[发明专利]刀夹

说明书

本发明涉及一种用于旋转驱动的刀具(2)的刀夹(1)，具有旋转对称的接纳体(3)，它含有前端的具有用于刀具(2)的刀柄(6)的接纳孔(5)的夹紧区域(4)和后端的用于紧固在机床工作主轴中的接纳区域(7)。为了以高的刚性实现减小的质量和更小的质量惯性矩，至少在前端的夹紧区域(4)中设置由纤维强化的塑料制成的套筒(11)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的刀夹/刀座。

背景技术

这种刀夹作为旋转驱动的刀具与机床工作主轴之间的接口使用。刀夹应该实现定位准确地承接刀具，用于以高精度加工并且能够快速更换刀具。目前已知的刀夹通常含有钢制的接纳体，其包括具有用于刀具刀柄的接纳孔的前夹紧区域和用于承接在机床工作主轴中的后接纳区域。根据夹紧系统可以不同地构成后接纳区域。但是因为为了实现所需的刚性，钢制的接纳体必需具有一定的尺寸，已知的刀夹也具有相对较高的质量和相应较大的质量惯性矩。因此，驱动装置和刀具更换系统也必须相应地设计尺寸。

发明内容

本发明的目的是，创造一种刀夹，该刀夹在刚性相同的情况下具有明显减小的质量和更小的质量惯性矩。

该目的通过具有权利要求1特征的刀夹实现。本发明适宜的改进方案和有利的扩展结构在从属权利要求中给出。

在按照本发明的刀夹中，至少在前夹紧区域中设置由CFK,GFK或者其它纤维强化的塑料制成的套筒。该套筒适宜地由多个纤维层组成，其纤维走向按照力流取向，所述力流通过旋转、夹紧和加工力产生。该套筒相对较轻而且可以保证刀夹的高强度和稳定性。由此可以至少部分地替换在常见的刀夹中为了稳定所使用的钢质量，这导致刀夹明显减小的质量和明显减小的质量惯性矩。由此在热装夹头中例如与等值的钢结构相比所述刀夹的重量减小直到50％，并且质量惯性矩减小直到60％。由此机床的多个零部件同样可以获益。在安装和更换刀夹时，在工作主轴上作用更小的惯性力，这不仅保护工作主轴与其轴承，而且保护接纳部。通过减小的质量也使更换刀夹时的冲击力更小，这对于磨损产生积极影响。对于刀夹的直线运动和加速度只需很小的驱动力，由此需要更小驱动功率的驱动装置并由此可以提高机床的生产率。驱动装置也只需更小的制动力并由此产生更小的冷却功率和更少的能量投入。通过减小的质量惯性矩尤其也能够实现更快的转速改变并由此加速了主轴的启动过程和停止过程。

在刀夹上使用纤维强化的塑料也对刀具更换过程产生积极影响。通过更小的要运动的质量可以更快地实现刀具更换过程，并且只需更小的用于使换刀器和刀匣运动的力。由此可以提高整个换刀系统的使用寿命。

除了在机床方面的积极效应以外，刀夹的复合纤维结构也在工件方面引起质量改善。通过更小的振动的质量可以减小不平衡并且改善刀具的回转/径向跳动。这有助于提高刀具的耐用度/寿命并且改善表面质量。此外，由纤维强化的塑料制成的套筒可以改善刀夹的缓冲特性，这以临界范围减小振动并且可以积极地影响表面质量。

所述刀夹可以由热装夹头构成，其中由纤维强化的塑料制成的套筒安设在由金属制成的接纳体的前夹紧区域上。在这里由于这种套筒有限的热负荷性，使用于固定刀具的热装过程与常见的热装夹头相反。代替为了接纳刀具而加热刀夹，而是在安装到刀夹中之前冷却刀具。

由纤维强化的塑料制成的套筒可以热装在由金属制成的接纳体的前夹紧区域上。为此，在安设套筒之前，可以冷却接纳体。当然后再次加热接纳体时，通过压配合/过盈配合保持套筒。如果例如使用具有其它尺寸或者特性的套筒，通过重新冷却下来也可以移除或者替换套筒。但是也可以将套筒粘接或者以其它适合的方式固定在接纳体上。

在另一适宜的结构中，由纤维强化的塑料制成的套筒可以形成接纳体的中间区域的至少一部分和前夹紧区域。仅仅较剧烈承载的部分、例如后接纳区域、中间区域的外部部分和接纳体前端面上的盖件可以由钢制成。