本發(fā)明專利涉及切削加工研究領(lǐng)域，特別是涉及一種用于切削加工設(shè)備的內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置。

背景技術(shù)：
目前，在高速加工行業(yè)中，通常的刀柄-彈性?shī)A頭-刀具式刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖能滿足一般零件高速銑削加工的要求，但受刀具系統(tǒng)剛度的制約，使得加工時(shí)刀具所能接近工件的深度受到很大的限制；熱縮刀柄應(yīng)用比較廣泛，熱縮刀桿的運(yùn)用也趨于成熟。在進(jìn)行高速切削加工時(shí)，切削熱會(huì)沿著刀具向上傳遞，熱縮刀柄（刀桿）接觸部分的溫度升高。由于熱縮刀柄（刀桿）與刀具的配合是采用熱縮過(guò)盈配合，熱縮刀柄（刀桿）熱膨脹系數(shù)較大，對(duì)溫度特別敏感，溫度升高會(huì)引起熱縮刀柄（刀桿）接觸部分尺寸增大，與刀具之間的過(guò)盈量減小，接觸應(yīng)力減小，夾持強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響配合質(zhì)量，帶來(lái)嚴(yán)重的事故。采用傳統(tǒng)的向過(guò)盈配合區(qū)域噴射冷卻液的方法存在很大不足，由于過(guò)盈配合區(qū)域溫度不是特別高，過(guò)多的使用切削液不但增加了成本，而且其造成的污染也很嚴(yán)重，不符合當(dāng)前節(jié)能減排以及綠色制造的趨勢(shì)。在高速加工的同時(shí)，刀具也因切削力等因素的影響而產(chǎn)生震動(dòng)。因此，需要一種新的方法來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。相關(guān)的發(fā)明已有些實(shí)例，但與本發(fā)明都有很大的不同，在已有的發(fā)明中，如黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)學(xué)府路52號(hào)哈爾濱理工大學(xué)的王志剛；徐雷達(dá)；蔡?hào)|松發(fā)明的“高精度低成本熱縮刀柄”（專利申請(qǐng)?zhí)枺篊N201020273544.2，申請(qǐng)日2010.07.28，公開/公告號(hào)：CN201776646U，公開/公告日：2011.03.30）高精度低成本熱縮刀柄。隨著高速切削加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用及精密加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高性能數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。高精度低成本熱縮刀柄，其組成包括：錐柄(1)、熱縮頭(2)，所述的錐柄連接熱縮頭，在所述的熱縮頭內(nèi)加工有過(guò)渡孔(3)、退刀槽(4)、限位螺釘孔(5)、退刀槽(6)、熱縮孔(7)、減熱增脹槽(8)。所述的過(guò)渡孔通過(guò)退刀槽連接限位螺釘孔，所述的限位螺釘孔通過(guò)退刀槽連接熱縮孔和減熱增脹槽，所述的減熱增脹槽開在熱縮孔的孔壁上。它用于機(jī)床與刀具的連接，尤其適用于精密、高速機(jī)床。它所謂的減熱，其實(shí)是指通過(guò)在熱縮刀柄內(nèi)壁的矩形槽減小與刀具的接觸受熱面積，由于矩形槽的加工精度要求極高，采用此方法會(huì)增加刀柄的制造成本，接觸面積的減小也會(huì)造成夾持強(qiáng)度的減降低和應(yīng)力集中，而且矩形槽并不能改變散熱途徑，熱量仍然會(huì)沿著接觸面快速傳播。又如黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)和平路44號(hào)哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司的劉學(xué)發(fā)明并申請(qǐng)專利的“熱縮刀柄動(dòng)平衡結(jié)構(gòu)”（專利申請(qǐng)?zhí)枺篊N200720117397.8，申請(qǐng)日：2007.11.13，公開(公告)號(hào)：CN201132265，公開(公告)日：2008.10.15）。它包括主體，主體為中空結(jié)構(gòu)，在主體中間部位圓周上等間距分布有動(dòng)平衡孔，每個(gè)動(dòng)平衡孔中安裝有動(dòng)平衡螺釘。刀具安裝后通過(guò)調(diào)整動(dòng)平衡螺釘?shù)男牒托龅拈L(zhǎng)度，來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)平衡量，消除刀具安裝產(chǎn)生的不平衡量，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣便可以在高轉(zhuǎn)速下使用。該熱縮刀柄能消除安裝產(chǎn)生的不平衡，但并沒(méi)有解決對(duì)高速加工中外力引起的不平衡及震動(dòng)等技術(shù)問(wèn)題，也沒(méi)有涉及到解決熱縮刀柄與刀具冷卻等技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種可通過(guò)熱縮刀桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速疏導(dǎo)熱量、降低配合區(qū)域溫度、并吸收部分震動(dòng)、且剛性較好的內(nèi)冷卻減震熱縮刀桿裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：它包括刀柄5、熱縮刀桿3和刀具1；刀柄5的內(nèi)端為與加工中心主軸相配合的外形結(jié)構(gòu)，刀柄5設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，刀柄5為中空內(nèi)腔腰部為內(nèi)徑小于兩端內(nèi)徑的與連接螺桿6外徑相配合的螺桿通孔結(jié)構(gòu)，刀柄5的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿3的內(nèi)端外形為與刀柄5外端錐度空腔相配合的錐形結(jié)構(gòu)、且在內(nèi)端設(shè)置有螺孔；熱縮刀桿3的內(nèi)端套裝在刀柄5的外端錐度空腔內(nèi)，并采用連接螺桿6由刀柄5內(nèi)端套入穿過(guò)螺桿通孔與熱縮刀桿3內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接，從而使熱縮刀桿3與刀柄5固定連接；刀具1的內(nèi)端采用過(guò)盈密封配合套裝在熱縮刀桿3外端；所述熱縮刀桿3采用中空內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，連接螺桿6的中部設(shè)置有通孔及與其通孔相配合安裝的密封螺釘9，連接螺桿6的通孔與熱縮刀桿3的中空內(nèi)腔相連通，在連接螺桿6與刀具1之間的熱縮刀桿3中空內(nèi)腔形成冷卻液腔4，在冷卻液腔4內(nèi)封裝冷卻液。為解決熱縮刀桿所遇到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述熱縮刀桿3可采用兩端漸小、腰部較粗的雙錐形結(jié)構(gòu)。為提升散熱效果，本發(fā)明也可在刀具1內(nèi)端連接有散熱芯2。所述散熱芯2采用導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)散熱芯。所述散熱芯2的尾部設(shè)計(jì)成翼狀結(jié)構(gòu)以增加散熱面積。本發(fā)明也可在刀具1內(nèi)端設(shè)置有螺紋孔，散熱芯2的一端設(shè)置有與刀具1螺紋孔相配合的螺紋桿，散熱芯2螺紋桿配合套裝在刀具1螺紋孔內(nèi)。為加強(qiáng)密封效果，本發(fā)明還可在密封螺釘9的螺帽與連接螺桿6通孔之間設(shè)置有螺桿密封圈10對(duì)其進(jìn)行密封。也可在熱縮刀桿3內(nèi)端與刀柄5外端錐度空腔底部之間、位于連接螺桿6外周配合套裝刀桿密封圈7，使其對(duì)冷卻液腔4進(jìn)行密封。在本發(fā)明中的內(nèi)冷卻是將刀具的熱量通過(guò)與之連接的銅質(zhì)散熱芯快速傳遞到熱縮刀桿內(nèi)部的冷卻液中，由于冷卻液具有較大的比熱容，可以吸收大量熱量，由于熱縮刀桿高速旋轉(zhuǎn)，冷卻液中熱量分布均勻且可隨時(shí)通過(guò)熱縮刀桿內(nèi)壁向外傳遞，從而使得熱縮刀桿與刀具配合部分的溫度降低。同時(shí)，本發(fā)明中冷卻液的阻尼很大，可以吸收部分因外力而產(chǎn)生的震動(dòng)；熱縮刀柄-刀具式刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然也能滿足高速銑削加工的要求，但刀柄與刀具配合缺少柔性，模具復(fù)雜多型面加工對(duì)刀具多樣性的要求勢(shì)必增加刀柄的投入，而使得加工成本大大提高；熱縮刀桿的引入很好的解決了上述問(wèn)題，本發(fā)明中的刀柄通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好；熱縮刀桿通過(guò)螺桿與刀柄連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，且熱縮刀桿系列化設(shè)計(jì)可適用于不同加工環(huán)境，而且當(dāng)熱縮配合部分有磨損時(shí)，更換一個(gè)熱縮刀桿比更換熱縮刀柄的成本低得多。本發(fā)明通過(guò)采用特殊的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，如刀柄與熱縮刀桿之間采用螺釘連接，并采用密封結(jié)構(gòu)對(duì)其密封，防止冷卻液腔的冷卻液的泄露；它與傳統(tǒng)的刀柄-刀具機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明中的熱縮刀桿的長(zhǎng)度和大小是系列化設(shè)計(jì)的，剛性較好，這使得本發(fā)明可很好的根據(jù)不同加工環(huán)境選用合適尺寸的熱縮刀桿；在冷卻減震方面，本發(fā)明中冷卻液腔的冷卻液被密封在熱縮刀桿內(nèi)部，節(jié)約成本，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；通過(guò)采用上述設(shè)計(jì)使得本發(fā)明安裝簡(jiǎn)易、易拆分、尺寸容易拓展，互換性好，很好地提升了其作為加工裝置的適用性。在進(jìn)行深型腔加工時(shí)剛性較好，并且能使切削過(guò)程中傳遞到刀具與熱縮刀桿配合區(qū)域的熱量經(jīng)散熱芯傳入熱縮刀桿內(nèi)部的空腔中，并被空腔中的冷卻液腔內(nèi)的冷卻液所吸收，避免熱量聚集而引起配合區(qū)域溫度過(guò)高，從而提高熱縮刀桿與刀具配合的可靠性；空腔處于封閉狀態(tài)，且冷卻液腔的冷卻液也可采用蒸餾水，避免對(duì)環(huán)境的污染；冷卻液腔的冷卻液在吸收熱量的同時(shí)也吸收部分震動(dòng)，提高加工精度。本發(fā)明主要是用于切削加工中的深型腔加工等領(lǐng)域。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的總裝剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的總裝外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是連接螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是刀具與散熱芯的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5的左視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)注說(shuō)明：1-刀具，2-散熱芯，3-熱縮刀桿，4-冷卻液腔，5-刀柄，6-連接螺桿，7-刀桿密封圈，8-墊圈，9-密封螺釘，10-螺桿密封圈。具體實(shí)施方式為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案以及特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1，如圖1所示，它包括刀柄5、熱縮刀桿3和刀具1；刀柄5的內(nèi)端為與加工中心主軸相配合的外形結(jié)構(gòu)，刀柄5設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，刀柄5為中空內(nèi)腔腰部為內(nèi)徑小于兩端內(nèi)徑的與連接螺桿6外徑相配合的螺桿通孔結(jié)構(gòu)，刀柄5的外端為向外張開的錐度空腔結(jié)構(gòu)；熱縮刀桿3的內(nèi)端外形為與刀柄5外端錐度空腔相配合的錐形結(jié)構(gòu)、且在內(nèi)端設(shè)置有螺孔；熱縮刀桿3的內(nèi)端套裝在刀柄5的外端錐度空腔內(nèi)，并采用連接螺桿6由刀柄5內(nèi)端套入穿過(guò)螺桿通孔與熱縮刀桿3內(nèi)端設(shè)置的螺孔相配合連接，從而使熱縮刀桿3與刀柄5固定連接；冷卻液可通過(guò)連接螺桿6中的通孔注入冷卻液腔4內(nèi)，從而使熱縮刀桿3的冷卻液腔4內(nèi)填充冷卻液，冷卻液可以是水或其它冷卻液體，它可以實(shí)時(shí)地對(duì)刀具1進(jìn)行冷卻，致使刀具1溫度降低并吸收部分震動(dòng)；刀具1的內(nèi)端采用過(guò)盈密封配合套裝在熱縮刀桿3外端；所述熱縮刀桿3采用中空內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，連接螺桿6的中部設(shè)置有通孔及與其通孔相配合安裝的密封螺釘9，使冷卻液腔4成為一個(gè)完全密封的密閉腔，連接螺桿6的通孔與熱縮刀桿3的中空內(nèi)腔相連通，在連接螺桿6與刀具1之間的熱縮刀桿3中空內(nèi)腔形成冷卻液腔4，在冷卻液腔4內(nèi)封裝冷卻液。在本發(fā)明中，刀柄5和刀具1也可選用標(biāo)準(zhǔn)件，在完成上述安裝后，將刀柄5主軸與加工中心主軸連接。它通過(guò)根據(jù)不同切削加工工況選用不同長(zhǎng)度和尺寸的熱縮刀桿與刀柄配合，增加互換性，從而節(jié)省刀柄制造開支。在進(jìn)行高速加工時(shí)，刀具1前端的熱量通過(guò)刀具1本身向后傳遞，并被冷卻液腔4內(nèi)的冷卻液吸收，在加工過(guò)程中的震動(dòng)也有部分將被冷卻液腔4的冷卻液吸收，從而減少震動(dòng)。參閱圖1至圖6。實(shí)施例2，為解決加長(zhǎng)熱縮刀桿所遇到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述熱縮刀桿3可采用兩端漸小、腰部較粗的雙錐形結(jié)構(gòu)。它與傳統(tǒng)的刀柄-刀具機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明中的熱縮刀桿的長(zhǎng)度和大小是系列化設(shè)計(jì)的，剛性較好，這使得本發(fā)明可很好的根據(jù)不同加工環(huán)境選用合適尺寸的熱縮刀桿。參閱圖1至圖6，其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3，為提升散熱效果，本發(fā)明也可在刀具1內(nèi)端連接有散熱芯2，所述散熱芯2可采用導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)散熱芯。也可將散熱芯2的尾部設(shè)計(jì)成翼狀結(jié)構(gòu)以增加散熱面積。參閱圖1至圖6，其余同上述實(shí)施例1或2。實(shí)施例4，為方便安裝和加強(qiáng)連接的牢固性，本發(fā)明也可在刀具1內(nèi)端設(shè)置有螺紋孔，散熱芯2的一端設(shè)置有與刀具1螺紋孔相配合的螺紋桿，散熱芯2螺紋桿配合套裝在刀具1螺紋孔內(nèi)。參閱圖1至圖6，其余同上述實(shí)施例3。實(shí)施例5，為加強(qiáng)密封效果，本發(fā)明還可在密封螺釘9的螺帽與連接螺桿6通孔之間設(shè)置有螺桿密封圈10對(duì)其進(jìn)行密封。參閱圖1至3，其余同上述實(shí)施例。實(shí)施例6，為加強(qiáng)密封效果，本發(fā)明也可在熱縮刀桿3內(nèi)端與刀柄5外端錐度空腔底部之間、位于連接螺桿6外周配合套裝刀桿密封圈7，使其對(duì)冷卻液腔4進(jìn)行密封。參閱圖1至3，其余同上述實(shí)施例。