專利名稱：刀架減震系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及例如銑床的旋轉(zhuǎn)切削機(jī)床，更特別地，涉及減震 主軸和刀架組件，其適合于消除通常在高速銑削應(yīng)用中使用切削刀具 期間發(fā)生的諧波共振。
背景技術(shù)：
眾所周知，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)使用了各種刀架，其與例如銑床或
到機(jī)床上。旋轉(zhuǎn)切削機(jī)床典型地包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，刀架附接到電機(jī) 驅(qū)動(dòng)主軸上，所述刀架構(gòu)造為容納切削刀具最終用于切削工件的柄部。 通常，通過(guò)在主軸中設(shè)置利用外螺紋螺栓將刀架的上端或柄部固定到 其中的腔室實(shí)現(xiàn)將刀架附接到主軸上，所述外螺紋螺栓移動(dòng)穿過(guò)主軸 的一部分并且旋接于在刀架柄部?jī)?nèi)軸向延伸的內(nèi)螺紋孔中。在最早的 刀架中，在刀架的下端或安裝部上也形成用于接納切削刀具柄部的中 心孔，所述切削刀具通過(guò)刀架與銑床或其它機(jī)床相接。在切削刀具的 柄部插入刀架的中心孔之后，刀架柄部通過(guò)擰緊上述螺栓緊密固定到 主軸中，從而將切削刀具剛性保持在刀架內(nèi)。
盡管將切削刀具接合到切削機(jī)床上，現(xiàn)有技術(shù)的刀架通常具有某 些降低其總實(shí)用性的缺陷。更特別地，更緩慢的轉(zhuǎn)速通常允許切削機(jī) 床充分工作，由于主軸和刀架之間產(chǎn)生振動(dòng)力的結(jié)果，高速切削(優(yōu) 選地)很難制造令人滿意的產(chǎn)品。具體地，在更高的旋轉(zhuǎn)切削速度下， 切削刀具通常開(kāi)始振動(dòng)或顫動(dòng)，從而不能保持充分的刀具控制，在現(xiàn) 實(shí)中會(huì)對(duì)工件造成損壞，同時(shí)可能傷害操作人員。更特別地，諧波共
振傳遞給刀架會(huì)引起其相對(duì)于主軸的輕微運(yùn)動(dòng)，在極個(gè)別情況下，會(huì) 導(dǎo)致刀架在主軸內(nèi)松動(dòng)。可以認(rèn)識(shí)到，刀架相對(duì)于主軸的共振會(huì)導(dǎo)致對(duì)工件的切削大大超出公差。同樣，諧波共振會(huì)導(dǎo)致切削刀具顫動(dòng)， 從而在刀架內(nèi)發(fā)生松動(dòng)。在有些情況下，切削刀具甚至?xí)牡都苤姓?出，或者相對(duì)于刀架超出公差范圍。
現(xiàn)有技術(shù)的刀架的另一缺陷在于，切削刀具柄部固定在刀架中心 孔內(nèi)的方式通常導(dǎo)致切削刀具不同心地安裝在刀架內(nèi)。這種不同心安 裝在例如在立式銑床上進(jìn)行的現(xiàn)代、高公差機(jī)加工應(yīng)用中是不受歡迎 的，其中，切削刀具在刀架內(nèi)的微小同心度變化通常會(huì)導(dǎo)致切削操作 的突然失效。
本發(fā)明通過(guò)提供包括減震構(gòu)件的刀架解決現(xiàn)有技術(shù)的刀架中的這 些及其他缺陷，所述減震構(gòu)件用于消除通常在高速銑削應(yīng)用中使用切 削刀具期間產(chǎn)生的諧波共振。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的刀架中，通過(guò)將切 削刀具柄部熱收縮在刀架內(nèi)可以大體上消除切削刀具柄部不同心地安 裝在刀架內(nèi)。下面將更詳細(xì)地討論本發(fā)明的這些及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在銑床的旋轉(zhuǎn)主軸中使用的刀架。刀架 包括圓錐形柄部，所述圓錐形柄部適合于插入主軸內(nèi)的互補(bǔ)凹部中。 除了柄部之外，刀架包括切削刀具安裝部，所述切削刀具安裝部包括 在其中沿軸向延伸以接納切削刀具柄部的孔。圓形構(gòu)造的凸緣部形成 在柄部和安裝部之間，所述圓形構(gòu)造的凸緣部相對(duì)于所述柄部和安裝
部沿徑向向外延伸。大致v形槽或凹部設(shè)置在凸緣部的周向邊緣上， 所述v形槽或凹部用于容納自動(dòng)刀架更換器。
本發(fā)明的刀架還包括設(shè)置在互補(bǔ)凹槽或通道內(nèi)的環(huán)形的環(huán)狀減震 構(gòu)件，所述互補(bǔ)凹槽或通道設(shè)置在凸緣部的大致平坦頂面上并圍繞 (即，包圍)其柄部延伸。減震構(gòu)件優(yōu)選地由彈性體材料制成，并且該 減震構(gòu)件在刀架柄部插入并固定在主軸中時(shí)被壓縮于凸緣部和主軸的 大致平坦遠(yuǎn)端之間。優(yōu)選地，以在主軸遠(yuǎn)端和凸緣部頂面之間形成直 接的、金屬與金屬接觸方式幫助刀架完全插入主軸中。然而，這種金 屬與金屬接觸盡管是優(yōu)選的，但不是必需的。如果形成這種金屬與金
10屬接觸的話，主軸遠(yuǎn)端和凸緣部頂面之間的抵靠接合有效地封閉頂面 上的通道，其中，減震構(gòu)件的尺寸設(shè)置成使得當(dāng)被壓縮時(shí)，所述減震
于其上的主軸施加彈性的偏壓力。當(dāng)減震構(gòu)件以這種方式壓縮時(shí)，它 適合于消除諧波共振，所述諧波共振通常在切削刀具柄部插入刀架的 切削刀具安裝部的孔中并且切削刀具在高速銑削應(yīng)用時(shí)發(fā)生。減震構(gòu) 件還在刀架凸緣部和主軸之間形成密封，防止碎屑、切削油或其它污 染物進(jìn)入刀架柄部和主軸凹部之間，從而保持主軸/刀架組合的清潔。 由于減震構(gòu)件接納在形成于刀架凸緣部的頂面上的互補(bǔ)通道中，當(dāng)?shù)?架在極高速銑削應(yīng)用中使用時(shí)，可以防止減震構(gòu)件發(fā)生過(guò)大的徑向位 移。
通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下列詳細(xì)說(shuō)明可以更清楚地了解本發(fā)明。


在參考附圖的情況下，本發(fā)明的這些及其它特征將變得更加明顯，
其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的刀架在插入銑床的旋轉(zhuǎn)主軸 中時(shí)的透浮見(jiàn)圖2是圖1所示刀架和主軸組合的局部剖視圖3是圖2所示環(huán)繞區(qū)域3的放大圖，顯示了在刀架和銑床主軸 之間處于壓縮狀態(tài)的刀架減震構(gòu)件；
圖4是與圖3類似的第一實(shí)施例的刀架的局部剖視圖，但是顯示 了處于由從主軸中取出刀架引起的未壓縮狀態(tài)的刀架減震構(gòu)件；
圖5是與圖4類似的第一實(shí)施例的刀架的局部剖視圖，但是顯示 了用于容納減震構(gòu)件的刀架通道的橫截面構(gòu)造的第一可能變形；
圖5A是與圖5類似的刀架的局部剖視圖，但是顯示了在設(shè)置于 通道的第一變形中時(shí)處于壓縮狀態(tài)的減震構(gòu)件；
圖6是與圖4和5類似的第一實(shí)施例的刀架的局部剖視圖，但是 顯示了用于容納減震構(gòu)件的刀架通道的橫截面構(gòu)造的第二可能變形；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)造的刀架的局部剖視圖，包括設(shè) 置在刀架的錐形柄部?jī)?nèi)的一個(gè)或多個(gè)減震構(gòu)件；
圖8是機(jī)床刀具主軸的局部剖視圖，所述主軸裝配有根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部減震構(gòu)件；
圖9是與圖2類似的刀架和主軸組合的局部剖視圖，但是進(jìn)一步 顯示了可選用的保持旋鈕構(gòu)件，所述保持旋鈕構(gòu)件可以與根據(jù)這里所 討論的實(shí)施例構(gòu)造的刀架柄部相配合；
圖IO是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)造的刀架的局部剖視圖，包括限 定了刀架柄部的錐形外表面的熱裝套筒；
圖IOA是圖IO所示刀架的變形的局部剖視圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的適配器蓋的頂部透視圖，所 述適配器蓋在將刀架連接到主軸上時(shí)選用；
圖12是刀架和主軸的局部分解剖視圖，顯示了位于旋轉(zhuǎn)主軸的遠(yuǎn) 端表面上的環(huán)形凹槽/通道，遠(yuǎn)端部的內(nèi)周與遠(yuǎn)端部的外周豎向偏離；
圖12A是與圖12類似的主軸的局部剖視圖，顯示了用于容納減 震構(gòu)件的環(huán)形通道的橫截面構(gòu)造的第一可能變形；
圖12B是與圖12類似的主軸的局部剖視圖，顯示了環(huán)形凹槽的 橫截面構(gòu)造的第二可能變形和減震構(gòu)件；
圖12C是與圖12類似的主軸的局部剖視圖，顯示了用于容納減 震構(gòu)件的通道的橫截面構(gòu)造的第三可能變形;
圖13是刀架和主軸的局部剖視圖，主軸限定了偏置的內(nèi)周部和外 周部，環(huán)形凹槽設(shè)置在內(nèi)周部和外周部之間，減震構(gòu)件設(shè)置在環(huán)形凹 槽內(nèi)，連續(xù)的通道設(shè)置在刀架凸緣部的頂面上，減震構(gòu)件設(shè)置在通道 之間；
圖14是刀架和主軸組合的局部分解剖視圖，顯示了可冷縮配合在 刀架柄部上的主軸的互補(bǔ)凹部；
圖15A是刀架側(cè)視圖，減震材料設(shè)置在形成于刀架外表面上的一 個(gè)或多個(gè)通道內(nèi)；和
圖15B是刀架側(cè)視圖，減震材料設(shè)置在刀架外表面上。附圖和詳細(xì)說(shuō)明中使用的相同參考數(shù)字表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中，附圖僅用于圖解說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的 目的，不用于限制本發(fā)明。圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的刀
架10,所述刀架適合于在例如銑床或鏜床的機(jī)床的旋轉(zhuǎn)主軸12上使 用。刀架10包括圓錐形柄部14,所述圓錐形柄部適合于插入主軸12 內(nèi)的互補(bǔ)凹部16中。在這方面，在刀架10中，凹部16的帶錐度的內(nèi) 表面17的傾斜度與柄部14的帶錐度的外表面15的傾斜度相對(duì)應(yīng)，當(dāng) 刀架IO正確地固定到主軸12上時(shí)，柄部14牢固地固定在凹部16中。 在刀架和主軸組合中，刀架柄部和主軸的相應(yīng)凹部的相應(yīng)的帶錐度的 表面的長(zhǎng)度彼此大致相等。典型地，刀架IO通過(guò)將柄部14向上拉入 凹部16中而固定到主軸12上，如下面將要詳細(xì)討論的那樣。
除了柄部14之外，刀架10包括切削刀具安裝部18。安裝部18 可以具有上段20和下段22。上段20和下段22可以構(gòu)造為圓柱形或 者具有其它任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。下段22從上段20沿軸向延伸并具有小 于上段20的外徑，從而在上段和下段20、 22之間限定了環(huán)形肩部24。 中心孔26在安裝部18的下段22中沿軸向延伸，所述中心孔適合于接 納切削刀具30的柄部28。盡管沒(méi)有顯示，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，除了具 有如上所述的不同尺寸的上段和下段20、 22之外，刀架10的安裝部 18可以具有相同的直徑。
除了柄部和安裝部14、 18之外，刀架包括圓形構(gòu)造的凸緣部34， 其形成在柄部14和安裝部18的上段20之間。凸緣部34相對(duì)于柄部 14和上段20沿徑向向外延伸，并且包括設(shè)置在其周向邊緣上并圍繞 其周向延伸的大致V形槽36。槽36適于容納刀架更換器(未顯示) 以安裝和接觸刀架10，以便將刀架10自動(dòng)插入主軸12中和從其上拆 下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的刀架IO大體上類似于標(biāo)準(zhǔn) 刀架的尺寸構(gòu)造，例如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，日本B.T.、歐洲B.N.、德國(guó)工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)和Caterpillar V型法蘭標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在參考圖2和3，除了槽36之外，凸緣部34限定了大致平坦 頂面38和相對(duì)的大致平坦底面40,所述頂面包圍柄部14的底部，所 述底面包圍安裝部18的上段20的底部。連續(xù)的環(huán)形凹槽或通道42 設(shè)置在凸緣部34的頂面38上，所述凹槽或通道具有指定寬度、深度 和形狀。如圖4所示，通道42具有大致四邊形(例如，矩形)橫截面 構(gòu)造，限定了大致平坦底壁或底面44和一對(duì)隔開(kāi)的同心側(cè)壁或側(cè)面 46，所述側(cè)壁或側(cè)面46通常在通道42的底面44和凸緣部34的頂面 38之間垂直地延伸。
刀架10還可以包括環(huán)形的環(huán)狀減震構(gòu)件48，所述減震構(gòu)件可以 設(shè)置在凸緣部34的通道42內(nèi)。減震構(gòu)件48優(yōu)選地由可壓縮材料，例 如彈性體材料制成。減震構(gòu)件48在圖2和3中處于壓縮狀態(tài)，在圖4 和5中處于未壓縮狀態(tài)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，減震構(gòu)件 48在刀架IO連接到主軸12上之前處于未壓縮狀態(tài)(如圖4所示)。 減震構(gòu)件48的尺寸優(yōu)選地相對(duì)于通道42進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得當(dāng)減震構(gòu)件 48處于未壓縮狀態(tài)時(shí)，減震構(gòu)件48的一小部分向上延伸超出凸緣部 34的頂面38,在減震構(gòu)件48和由通道42限定的每個(gè)側(cè)面46之間存 在小間隙或空隙。
如圖2和3所示，刀架10的柄部14最初推入主軸12的凹部16 中受到減震構(gòu)件48抵靠由主軸12限定的環(huán)形、大致平坦遠(yuǎn)端表面50 的限制。通過(guò)將柄部14向上拉入凹部16中而將刀架10完全固定到主 軸12上有助于減震構(gòu)件48以這樣的方式壓縮，其中，當(dāng)由通道42 限定的敞開(kāi)區(qū)域由主軸12的遠(yuǎn)端表面50封閉時(shí)，壓縮的減震構(gòu)件48 大體上充滿或占據(jù)該敞開(kāi)區(qū)域。在這方面，柄部14向上移動(dòng)到凹部 16中僅受到主軸12的遠(yuǎn)端表面50和凸緣部34的頂面38之間的直接、 金屬與金屬接觸的限制。如上所述，這種抵靠接合有助于主軸12的遠(yuǎn) 端表面50有效封閉通道42。由于減震構(gòu)件48的尺寸設(shè)計(jì)成當(dāng)壓縮時(shí) 大體上充滿由封閉通道42限定的可用敞開(kāi)區(qū)域，減震構(gòu)件48可用于 給刀架IO和支撐于其上的主軸12施加彈性偏壓作用力。當(dāng)減震構(gòu)件 48以這種方式壓縮時(shí)，它適于有效地減震，從而大體上消除通常由切削刀具30傳遞到刀架10中的諧波共振。這種諧波共振的衰減可以防 止切削刀具30相對(duì)于刀架IO產(chǎn)生輕微移動(dòng)，這種輕微移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致由 切削刀具30的切削頭進(jìn)行的切削大大超出公差，或者在極個(gè)別情況 下，會(huì)導(dǎo)致刀架IO在主軸12內(nèi)松動(dòng)。盡管主軸12的遠(yuǎn)端表面50和 凸緣部34的頂面38之間直接的、金屬與金屬接觸是優(yōu)選的，但即使 沒(méi)有達(dá)到這種金屬與金屬接觸，壓縮減震構(gòu)件48的減震作用也能實(shí) 現(xiàn)。
除了以上所述方式使諧波共振衰減之外，減震構(gòu)件48在以圖2 和3所示方式壓縮時(shí)在凸緣部34和主軸12的遠(yuǎn)端表面50之間形成密 封。由減震構(gòu)件48形成的密封可以防止碎屑、切削油或其它污染物進(jìn) 入柄部14的外表面15和凹部16的內(nèi)表面17之間，從而保持組合刀 架IO和主軸12的清潔。密封實(shí)現(xiàn)的污染減少還可以大大減少空刀現(xiàn) 象，顯著提高了切削公差。
現(xiàn)在參考圖5和5A,根據(jù)圖1-4所示刀架10的較小變形，可以 想到，連續(xù)的環(huán)形凹槽52可以選擇性地形成在通道42的底面44上。 凹槽52優(yōu)選地具有大致半球形橫截面構(gòu)造并且形成在通道42的底面 44上，從而在由通道42限定的側(cè)面46之間大體上同心地等距離隔開(kāi)。 當(dāng)減震構(gòu)件48處于如圖5所示的未壓縮狀態(tài)時(shí)，減震構(gòu)件48典型地 沿著凹槽52延伸并覆蓋或封閉該凹槽。當(dāng)減震構(gòu)件48處于如圖5A 所示的壓縮狀態(tài)時(shí)，凹槽52大體上被減震構(gòu)件充滿。因此，凹槽52 (如果包括在通道42內(nèi))提供用于容納壓縮的減震構(gòu)件48的附加區(qū)域。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6,可以想到，減震構(gòu)件48可以設(shè)計(jì)成具有小于通道 42的直徑，使得減震構(gòu)件48必須進(jìn)行一定程度的彈性膨脹或擴(kuò)展以 便于其插入通道42中。如圖6所示，減震構(gòu)件48的擴(kuò)展導(dǎo)致其內(nèi)部 發(fā)生泊松收縮，從而將減震構(gòu)件48的高度有效降低到僅略微延伸超過(guò) 凸緣部34的頂面38的程度。除了減震構(gòu)件48的高度降低之外，減震 構(gòu)件與由通道42限定的最內(nèi)側(cè)面46保持偏壓接合，從而有效地將減 震構(gòu)件48保持在通道42內(nèi)。當(dāng)減震構(gòu)件48因其抵靠由主軸12限定 的遠(yuǎn)端表面50而達(dá)到壓縮狀態(tài)時(shí)，處于如圖6所示未壓縮狀態(tài)的減震構(gòu)件48基本上具有與如圖2和3所示減震構(gòu)件48相同的輪廓。
在刀架10中，切削刀具30的柄部28可以固定在安裝部18的下 段22的中心孔26內(nèi)。例如但非限制的，切削刀具的柄部28可以通過(guò) 熱收縮工藝固定在安裝部18的下段22的中心孔內(nèi)。在這方面，孔26 的直徑略小于柄部28的直徑。通過(guò)例如感應(yīng)加熱器的熱源給下段22 加熱有效增大了孔26的直徑，從而允許柄部28從中滑動(dòng)插入到希望 的軸向位置。當(dāng)停止使用感應(yīng)加熱器從外部加熱并且安裝部18的下段 22冷卻到環(huán)境溫度時(shí)，熱收縮導(dǎo)致孔26在安裝部18的下段22和切 削刀具30的柄部28之間形成剛性干涉，即金屬對(duì)金屬配合。同樣， 熱收縮工藝以用于高公差機(jī)加工應(yīng)用的同心方式將切削刀具30剛性 地保持在刀架10中。在考慮限定孔26的下段22的內(nèi)表面和切削刀具 30的柄部28的外表面之間均勻接合的情況下，使用熱收縮工藝可以 防止切削刀具30不同心地安裝在刀架10中。
可以首先通過(guò)將刀架10的柄部14以上述方式插入凹部16中，使 得凸緣部34的頂面38與主軸12的遠(yuǎn)端表面50形成直接接觸，這種 抵靠接觸會(huì)導(dǎo)致減震構(gòu)件48壓縮，如上所述。其后，切削刀具30的 柄部28以熱收縮方式固定在安裝部18的下段22中，從而有助于切削 刀具30同心地附接到刀架10上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 切削刀具30可以在刀架10固定在主軸12中之前附接到刀架IO上。
現(xiàn)在參考圖7，顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)造的刀架10a。刀 架10a在結(jié)構(gòu)上與如上所述的刀架IO相同，刀架10、 10a之間的區(qū)別 是，在刀架10a的柄部14a內(nèi)包括附加的減震構(gòu)件54。更特別地，刀 架10a優(yōu)選地形成為包括多個(gè)連續(xù)通道或凹槽56,其以相互隔開(kāi)，通 常與彼此平行并與凸緣部34a平行的方式形成在柄部14a的帶錐度的 外表面15a上。在每個(gè)凹槽56中設(shè)置相應(yīng)的減震構(gòu)件54。本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，由于柄部14a的帶錐度的構(gòu)造，最靠近凸緣 部34a設(shè)置的凹槽56的周長(zhǎng)大于最遠(yuǎn)離凸緣部34a設(shè)置的凹槽56的 周長(zhǎng)。在這方面，凹槽56隨著其遠(yuǎn)離凸緣部34a設(shè)置而具有逐漸減小 的周長(zhǎng)。重要的是，每個(gè)凹槽56具有這樣的深度，使得當(dāng)相應(yīng)的減震構(gòu)件54完全插入其中時(shí)，減震構(gòu)件只有一小部分從柄部14a的外表面 15a伸出。
當(dāng)柄部14a移動(dòng)到主軸12的凹部16中時(shí)，減震構(gòu)件54適于增強(qiáng) 刀架10a的減震構(gòu)件48a的振動(dòng)或諧波共振減震效果。在這方面，由 于柄部14a的外表面15a和由主軸12的凹部16限定的內(nèi)表面17之間 的精密公差，如上所述，柄部14a完全移動(dòng)到凹部16中(即，凸緣部 34a的頂面38a4氏靠遠(yuǎn)端表面50)導(dǎo)致減震構(gòu)件54以使柄部14a的外 表面15a和凹部16的內(nèi)表面17之間形成直接的金屬與金屬接觸的方 式壓縮。在這方面，減震構(gòu)件54和凹槽56相對(duì)于彼此的尺寸設(shè)置成 使得每個(gè)減震構(gòu)件54的壓縮使其大體上充滿由相應(yīng)的封閉凹槽56限 定的可用敞開(kāi)區(qū)域，壓縮的減震構(gòu)件54可用于給刀架10a和支撐于其 上的主軸12施加彈性偏壓作用力。當(dāng)減震構(gòu)件54以這種方式壓縮時(shí)， 他們適于增強(qiáng)壓縮減震構(gòu)件48a的作用，有效減震，從而大體上消除 通常由切削刀具30傳遞到刀架10a中的諧波共振。盡管刀架10a的柄 部14a顯示為包括圖7中的四個(gè)減震構(gòu)件54,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，柄部14a可以包 括四個(gè)以上或以下的減震構(gòu)件54。另外，盡管沒(méi)有顯示，可以想到， 凹槽56和相應(yīng)的減震構(gòu)件54可選擇地構(gòu)造為在柄部14a的遠(yuǎn)端和凸 緣部34a的頂面38a之間以各種數(shù)目和空間距離大致線性延伸。另夕卜， 盡管用于增強(qiáng)減震構(gòu)件48a的作用，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí) 到，減震構(gòu)件54可以獨(dú)立于減震構(gòu)件48a使用，即，減震構(gòu)件48a 不必須包括在刀架10a中。
現(xiàn)在參考圖8，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以想到，部分地限定 主軸12的凹部16的帶錐度的內(nèi)表面17可以包括內(nèi)部容納減震構(gòu)件 60的多個(gè)凹槽58。更具體地，主軸12優(yōu)選地形成為包括多個(gè)連續(xù)凹 槽58,其以相互隔開(kāi)、通常彼此平行的方式形成在主軸12的帶錐度 的內(nèi)表面17上。在每個(gè)凹槽58中設(shè)置相應(yīng)的減震構(gòu)件60。本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，由于內(nèi)表面17的帶錐度的構(gòu)造，最靠近遠(yuǎn)端 表面50設(shè)置的凹槽58的周長(zhǎng)大于最遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端表面50設(shè)置的凹槽58的周長(zhǎng)。在這方面，凹槽58隨著其遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端表面50設(shè)置而具有逐漸 減小的周長(zhǎng)。重要的是，每個(gè)凹槽58具有這樣的深度，使得當(dāng)相應(yīng)的 減震構(gòu)件60完全插入其中時(shí)，減震構(gòu)件60只有一小部分從主軸12 的內(nèi)表面17伸出。
當(dāng)如上所述的刀架10的柄部14移動(dòng)到主軸12的凹部16中時(shí)， 減震構(gòu)件60適于增強(qiáng)刀架10的減震構(gòu)件48的振動(dòng)或諧波共振減震效 果。在這方面，由于柄部14的外表面15和由主軸12的凹部16限定 的內(nèi)表面17之間的精密公差，如上所述，柄部14完全移動(dòng)到凹部16 中(即，凸緣部34的頂面38抵靠遠(yuǎn)端表面50)導(dǎo)致減震構(gòu)件60以 使柄部14的外表面15和凹部16的內(nèi)表面17之間形成直接的金屬與 金屬接觸的方式壓縮。在這方面，減震構(gòu)件60和凹槽58相對(duì)于彼此 設(shè)置尺寸，使得每個(gè)減震構(gòu)件60的壓縮使其大體上充滿由相應(yīng)的封閉 凹槽58限定的可用敞開(kāi)區(qū)域，壓縮的減震構(gòu)件60可用于給刀架10 和主軸12施加彈性偏壓作用力。當(dāng)減震構(gòu)件60以這種方式壓縮時(shí)， 他們適于增強(qiáng)刀架10的壓縮減震構(gòu)件48的作用，有效減震，從而大 體上消除通常由切削刀具30傳遞到刀架10中的諧波共振。盡管主軸 12的內(nèi)表面17顯示為包括圖8中的四個(gè)減震構(gòu)件60,本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，內(nèi)表面 17可以包括四個(gè)以上或以下的減震構(gòu)件60。另外，盡管沒(méi)有顯示，可 以想到，凹槽58和相應(yīng)的減震構(gòu)件60可選擇地構(gòu)造為在凹部16的最 內(nèi)端和主軸12的遠(yuǎn)端表面50之間以各種數(shù)目和空間距離大致線性延 伸。另外，盡管用于增強(qiáng)刀架10的減震構(gòu)件48的作用，本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，減震構(gòu)件60可以獨(dú)立于減震構(gòu)件48使用， 即，減震構(gòu)件48不必包括在刀架10中。
現(xiàn)在參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在如上所述的刀架10中， 柄部14設(shè)置有沿軸向延伸穿過(guò)其至少一部分的內(nèi)螺紋孔62。更特別 地，孔62從最遠(yuǎn)離凸緣部34設(shè)置的柄部14的遠(yuǎn)端沿軸向延伸，可以 一直延伸到與孔26連通的凸緣部34，所述孔26延伸穿過(guò)如上所述的 安裝部18。另外，孔62可以設(shè)置有適于容納上述外螺紋螺栓的右旋
18內(nèi)螺紋，所述外螺紋螺栓移動(dòng)穿過(guò)主軸12的一部分并且螺紋接納在孔 62中，螺栓通過(guò)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)旋緊可以有效地將柄部14向上拉 入主軸12的凹部16中，直到凸緣部34支撐在遠(yuǎn)端表面50上的時(shí)刻 為止。
在刀架10中，可以想到，孔62可以為內(nèi)螺紋，具有與傳統(tǒng)的右 旋螺紋相反的左旋螺紋?？梢允褂每?2的左旋螺紋容納包括在用于連 接刀架10的任何相應(yīng)保持構(gòu)件上的相應(yīng)的左旋螺紋。這樣的保持構(gòu)件 是延伸構(gòu)件64，所述延伸構(gòu)件以圖9所示方式旋入孔62中，通過(guò)使 延伸構(gòu)件64沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)可以使這種螺紋接合變得更加方便。更 特別地，延伸構(gòu)件64包括接納在孔62中的外螺紋端部66,端部66 過(guò)渡為擴(kuò)徑中心部68。延伸構(gòu)件64本身的中心部68過(guò)渡為保持旋鈕 部70。保持旋鈕部70形成為具有球狀構(gòu)造，所述球狀構(gòu)造具有大致 截頭圓錐形凸緣72，所述截頭圓錐形凸緣適于與設(shè)置在主軸12內(nèi)部 的傳統(tǒng)刀具更換器保持裝置的一對(duì)拉桿耳部或保持構(gòu)件74 (圖9中虛 線所示)接合?？梢韵氲?，延伸構(gòu)件64或其一部分(例如，凸緣72 和/或擴(kuò)徑中心部68)可以由復(fù)合材料、碳纖維材料或任何非金屬材料 制成以減少諧波共振。
如圖9所示，對(duì)與自動(dòng)刀具更換系統(tǒng)一起使用的刀架10的改進(jìn)在 于將延伸構(gòu)件64的端部66簡(jiǎn)單地旋入在刀架10的柄部14內(nèi)延伸的 互補(bǔ)內(nèi)螺紋孔62中，直到由中心部68限定的環(huán)形肩部76抵靠柄部 14的遠(yuǎn)端的時(shí)刻為止。具有安裝在孔26內(nèi)的切削刀具30的刀架10 隨后可以通過(guò)自動(dòng)刀具更換機(jī)構(gòu)自動(dòng)插入主軸12中，所述自動(dòng)刀具更 換機(jī)構(gòu)通過(guò)與形成在凸緣部34內(nèi)的V形槽36的相互作用固定刀具 10。刀具更換器隨后將柄部14移動(dòng)到凹部16中，刀架保持構(gòu)件74 隨后自動(dòng)操作以朝向保持旋鈕部70徑向向內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)與其接觸時(shí)，隨 后遠(yuǎn)離凸緣部34軸向移動(dòng)以將刀架10向內(nèi)拉入主軸12的凹部16中， 直到凸緣部34抵靠遠(yuǎn)端表面50的時(shí)刻為止。
有利地，由于通過(guò)使用相應(yīng)的互補(bǔ)左旋螺紋將延伸構(gòu)件64螺紋接 合到刀架IO上，隨后通常在使用切削刀具30進(jìn)行切削操作期間發(fā)生的刀架10和主軸12沿順時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)不會(huì)使延伸構(gòu)件64在柄部 14內(nèi)發(fā)生導(dǎo)致喪失同心度和產(chǎn)生諧波共振的任何松動(dòng)。相反，相應(yīng)的 左旋螺紋實(shí)際上檸緊延伸構(gòu)件64和柄部14之間的接觸，有助于防止 在凸緣部34和遠(yuǎn)端表面50之間形成分離間隙。另外，可以想到，延 伸構(gòu)件64和刀架10的柄部14之間的接合可以通過(guò)使用熱收縮工藝進(jìn) 一步加強(qiáng)。在這方面，可以給柄部14加熱到使孔62擴(kuò)大到足以允許 延伸構(gòu)件64的端部66旋入其中的尺寸。當(dāng)肩部76^氐靠柄部14的遠(yuǎn) 端時(shí)，柄部14的隨后冷卻使其圍繞端部66收縮，從而使延伸構(gòu)件64 與刀架10牢固接合。
仍更進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，可以想到，可以通過(guò)用重金屬材料(例 如，汞、鎢、鉛)或重金屬材料組合至少部分地制造刀架來(lái)提高這里 所述刀架的振動(dòng)/諧波共振減震效果。然而，如果使用重金屬材料制造 刀架的話，還可以想到，通過(guò)使用感應(yīng)加熱器加熱刀架以便于將切削 刀具30和/或延伸構(gòu)件64安裝于其上的最大溫度將保持在給定極限以 下，以避免由這種重金屬材料導(dǎo)致的任何有害反應(yīng)?？蛇x地，包括但 不限于重金屬或其組合或者彈性體材料的減震材料可以根據(jù)需要在各 種位置、以各種尺寸和形狀固定或附接到刀架上，以減緩朝向諧波振 動(dòng)/共振的任何趨勢(shì)。
現(xiàn)在參考圖10，顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)造的刀架10b， 該刀架10b同樣適于在旋轉(zhuǎn)主軸12中使用。刀架10b包括切削刀具 安裝部18b。安裝部18b可以具有圓柱形上段20b和圓柱形下段22b。 下段22b從上段20b沿軸向延伸并具有小于上段20b的外徑，從而在 上段和下段20b、 22b之間限定環(huán)形肩部24b。中心孔26b在下段22b 中沿軸向延伸，所述中心孔適合于接納切削刀具30的柄部28。應(yīng)當(dāng) 認(rèn)識(shí)到，除了具有如上所述且如圖10所示的不同尺寸的上段和下段 20b、 22b之外，安裝部18b可以具有相同的直徑。
刀架10b還包括圓形構(gòu)造的凸緣部34b，其形成在安裝部18b的 上段20b的端部處，相對(duì)的端部具有從其伸出的下段22b。凸緣部34b 相對(duì)于上段20b徑向向外延伸，并且包括設(shè)置在其周向邊緣上并圍繞其沿周向延伸的大致V形槽36b。除了槽36b之外，凸緣部34b限定 了大致平坦頂面38b和相對(duì)的大致平坦底面40b，所述大致平坦底面 包圍上段20b的底部。連續(xù)的環(huán)形凹槽或通道42b設(shè)置在頂面38b上， 所述凹槽或通道具有指定寬度和深度。通道42b的結(jié)構(gòu)特性與上文參 照刀架10的通道42描述的特性相同。在這方面，在刀架10b中，通 道42b用于容納減震構(gòu)件(圖10中未顯示)，與上文參照刀架IO描述 和顯示的減震構(gòu)件48類似。
第三實(shí)施例的刀架10b還包括大致圓柱形柄部14b,其從凸緣部 34b的頂面38b沿軸向伸出。柄部14b設(shè)置有沿軸向延伸穿過(guò)其至少 一部分的內(nèi)螺紋孔62b。更特別地，孔62b從最遠(yuǎn)離凸緣部34b設(shè)置 的柄部14b的遠(yuǎn)端沿軸向延伸，可以一直延伸到與孔26b連通的凸緣 部34b，所述孔26b延伸穿過(guò)如上所述的安裝部18b。
刀架10中還包括大致錐形套筒78，其通過(guò)熱收縮配合工藝剛性 附接到柄部14b上，如下文更詳細(xì)描述的那樣。套筒78限定具有第一 直徑的環(huán)形底端80和具有第二直徑的環(huán)形頂端82，所述第二直徑小 于第一直徑。套筒78還限定了在其底端和頂端80、 82之間延伸的帶 錐度的外表面84。另外，具有大體上恒定直徑的孔86在套筒底端和 頂端80、 82之間軸向穿過(guò)套筒78?？?6具有略小于柄部14b的外徑 的內(nèi)徑。通過(guò)例如感應(yīng)加熱器的熱源給套筒78加熱有效增大了孔86 的直徑，從而允許套筒78在柄部14b上滑移。套筒78沿柄部14b的 移動(dòng)受到套筒78的底端80抵靠凸緣部34b的頂面38b的限制。柄部 14b和套筒78相對(duì)于彼此設(shè)置尺寸，使得當(dāng)?shù)锥?0抵靠凸緣部34b 的頂面38b時(shí)，柄部14b的遠(yuǎn)端以圖10所示方式與套筒78的頂端82 大體上齊平或連續(xù)。當(dāng)停止使用感應(yīng)加熱器從外部加熱并且套筒78 冷卻到環(huán)境溫度時(shí)，熱收縮有助于在套筒78和柄部14b之間形成剛性 接合(即，金屬對(duì)金屬配合)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，刀 架10b中的柄部14b和套筒78的組合共同限定了具有與上述刀架10 的柄部14大體上相同的結(jié)構(gòu)和功能特性的結(jié)構(gòu)。在這方面，套筒78 的帶錐度的外表面84的傾斜度與主軸12內(nèi)的凹部16的帶錐度的內(nèi)表面17的傾斜度相對(duì)應(yīng)，當(dāng)?shù)都?0b正確地固定到主軸12上時(shí)，套筒78牢固地固定在凹部16中。套筒78可以由適用于本領(lǐng)域已知或未來(lái)研制的刀架的任何材料制成。同樣，可以想到，套筒78或其一部分可以由與柄部材料(例如鋁、重金屬等)相比具有更高熱膨脹系數(shù)和/或?qū)崧实牟牧现瞥?。可以想到，套?8可以制造成使套筒78或其一部分冷縮配合到柄部14b上。例如但非限制的，套筒可以由鋁制成，柄部14b可以由鋼制成。
盡管圖IO沒(méi)有顯示，但是可以想到，套筒78的外表面84的全部或者至少一部分可以包括施加于其上的硫化橡膠涂層，從而在套筒78移動(dòng)到主軸12的凹部16中時(shí)提供額外的抓緊力。該抓緊力可以通過(guò)有選擇地包括與硫化橡膠混合的砂粒而提高。還可以想到，上述刀架10的柄部14的外表面15可以包括位于其全部或至少一部分上的上述硫化橡膠涂層。通過(guò)底切表面84、 15以形成位于該表面84、 15上的凹部將涂層施加到套筒78的外表面84和/或柄部14的外表面15上。涂層可以充滿凹部，表面84、 15例如通過(guò)4幾加工方法達(dá)到^^差。還可以想到，主軸內(nèi)表面的全部或者至少一部分(在主軸和刀架彼此附接時(shí)與套筒的外表面84相配合)可以包括施加于其上的硫化橡膠涂層，從而在套筒78以與上述相同的方式移動(dòng)到主軸12的凹部16中時(shí)提供額外的抓緊力。
參考圖IOA，可以想到，刀架10b可以制造為多個(gè)部件，所述部件通過(guò)上文參照套筒78和柄部14b討論的熱收縮工藝彼此附接。例如但非限制的，上段20b在其下部具有孔85a?？?5a的內(nèi)徑略小于下段22b的外徑，使得下段22b可以通過(guò)熱收縮工藝完全插入孔85a中并附接到上段20b上。另外，可以想到，凸緣部34b可以通過(guò)熱收縮工藝附接到上段20b上。例如但非限制的，上段20b可以形成有肩部87并限定上部83。凸緣部34b可以形成有孔85b?？?5b的內(nèi)徑可以略小于上部83的外徑，使得凸緣部34b可以通過(guò)熱收縮工藝套在上部83上直到凸緣部34b接觸肩部87并附接到上部83上。至少一個(gè)部件由例如重金屬材料(如汞、鵠、鉛)或重金屬材料組合的減震材料制成，以減少諧波共振。
盡管沒(méi)有顯示，主軸12可以配備為包括一對(duì)突出部，所述突出部附接到遠(yuǎn)端表面50上以便彼此隔開(kāi)指定距離。這些突出部通常通過(guò)相應(yīng)的螺栓固定到主軸12上，所述螺栓穿過(guò)在突起部中延伸的互補(bǔ)開(kāi)口并插入設(shè)置在主軸12的遠(yuǎn)端表面50上的一對(duì)互補(bǔ)內(nèi)螺紋孔中的相應(yīng)螺紋孔中。這些突起部適合與刀架結(jié)合使用，所述刀架在其徑向延伸的凸緣部上包括一對(duì)相應(yīng)的凹口或凹部。這些凹部以大約180度的間隔彼此隔開(kāi)，并且在這種刀架的柄部完全插入主軸12的凹部16中時(shí)接納相應(yīng)的突起部。將突起部接納到相應(yīng)的凹部中用于防止刀架相對(duì)于主軸12發(fā)生任何滑移。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果刀架在其凸緣部上不包括這種凹部的話，則不需要從遠(yuǎn)端表面50伸出的突起部，從而將其取消。
這里討論的減震系統(tǒng)可以與上述帶突出部的刀架一起使用。為此，從主軸12的遠(yuǎn)端表面50上取消突出部。遠(yuǎn)端表面50上的內(nèi)螺紋孔露出并被覆蓋，使得主軸12可以與不包括如上所述凹部的任何刀架10、10a、 10b結(jié)合使用。為了覆蓋主軸12的遠(yuǎn)端表面50的內(nèi)螺紋孔，圖11所示第一適配器蓋88可以設(shè)置在主軸12的遠(yuǎn)端表面50下面以覆蓋遠(yuǎn)端表面50。例如但非限制的，適配器蓋88可以由彈性體材料、重金屬、復(fù)合材料等制成。適配器蓋88可以包括環(huán)形主體90。環(huán)形主體卯的外周可以具有從主體90垂直伸出的側(cè)壁92。為了覆蓋內(nèi)螺紋孔，適配器蓋88可以設(shè)在主軸12的遠(yuǎn)端表面50周圍。當(dāng)適配器蓋88設(shè)置在主軸12的遠(yuǎn)端表面50上方時(shí)，具有減震構(gòu)件的刀架可以與具有如上所述的突出部的主軸一起使用。當(dāng)?shù)都軓闹鬏S12上取下和重新插入主軸12時(shí)，可以通過(guò)將適配器蓋88臨時(shí)或永久附接到主軸12上而將適配器蓋88保持在主軸12上。例如但非限制的，可以通過(guò)使適配器蓋的側(cè)壁92圍繞主軸12冷縮配合或使用粘合劑、機(jī)械緊固件、粘結(jié)劑等將適配器蓋88附接到主軸12上。還可以想到，側(cè)壁92可以由彈性材料制成。側(cè)壁92的內(nèi)徑可以小于主軸12的外徑。當(dāng)?shù)都躀O正在取下和重新插入時(shí)，側(cè)壁92可以在主軸12上外伸并;^開(kāi)以將適配器蓋88保持在主軸12上?？梢韵氲剑瑢?duì)于具有如上所述凹口/凹部的刀架而言，用于減震構(gòu)
件48的凹槽/通道42可以形成在刀架10的凸緣部34的頂面38上。刀架的凹口/凹部可以用環(huán)(優(yōu)選地具有與適配器蓋88的環(huán)形主體90相同構(gòu)造的薄環(huán))覆蓋。環(huán)可以使凹槽/通道42露出。環(huán)的尺寸可以小于刀架12的凸緣部34的外周。
現(xiàn)在參考圖12，顯示了第四實(shí)施例，圖解說(shuō)明了位于旋轉(zhuǎn)主軸12c的遠(yuǎn)端表面50c和凸緣部34的頂面38之間的可選接合方式。特別地，旋轉(zhuǎn)主軸12c的遠(yuǎn)端表面50c可以限定內(nèi)周部94和外周部96。內(nèi)周部94和外周部96可以由環(huán)形凹槽98隔開(kāi)，減震構(gòu)件100可以設(shè)置在所述環(huán)形凹槽中。內(nèi)周部94可以相對(duì)于外周部96偏置，從而在內(nèi)周部94和凸緣部34的頂面38之間產(chǎn)生豎向間隙。例如但非限制的，豎向間隙99可以為大約0.020英寸?？梢园凑杖鐖D4-6所示和3口上所述的減震構(gòu)件48相對(duì)于凹槽42設(shè)置尺寸和結(jié)構(gòu)類似的比例和方式，將減震構(gòu)件100相對(duì)于環(huán)形凹槽98進(jìn)行尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)置。
在4吏用中，刀架10的柄部14插入互補(bǔ)的凹部16c中。因?yàn)闇p震構(gòu)件100的高度101大于環(huán)形凹槽98的深度120，減震構(gòu)件100首先接觸凸緣部34的頂面38。柄部14插入旋轉(zhuǎn)主軸12c的互補(bǔ)凹部16c中，直到凸緣部34的頂面38接觸外周部96的端面50c為止。這對(duì)齊了刀架10的豎直位置。換句話說(shuō)，當(dāng)?shù)都?0固定到主軸12c上時(shí)，調(diào)節(jié)刀架10相對(duì)于主軸12c的軸向位置，直到端面50c的外周部96接觸到刀架10的頂面38。同樣，減震構(gòu)件100壓縮以便減弱切削操作期間的振動(dòng)和/或諧波共振。由于豎向間隙99,內(nèi)周部94的端面50c不與凸緣部的頂面38接觸。
可以想到，這里公開(kāi)的其它實(shí)施例的方面可以與參考圖12和13討論的實(shí)施例結(jié)合。例如但非限制的，如圖12A所示，環(huán)形通道122可以形成在環(huán)形凹槽98的頂壁124上。環(huán)形通道122可以由減震構(gòu)件100大體上覆蓋和封閉。同樣，如圖12B所示，環(huán)形凹槽98還可以限定一對(duì)隔開(kāi)的同心側(cè)壁126、 128,其從環(huán)形凹槽98的頂壁124大致垂直地伸出。減震構(gòu)件100可以相對(duì)于環(huán)形凹槽98設(shè)置尺寸和結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)減震構(gòu)件ioo處于未壓縮狀態(tài)時(shí)，減震構(gòu)件ioo彈性地偏壓抵
靠環(huán)形凹槽98的側(cè)壁126、 128的最內(nèi)側(cè)側(cè)壁126。在環(huán)形通道122 的一個(gè)方面，環(huán)形通道122可以具有半圓形橫截面構(gòu)造，如圖12a所 示?？蛇x地，環(huán)形通道122可以具有如圖12c所示的矩形構(gòu)造。
可以想到，環(huán)形凹槽98、減震構(gòu)件100和帶缺口的內(nèi)周部94可 以形成為與設(shè)置在通道42中的減震構(gòu)件48相結(jié)合，如圖13所示。環(huán) 形凹槽98可以位于通道42和刀架10的柄部14的中間。還可以想到， 環(huán)形凹槽98、偏置的內(nèi)周部94和外周部96以及減震構(gòu)件100可以結(jié) 合在這里描述的其它實(shí)施例中。
現(xiàn)在參考圖14，在系統(tǒng)的一方面，旋轉(zhuǎn)主軸12d可以冷縮配合 (shrink fit)到刀架10d的柄部14d上。特別地，刀架12d可以具有 圓柱形柄部14d。旋轉(zhuǎn)主軸12d可以具有互補(bǔ)的凹部16d，其尺寸和 構(gòu)造設(shè)置成安裝在刀架10d的圓柱形柄部14d上。柄部14d和凹部16d 可以具有相同和配合的構(gòu)造。當(dāng)?shù)都?0d和4t轉(zhuǎn)主軸12d處于相同溫 度(例如，環(huán)境溫度)時(shí)，柄部14d的外徑102可以大于互補(bǔ)凹部16d 的內(nèi)徑104。為了將柄部14d插入互補(bǔ)凹部16d,旋轉(zhuǎn)主軸12d可以 利用加熱器106 (例如，感應(yīng)加熱器等)加熱到高于柄部12d的溫度。 當(dāng)^走轉(zhuǎn)主軸12d凈皮加熱到更高溫度時(shí)，互補(bǔ)凹部16d的內(nèi)徑104增大。 旋轉(zhuǎn)主軸12d被加熱直到互補(bǔ)凹部16d的內(nèi)徑104大于刀架10d的柄 部14d的外徑102。這時(shí)，柄部14d可以插入互補(bǔ)凹部16d中，直到 凸緣部34d的頂面38d接觸旋轉(zhuǎn)主軸12d的端面50d。旋轉(zhuǎn)主軸12d 允許冷卻到環(huán)境溫度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)主軸12d冷卻到環(huán)境溫度或者與柄部14d 相同的溫度，互補(bǔ)凹部16d的內(nèi)徑104收縮，使得互補(bǔ)凹部16d的內(nèi) 表面17d摩擦接合柄部14d的外表面15d。它們之間形成剛性干涉， 即，金屬對(duì)金屬配合。當(dāng)?shù)都?0d和^走轉(zhuǎn)主軸12d處于相同溫度時(shí)， 柄部14d和互補(bǔ)凹部16d之間的摩擦接合足以防止旋轉(zhuǎn)主軸12d和刀 架10d之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及防止柄部14d從互補(bǔ)凹部16d中脫離。 使用熱收縮工藝可以防止刀架不同心地安裝到主軸上，這是由于互補(bǔ) 凹部16d的內(nèi)表面17d和柄部14d的外表面15d之間的均勻接合。
25之間。更特別地，柄部14d可以限定上部遠(yuǎn)端表面110。 同樣，互補(bǔ)凹部16d可以限定頂面112。減震盤108可以設(shè)置在柄部 14d的上部遠(yuǎn)端表面110和互補(bǔ)凹部16d的頂面112之間。例如但非 限制的，減震盤108可以由彈性體材料、復(fù)合材料、重金屬等制成。 此外，當(dāng)頂面38d接觸旋轉(zhuǎn)主軸12d的端面50d時(shí)，減震盤108的高 度可以略大于上部遠(yuǎn)端表面110和頂面112之間的距離。減震盤108 可以防止或減弱振動(dòng)和/或諧波共振。
在另一方面，還可以想到，通過(guò)將減震盤130 (如圖15B所示) 插入刀架10的中心孔26中位于切削刀具30的柄部28和刀架10的下 段22的內(nèi)表面132之間可以減弱系統(tǒng)的諧波共振。減震盤130可以按 照與上述減震盤108類似的方式工作，以防止或減弱切削系統(tǒng)中的振 動(dòng)和諧波共振。例如但非限制的，減震盤130可以由彈性體材料、復(fù) 合材料、重金屬等制成。
現(xiàn)在參考圖15A和15B,減震材料134可以施加到刀架10的外 部。如圖所示，在圖15A中，刀架10可以形成有一個(gè)或多個(gè)尺寸和 構(gòu)造設(shè)置成接納減震材料134的通道136。通道136和減震材料134 可以形成在凸緣部34的底面40上?？蛇x地，減震材料134和通道136 可以形成在上段20的外部周圍。另外和/或可選地，減震材料134和 通道136可以形成在安裝部18的肩部24上。同樣，減震材料134和 通道136可以形成在安裝部18的下段22周圍。圖15A所示通道136 圍繞刀架10的旋轉(zhuǎn)軸線138包圍刀架10的整個(gè)周邊。然而，還可以 想到，通道136和減震材料134可以只包圍刀架10的一部分周邊，只 要減震材料134在施加到通道136中時(shí)圍繞刀架10的旋轉(zhuǎn)軸線138 平衡以使刀架IO在旋轉(zhuǎn)時(shí)不擺動(dòng)即可。
參考圖15B，減震材料134可以附接到刀架10的外表面上的不同 位置處。例如但非限制的，減震材料134可以形成為環(huán)。減震材料134 可以圍繞切削刀具30的上段20、下段22和/或柄部28設(shè)置。
圖15B所示減震材料134可以限定外表面140,其可選擇地為光滑的。外表面140可以具有平坦構(gòu)造，如圖15B所示?？蛇x地，外表 面140可以具有圓頂或凹形或曲線形構(gòu)造?？梢韵氲狡渌鼧?gòu)造以優(yōu)化 減震材料134的諧波共振衰減效果。此外，減震材料134可以由彈性 體材料、重金屬、重金屬組合、復(fù)合材料等制成。減震材料134可以 通過(guò)例如，例如但非限制的，冷縮配合工藝、緊固、粘附、噴涂、硫 化等方式附接或固定到刀架IO上。
一般來(lái)說(shuō)，參照?qǐng)D15A和15B討論的減震材料134可以施加或附
表面上。例如但非限制的，減震材料134可以是硫化橡膠、彈性體材 料、除重金屬外的金屬或者本領(lǐng)域已知或未來(lái)研制的其它減震材料。 減震材料134可以通過(guò)噴涂、硫化或粘附化合物方式附接到外表面上。 減震材料可以覆蓋刀架10的整個(gè)外表面，切削刀具30的上段20、下 段22和/或柄部28的一部分，和/或切削刀具的整個(gè)上段20、整個(gè)下 段22和/或整個(gè)柄部28。
本發(fā)明披露了示例性的實(shí)施例。本發(fā)明的范圍不限于這些示例性 實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)許多變形(無(wú)論說(shuō)明書 明確指出還是說(shuō)明書給出暗示)，例如結(jié)構(gòu)、尺寸、材料種類和制造方 法方面的變化。此外，這里討論的減震構(gòu)件可以應(yīng)用于現(xiàn)有及未來(lái)研 制的各種刀架中。
權(quán)利要求
1.一種用于將刀架固定到切削機(jī)床上的主軸，所述主軸包括尺寸和構(gòu)造設(shè)置為接納所述刀架的柄部的互補(bǔ)凹部；鄰近所述互補(bǔ)凹部設(shè)置的端面，所述端面限定外周部和內(nèi)周部，所述內(nèi)周部相對(duì)于所述外周部偏置，以便在所述刀架固定到所述主軸上時(shí)，調(diào)節(jié)所述刀架相對(duì)于主軸的軸向位置，直到所述端面的外周部接觸到所述刀架的頂面；和設(shè)置在所述主軸的端面和所述刀架的頂面之間的減震構(gòu)件，所述減震構(gòu)件能夠在所述刀架固定到所述主軸上時(shí)在凸緣部和所述主軸之間被壓縮，并且所述減震構(gòu)件的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成在被壓縮時(shí)向所述刀架和所述主軸施加偏壓力，以便減弱因使用具有切削刀具的刀架而產(chǎn)生的諧波共振。
2. 如權(quán)利要求l所述的主軸，其中，所述減震構(gòu)件由彈性體材料 制成。
3. 如權(quán)利要求l所述的主軸，其中，所述端面還限定了尺寸和構(gòu) 造設(shè)置成接納所述減震構(gòu)件的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽形成在所述端 面的內(nèi)周部和外周部之間。
4. 一種用于將刀架固定到切削機(jī)床上的主軸，所述主軸包括 尺寸和構(gòu)造設(shè)置為接納所述刀架的柄部的互補(bǔ)凹部； 限定環(huán)形凹槽的端面；和設(shè)置在所述環(huán)形凹槽內(nèi)位于所述主軸的端面和所述刀架的頂面之 間的減震構(gòu)件，所述減震構(gòu)件能夠在所述刀架固定到所述主軸上時(shí)在 凸緣部和所述主軸之間被壓縮，并且所述減震構(gòu)件的尺寸和構(gòu)造設(shè)置 成在被壓縮時(shí)給所述刀架和所述主軸施加偏壓力，以便減弱因使用具 有切削刀具的刀架而產(chǎn)生的諧波共振。
5. 如權(quán)利要求4所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽限定了頂壁和 一對(duì)隔開(kāi)的同心側(cè)壁，所述側(cè)壁從所述環(huán)形凹槽的頂壁大致垂直地伸 出，所述減震構(gòu)件相對(duì)于所述環(huán)形凹槽設(shè)置尺寸和構(gòu)造，使得當(dāng)所述減震構(gòu)件處于未壓縮狀態(tài)時(shí)，在所述減震構(gòu)件和所述環(huán)形凹槽的側(cè)壁 之間存在規(guī)定大小的間隙。
6. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽還包括設(shè)置在 該環(huán)形凹槽的頂壁上的連續(xù)凹槽，所述連續(xù)凹槽由所述減震構(gòu)件大體 上覆蓋和封閉。
7. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽具有大致半圓 形橫截面構(gòu)造。
8. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽具有大致矩形 橫截面構(gòu)造。
9. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽限定了頂壁和 一對(duì)隔開(kāi)的同心側(cè)壁，所述側(cè)壁從所述環(huán)形凹槽的頂壁大致垂直地伸 出，所述減震構(gòu)件相對(duì)于所述環(huán)形凹槽設(shè)置尺寸和構(gòu)造，使得當(dāng)所述 減震構(gòu)件處于未壓縮狀態(tài)時(shí)，所述減震構(gòu)件彈性地偏壓所述環(huán)形凹槽 的最內(nèi)側(cè)側(cè)壁。
10. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述主軸的端面還限定了 內(nèi)周部和外周部，所述環(huán)形凹槽形成在所述內(nèi)周部和外周部之間，所 述內(nèi)周部相對(duì)于所述外周部豎向偏置，使得當(dāng)所述刀架固定到所述主 軸上時(shí)，調(diào)節(jié)所述刀架相對(duì)于所述主軸的軸向位置，直到所述端面的 外周部接觸到所述刀架的頂面。
11. 如權(quán)利要求5所述的主軸，其中，所述環(huán)形凹槽的深度小于 減震構(gòu)件的高度，以便在所述端面的外周部接觸所述刀架的頂面并且 所述刀架固定到所述主軸上時(shí)壓縮所述減震構(gòu)件。
12. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括 具有凹部和遠(yuǎn)端表面的主軸，所述遠(yuǎn)端表面限定了內(nèi)周部和外周部，所述內(nèi)周部相對(duì)于所述外周部偏置； 刀架，該刀架包括限定旋轉(zhuǎn)軸線的柄部；與所述旋轉(zhuǎn)軸線軸向?qū)?zhǔn)的切削刀具安裝部；和 設(shè)置在所述柄部和切削刀具安裝部之間的凸緣部，所述凸緣部限定了具有圍繞所述柄部的連續(xù)通道的大致平坦頂面；和設(shè)置在所述凸緣部的連續(xù)通道內(nèi)的第一減震構(gòu)件，所述第一減震 構(gòu)件能夠在所述刀架的柄部插入所述主軸的凹部中時(shí)在所述刀架的凸 緣部和所述主軸的端面之間被壓縮，并且所述第一減震構(gòu)件的尺寸和 構(gòu)造設(shè)置成在被壓縮時(shí)向所述刀架和所述主軸施加偏壓力，從而減弱 因使用具有切削刀具的刀架所產(chǎn)生的諧波共振。
13. 如權(quán)利要求12所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述遠(yuǎn)端表面還具有 形成在所述內(nèi)周部和外周部之間的環(huán)形凹槽，所述刀架系統(tǒng)還包括設(shè) 置在所述主軸的環(huán)形凹槽中的第二減震構(gòu)件，所述第二減震構(gòu)件能夠 在所述刀架的柄部插入所述主軸的凹部中時(shí)在所述刀架的凸緣部和所 述主軸的端面之間被壓縮，并且所述第二減震構(gòu)件的尺寸和構(gòu)造設(shè)置 成在凈皮壓縮時(shí)向所述刀架和所述主軸施加偏壓力，從而減弱因使用具 有切削刀具的刀架所產(chǎn)生的諧波共振。
14. 如權(quán)利要求12所述的刀架系統(tǒng)，還包括附接到所述主軸凹部 的內(nèi)表面或者所述刀架的柄部的外表面上的材料，所述材料的摩擦系 數(shù)大于制造所述主軸或刀架所用材料的摩擦系數(shù)。
15. 如權(quán)利要求14所述的刀架系統(tǒng)，其中，摩擦系數(shù)大于制造所 述主軸或刀架所用材料的摩擦系數(shù)的材料為硫化橡膠。
16. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括 限定凹部和內(nèi)徑的主軸；具有柄部的刀架，所述柄部的外徑在所述主軸的溫度大約等于所 述刀架的溫度時(shí)大于所述主軸的凹部的內(nèi)徑；其中，所述主軸冷縮配合到所述刀架的柄部上，所述凹部的內(nèi)徑 和所述柄部的外徑的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成使得當(dāng)所述主軸冷縮配合到所 述刀架的柄部上、所述主軸和刀架處于大致相等的溫度并且所述切削 機(jī)床在運(yùn)行時(shí)，所述柄部相對(duì)于所述主軸的凹部保持固定。
17. 如權(quán)利要求16所述的刀架系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述主軸凹部 的頂面和所述刀架柄部的上部遠(yuǎn)端表面之間的減震構(gòu)件，所述減震構(gòu) 件能夠在所述刀架的柄部插入所述主軸的凹部中時(shí)在所述主軸凹部的頂面和所述刀架的柄部的上部遠(yuǎn)端表面之間,皮壓縮，并且所述減震構(gòu)件的尺寸和構(gòu)造i殳置成在,皮壓縮時(shí)向所述刀架和所述主軸施加偏壓 力，從而減弱因使用具有切削刀具的刀架所產(chǎn)生的諧波共振。
18. 如權(quán)利要求16所述的刀架系統(tǒng)，還包括能被設(shè)置在所述主軸 附近的加熱器，用于加熱所述主軸并使所述主軸凹部擴(kuò)大以接納所述 刀架的柄部。
19. 如權(quán)利要求18所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述加熱器是感應(yīng)加 熱器。
20. 如權(quán)利要求16所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述凹部和所述刀架 的柄部具有圓柱形構(gòu)造。
21. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括 限定凹部的主軸；具有柄部的刀架，所述柄部的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成被接納于所述主 軸的凹部?jī)?nèi)；設(shè)置在所述凹部?jī)?nèi)并且位于所述主軸和刀架之間用以減弱諧波共 振的減震構(gòu)件。
22. 如權(quán)利要求21所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震構(gòu)件具有盤 狀構(gòu)造。
23. 如權(quán)利要求21所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震構(gòu)件是重金 屬、重金屬組合、復(fù)合材料、彈性體材料或其組合。
24. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括 限定凹部的刀架；具有柄部的切削刀具，所述柄部的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成接納于所述 刀架的凹部?jī)?nèi)；設(shè)置在所述刀架的凹部?jī)?nèi)并且位于所述刀架和所述切削刀具的柄 部之間的減震構(gòu)件。
25. 如權(quán)利要求24所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震構(gòu)件是重金 屬、重金屬組合、復(fù)合材料、彈性體材料或其組合。
26. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括具有凹部的刀架，所述凹部圍繞所述刀架的旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)稱地形成；和設(shè)置在所述凹部?jī)?nèi)并平衡地圍繞所述刀架的旋轉(zhuǎn)軸線，用以減弱 諧波共振的減震材料。
27. 如權(quán)利要求26所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震材料和所述 凹部圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線包圍所述刀架的整個(gè)周邊。
28. 如權(quán)利要求26所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述凹部形成在所述 刀架的凸緣部的底面、所述刀架的安裝部上段的外部、所述刀架的安 裝部的肩部、所述刀架的安裝部下段的外部或者其組合上。
29. 如權(quán)利要求26所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震材料和所述 刀架硫化粘合在一起。
30. 如權(quán)利要求26所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震構(gòu)件是重金 屬、重金屬組合、復(fù)合材料、彈性體材料或其組合。
31. —種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述刀架系統(tǒng)包括 刀架；具有柄部的刀具；圍繞所述刀架或所述刀具的柄部設(shè)置并附接于所述刀架或所迷刀 具的柄部上用以減弱諧波共振的減震材料。
32. 如權(quán)利要求31所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震材料具有環(huán) 形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的外表面具有光滑平坦、圓頂、凹形、凸形或 曲線形構(gòu)造。
33. 如權(quán)利要求31所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述減震構(gòu)件是重金 屬、重金屬組合、復(fù)合材料、彈性體材料或其組合。
34. —種用于夾持刀具的刀架，所述刀架能被附接到主軸上，所 述刀架包括限定了帶錐度的外表面和圓柱形內(nèi)表面的套筒，所述帶錐度的外 表面的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成與所述主軸接合，所述圓柱形內(nèi)表面限定了內(nèi)徑；柄部，該柄部具有能夠與所述套筒的圓柱形內(nèi)表面相配合的配合圓柱形外表面，所述圓柱形外表面的外徑大于所述套筒的圓柱形內(nèi)表面的內(nèi)徑，使得所述套筒可冷縮配合到所述柄部上；和 附接到所述柄部上用以?shī)A持所述刀具的末段。
35. 如權(quán)利要求34所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述套筒由具有比制 造刀架所用材料的熱膨脹系數(shù)更大的熱膨脹系數(shù)的材料制成。
36. 如權(quán)利要求35所述的刀架，其中，所述套筒材料是鋁。
37. —種刀架系統(tǒng)，包括限定外徑并具有限定內(nèi)徑的凹部的帶突出部的主軸，所述主軸具 有設(shè)置在所述主軸的遠(yuǎn)端表面上的可拆卸的突出部，所述突出部通過(guò) 所述突出部上的螺紋和形成在所述主軸遠(yuǎn)端表面上的螺紋孔可拆卸地 附接到所述遠(yuǎn)端表面上；用于調(diào)整所述帶突出部的主軸以具有減震構(gòu)件的主軸適配器，所 述主軸適配器包括限定內(nèi)徑和外周的環(huán)形主體，所述內(nèi)徑大于所述主軸的凹部的內(nèi) 徑以允許刀架的柄部插入所述主軸的互補(bǔ)凹部中，所述外周大到足以 覆蓋形成在所述主軸的遠(yuǎn)端表面上的螺紋孔；包圍所述環(huán)形主體以形成筒體的側(cè)壁，所述側(cè)壁限定可附接到所 述主軸上的內(nèi)表面。
38. 如權(quán)利要求37所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述側(cè)壁能夠冷縮配 合到所述主軸上。
39. 如權(quán)利要求37所述的刀架系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述環(huán)形主體 或所述側(cè)壁上用以將所述主軸適配器保持在所述主軸上的粘合劑、機(jī) 械緊固件或粘結(jié)劑。
40. 如權(quán)利要求37所述的刀架系統(tǒng)，其中，所述側(cè)壁由彈性材料 制成，用于使所述側(cè)壁在所述主軸上伸展，以將所述主軸適配器附接 到所述主軸上。
41. 如權(quán)利要求37所述的刀架系統(tǒng)，還包括具有凹口或凹部的刀 架和扁平環(huán)，所述凹口或凹部用于接納所述帶突出部的主軸的可拆卸 突出部，所述扁平環(huán)的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成覆蓋所述刀架的凹口或凹部。
42. 如權(quán)利要求37所迷的刀架系統(tǒng)，其中，所述主體和側(cè)壁中的 至少一個(gè)由彈性體材料、重金屬或復(fù)合材料制成。
43. —種用于夾持刀具的刀架，所述刀架包括 尺寸和構(gòu)造設(shè)置為與主軸接合的套筒部，所述套筒部限定帶錐度的外表面，所述帶錐度的外表面的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成與主軸的凹部的 內(nèi)表面接合；附接到所述套筒部上的柄部；大體上鄰近所述柄部設(shè)置的凸緣部；用于接合所述刀具的安裝部，所述安裝部限定上段和下段，所述 上段鄰近所述凸緣部設(shè)置，所述下段具有尺寸和構(gòu)造設(shè)置成接納所述 刀具柄部的孔；其中，選自套筒部、柄部、凸緣部、安裝部、上段和下段構(gòu)成的 組中的至少一個(gè)由用于減弱諧波共振的重金屬制造而成。
44. 一種用于切削機(jī)床的刀架系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 限定凹部的主軸；具有尺寸和構(gòu)造設(shè)置成接納在所述主軸的凹部中的柄部的刀架， 所述柄部具有與所述柄部軸向?qū)?zhǔn)的內(nèi)螺紋孔，與所述柄部相對(duì)的遠(yuǎn) 側(cè)部的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成接納刀具；具有與所述刀架的柄部的內(nèi)螺紋孔螺紋接合的螺紋遠(yuǎn)側(cè)部的保持 構(gòu)件，所述保持構(gòu)件的至少一部分由非金屬材料制成以減弱諧波共振。
45. 如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中，所述保持構(gòu)件包括中心部、 保持旋鈕部和凸緣，并且所述中心部、保持旋鈕部和凸緣中的至少一 個(gè)由非金屬材料制成。
46. 如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中，所述非金屬材料選自復(fù)合 材料和碳纖維材料構(gòu)成的組。
全文摘要
本發(fā)明提供了銑床的刀架和旋轉(zhuǎn)主軸。減震構(gòu)件可以設(shè)置在所述刀架或主軸的外表面上或者設(shè)置在所述刀具和刀架或刀架和主軸之間，以減弱因使用具有切削刀具的刀架而產(chǎn)生的諧波共振。
文檔編號(hào)B23C9/00GK101678468SQ200880019106
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者哈羅德·D·庫(kù)克 申請(qǐng)人:哈羅德·D·庫(kù)克