位设有衬垫部，在夹紧刀片时夹持件的衬垫部与转位刀片定位顶面实现线接触，避免刀片中心定位孔的周边出现应力集中点，有效减少刀片中心定位孔周边位置的破裂趋势。在柱状突出部上设有两段斜圆柱面，使用夹持件夹紧转位刀片时，斜圆柱面与转位刀片形成轴向线接触，两处线接触之间形成避空结构，使刀片中心孔处更加稳定的受到向后的拉应力。
附图说明
图1是本发明的拆分结构示意图；
图2是本发明夹持件夹紧状态剖面视图；
图3是本发明夹持件松开状态剖面视图；
图4是本发明刀座的俯视结构示意图；
图5是本发明夹持件的立体结构示意图；
图6是本发明夹持件的侧视图；
图7是本发明夹持件的仰视图。
图中各标号表示：
1、刀座；2、夹紧螺栓；3、夹持件；4、压缩弹簧；5、可转位刀片；6、垫板；7、挡垫；11、可转位刀片安装部；12、螺栓安装孔；13、刀座配合倾斜面；14、垫板定位孔；15、侧壁；16、容置凹槽；21、扳手孔；31、压缩弹簧容置孔；32、通孔；33、柱状突出部；34、夹持件配合倾斜面；35、后突出部；36、衬垫部；37、斜圆柱面；51、中心定位孔；52、定位顶面；53、定位底面；61、中心孔；121、容置孔；122、螺纹段；M1、第一中心轴线；M2、第二中心轴线；M3、中心法线。
具体实施方式
本发明涉及用于固定可转位刀片的刀夹，适用于固定菱形、偏菱形和三角形等可转位刀片5，该类可转位刀片5可由硬质合金材料或陶瓷材料制成，具有一个平坦的定位底面53、一个定位顶面52和一个中心定位孔51。下面以适用于固定菱形转位刀片的刀夹为例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1至图7所示，本发明的用于固定可转位刀片的刀夹，包括刀座1、夹持件3、夹紧螺栓2、压缩弹簧4、垫板6和挡垫7。刀座1上设有可转位刀片5的可转位刀片安装部11和螺栓安装孔12，螺栓安装孔12上段为容置孔121，下段为螺纹段122，可转位刀片安装部11两侧壁的夹角根据所夹持的可转位刀片5的形状设置，可转位刀片安装部11底面设有垫板定位孔14，垫板6置于可转位刀片安装部11的底面上，且与可转位刀片安装部11两侧壁15接合，挡垫7穿过垫板6的中心孔61并置于可转位刀片安装部11的垫板定位孔14内，起到对垫板6固定的作用，可转位刀片5置于垫板6上，可转位刀片5的两相邻的侧壁与可转位刀片安装部11的两侧壁15相接合。夹持件3置于刀座1上方，夹持件3上设有通孔32，通孔32下端为压缩弹簧容置孔31，压缩弹簧4套设于夹紧螺栓2上，并位于刀座1与夹持件3之间，压缩弹簧4下端置于容置孔121内，上端置于压缩弹簧容置孔31内。夹持件3后端设有与刀座1相接的夹持件配合倾斜面34，夹持件配合倾斜面34的两侧设有一对向内向下延伸的后突出部35，刀座1后端设有与夹持件3相接的刀座配合倾斜面13，刀座配合倾斜面13上设有一对向内向下延伸的容置凹槽16，在刀夹夹紧可转位刀片5时，刀座配合倾斜面13与夹持件配合倾斜面34接触配合，后突出部35置于容置凹槽16内，通过后突出部35与容置凹槽16之间的配合，可引导夹持件3沿容置凹槽16相对于刀座1向后移动，并且在夹紧刀片时对夹持件3限位，限制夹持件3在夹紧或松开刀片时产生转动，使刀片的夹持更加牢固，定位更加精准，提高了刀片重复定位的精度。夹紧螺栓2套于通孔32和螺栓安装孔12的容置孔121内，并与螺栓安装孔12的螺纹段122螺纹连接，夹紧螺栓2的上段为头部，头部往下是直径稍小的圆柱部分，圆柱部分延伸到底部端面为螺纹部分，夹紧螺栓2头部直径大于夹持件3的通孔32直径，圆柱部分直径小于通孔32的直径，在拧紧夹紧螺栓2时，夹紧螺栓2头部的顶面高于夹持件3的上表面，这种设置使得在圆柱部分和通孔32之间存在着特定的间隙，从而在拧紧夹紧螺栓2时保证夹持件3不会轻易转动。该夹紧螺栓2的第一中心轴线M1平行于可转位刀片5的中心定位孔51的第二中心轴线M2，夹紧螺栓2的第一中心轴线M1相对于刀夹的中心法线M3以夹角α延伸，7°≤α≤10°，本实施例中α取8°23′。夹紧螺栓2头部和底部均设有扳手孔21，能够实现从刀座1底部或顶部对夹持件3进行装卸，使刀片的装夹和拆卸更为灵活简便。本实施例中，夹持件3上的后突出部35呈方肩状，刀座1上的容置凹槽16为长条状，且二者长度方向与夹持件3夹紧可转位刀片5过程中的移动方向一致，后突出部35与容置凹槽16的大小关系满足0.15mm＜W-L＜0.5mm，且0.5mm＜L₁-W₁＜1mm，其中W₁为后突出部35的宽度，W为一对后突出部35之间的距离，L₁为容置凹槽16的宽度，L为一对容置凹槽16之间的距离。本实施例中，W-L＝0.2mm，L₁-W₁＝0.6mm。这种设置保证后突出部35与容置凹槽16保持特定的配合关系，在旋紧夹紧螺栓2紧固可转位刀片5时，夹持件3的后突出部35置于容置凹槽16内，因此，即使在夹紧螺栓2头部的摩擦力作用下，夹持件3也不会产生左右偏摆或转动，但呈长条状的容置凹槽16又能够允许夹持件3随后突出部35相对于刀座1向后移动，能有效引导夹持件3对可转位刀片5准确定位，实现可转位刀片5的精确夹固。夹持件3的前端下表面上设有向下、向内倾斜的柱状突出部33，该柱状突出部33适于与可转位刀片5的中心定位孔51的孔壁邻接，柱状突出部33上设有两段斜圆柱面37，斜圆柱面37与通孔32的轴线成β角延伸，3°≤β≤5°，本实施例中β取3°。在使用夹持件3夹紧可转位刀片5时，斜圆柱面37与转位刀片形成轴向线接触，使刀片中心孔51处更加稳定的受到向后的拉应力。夹持件3下表面与柱状突出部33相邻的部位设有适于与转位刀片定位顶面52形成线接触的衬垫部36，该衬垫部36为类似于三角形的凸台，并由柱状突出部33边缘延伸至刀座1两侧，同时避开刀片中心孔51的周边位置，当拧紧夹紧螺栓2时，这种设置保证可转位刀片5的定位顶面52受到向下的夹紧压力，而且衬垫部36与定位顶面52形成足够长度的线接触，避免刀片的中心定位孔51的边沿出现应力集中点，有效减少中心定位孔51周边位置的破裂趋势，使夹持件3的衬垫部36与刀片的定位顶面52接触面积更大，实现衬垫部36与刀片的定位顶面52均匀受力。
工作原理：将可转位刀片5安装于本发明的用于固定可转位刀片的刀夹时，先用挡垫7将垫板6固定在刀座1的可转位刀片安装部11，将压缩弹簧4置于螺栓安装孔12的容置孔121内，将夹持件3置于刀座1上方，并将压缩弹簧4置于压缩弹簧容置孔31内，再将夹紧螺栓2穿过夹持件3和压缩弹簧4与螺栓安装孔12的螺纹段122啮合至如图3所示抬起状态，将可转位刀片5置于可转位刀片安装部11内，使可转位刀片5的定位底面53与垫板6贴紧，使可转位刀片5的一对相邻侧面与可转位刀片安装部11的两侧壁15相接触。逐渐拧入夹紧螺栓2，夹紧螺栓2的头部逐渐下压夹持件3，压缩弹簧4被压缩夹紧，夹持件3的后突出部35置于刀座1的容置凹槽16内，同时夹持件3前端的衬垫部36与可转位刀片5的定位顶面52接触，此时夹持件3上的夹持件配合倾斜面34与刀座1上的刀座配合倾斜面13接触，在此过程中，夹持件3在刀座容置凹槽16与后突出部35的配合约束下，产生沿容置凹槽16长度方向相对于刀座1的可转位刀片安装部11向后的移动，同时被限制沿容置凹槽16宽度方向移动或仅仅产生可忽略的、微小的位移和偏转。继续拧紧夹紧螺栓2，此时夹持件3在夹持件配合倾斜面34约束下，产生向后、向下的移动和少量弹性变形，使夹持件3前端的衬垫部36对可转位刀片5的定位顶面52产生向下压力，同时，使夹持件3的柱状突出部33的两段斜圆柱面37与可转位刀片5的中心定位孔51形成轴向线接触，并在接触位置对可转位刀片5的中心定位孔51产生向后的夹紧力，由两段斜圆柱面37所施加的夹紧力稳定、分散、均匀，对可转位刀片5的夹持更加牢固可靠，相对于其他刀具夹紧系统，本发明的用于固定可转位刀片的刀夹具有更优异的夹紧刚性和刀片转位精度。进一步拧紧夹紧螺栓2，夹持件3的弹性变形增大，产生的夹持力增大，最终可转位刀片5的一对相邻侧面与可转位刀片安装部11的两侧壁15贴紧，可转位刀片5的定位底面53与垫板6贴紧，实现刀夹对可转位刀片5的牢固夹持。同时，夹持件3前端的柱状突出部33容纳在可转位刀片5的中心定位孔51内，可避免其被金属加工过程中产生的切屑磨损。转位使用可转位刀片5或更换可转位刀片5之前，需将可转位刀片5从刀座1上卸下，拧松夹紧螺栓2，在压缩弹簧4所产生的沿夹紧螺栓2轴线向上的弹力作用下，夹持件3被逐渐抬起并脱离可转位刀片5的中心定位孔51，夹持件3的夹持件配合倾斜面34与刀座1的刀座配合倾斜面13脱离，后突出部35与容置凹槽16相互配合作用，夹持件3抬离至图3所示状态，夹持件3的柱状突出部33完全被抬离可转位刀片5的中心定位孔51，此时即可实现可转位刀片5的转位或更换。在此过程中，在容置凹槽16和后突出部35配合作用、以及压缩弹簧4的弹力作用下，能有效地避免了夹持件3左右晃动或是绕夹紧螺栓2转动，而且，可在不完全旋开夹紧螺栓2的情况下可实现可转位刀片5的更换和转位，节省了刀片的更换时间，提高了加工效率。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干等同变换，这些等同变换均应视为本发明的保护范围。