本实用新型涉及车床配件技术领域，尤其涉及一种数控车床高压冷却刀盘和冷却刀台。
背景技术：
随着加工技术的发展，尤其自动生产线等自动化连续加工设备的需要，在数控车床加工时要求切屑尽量细碎并且不在工件及卡具上留存，高压断屑技术就是解决切屑问题的有效方法，其原理是刀具和工件接触面上射入连续、高速、高压的切削液，在刀尖与铁屑处形成高压液压楔增强断屑结构，有效控制切屑的形成。而且在切削速度、进给等相同的条件下与传统的冷却方式比较，刀具的寿命提高40％，可有效降低废品率。
但高压断屑必须满足两个条件：
(1)机床冷却系统至少要保证冷却液出口压力要达到7mpa。
(2)专用高压断屑刀具。
冷却液出口的压力可以采用专用螺杆泵满足。高压刀具可以购买专用刀具满足。但是因为冷却液压力的提高，对机床各个冷却部件的密封要求有了进一步的要求。
数控车床用常规卧式伺服刀台的冷却液耐压能力最高不超过4mpa，大部分都在2mpa以下使用。这样就限制了高压冷却技术的应用。若需要满足高耐压的伺服刀台就要厂家特殊定制高耐压刀台，这样比起传统伺服刀台来说结构就更加复杂且成本也加高，但效果不一定好。以某国际一流品牌7mpa冷却液承压刀台，其冷却液输出结构与常规刀台基本一致，仅改变了密封圈型号及加强了铜水嘴压紧弹簧的压力，但在使用中同样发生了损坏密封圈、漏水的现象。
图1-图3所示为常规卧式伺服刀台结构，主要包括伺服电机1-10、主轴1-10、配水盘1-3、定位盘1-1、刀盘1-9和密封圈1-8，伺服刀台工作时由伺服电机1-10通过传动机构带动主轴1-10旋转，变换不同刀位。配水盘1-3由第二螺钉1-2与定位盘1-1固定、并随主轴1-10旋转。
冷却液由入水口1-7，通过刀台体1-4内部通道接通到刀盘1-9工作刀位的进水孔，并通过其内部水道流向刀具刀尖完成刀具冷却。
传统的刀盘1-9安装背面为一个平面，通过螺钉将刀盘1-9固定到主轴1-10上，刀盘1-9的背面压紧密封圈1-8以此来保证每个刀位工作时刀盘1-9与配水盘1-3的结合面不漏水。理论上刀盘1-9的后端面应该与主轴1-10前端面定位端面及配水盘1-3的前端面可靠连接、贴合，贴合面最好无间隙。但实际情况是配水盘1-3的前端面要比主轴1-10定位端面低0.2mm左右(见图4中尺寸f)。这样就导致了刀盘1-9后端面压紧配水盘1-3后，此处的间隙至少有0.2mm左右，密封圈1-8的机械密封间隙太大。当有压力的切削液从内部对密封圈1-8施压时，密封圈1-8承压能力降低，导致密封圈1-8损坏。
密封圈是否容易被挤坏很大程度上取决于机械部件之间的缝隙大小，缝隙过大就会造成弹性体受挤损坏。
在分析了传统伺服刀台耐压的薄弱点后，发现耐压薄弱点主要在伺服刀台配水盘1-3的密封圈1-8与刀盘1-9之间的接触面，只要提高此处的耐压能力就可以解决此问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的传统伺服刀台耐压能力低、冷却密封效果差，不适用于高压断屑生产，而定制高耐压刀台的结构复杂、成本也很高的技术问题，本实用新型提供了一种数控车床高压冷却刀盘和冷却刀台，克服现有伺服刀台的不足，可以将现有的卧式伺服刀台耐压能力提高到7mpa。
本实用新型提供一种数控车床高压冷却刀盘，包括固定连接的配水盘组件、压紧圈、过渡盘和高压刀盘，所述配水盘组件、过渡盘和高压刀盘沿轴向依次布置，配水盘组件的中心具有适于冷却刀台的主轴穿过的轴孔，高压刀盘的轴向一端具有放置过渡盘的环形槽，过渡盘抵在配水盘组件的轴向端面，且过渡盘和配水盘组件的接触端面上设置有密封圈。
压紧圈位于配水盘组件的周向外侧，且压紧圈上远离高压刀盘的轴向一端具有径向向内延伸的第一轴肩，配水盘组件轴向压紧于第一轴肩和过渡盘之间。
配水盘组件上远离过渡盘的轴向端面上具有若干配水孔，所述高压刀盘的表面具有出水口，冷却液由其中一个配水孔依次经所述配水盘组件、过渡盘和高压刀盘后从所述出水口输出。
优选的，所述配水盘组件的外径小于所述过渡盘的外径。
进一步的，所述压紧圈上还具有径向向外延伸的第二轴肩，第一螺钉穿过所述第二轴肩与所述过渡盘和高压刀盘固定。
进一步的，所述出水口位于所述高压刀盘上靠近所述过渡盘的轴向端面上。
优选的，所述冷却液沿轴向依次穿过所述配水盘组件和过渡盘。
进一步的，所述配水盘组件包括定位盘和固定于所述定位盘的周向外侧的配水盘，所述定位盘的中心具有轴孔，所述密封圈位于所述配水盘与所述过渡盘的接触端面上，所述配水孔位于所述配水盘的轴向端面。
进一步的，所述定位盘的外边缘具有若干适于卡设所述第二螺钉的缺口，所述第二螺钉固定在所述配水盘的端面上，以使所述配水盘与所述定位盘周向固定。
本实用新型还提供一种冷却刀台，包括伺服电机、刀台体、主轴和以上所述的数控车床高压冷却刀盘，所述伺服电机带动所述主轴旋转，所述主轴依次穿过所述刀台体、配水盘组件、过渡盘和高压刀盘，且所述数控车床高压冷却刀盘随所述主轴同步旋转。
设有配水孔的所述配水盘组件的端面与所述刀台体的端面接触，所述刀台体的表面设有入水口，冷却液由所述入水口经所述刀台体的内部通道进入所述配水孔。
进一步的，所述刀台体上正对所述配水孔的端面上设有与所述入水口连通的深孔，所述深孔内设有适于抵在所述配水盘组件的表面的铜水嘴，且所述铜水嘴与所述配水孔连通。
进一步的，所述铜水嘴与所述深孔的内底面之间还设置有弹簧。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型所述的数控车床高压冷却刀盘和冷却刀台，将刀盘改为分体式结构，通过过渡盘减小了刀盘与配水盘组件之间的密封间隙，甚至可以完全避免配水盘组件变形的问题，即使压力再高也不会因为两者间的机械间隙太大而冲破密封圈造成刀台漏水。
(2)本实用新型所述的数控车床高压冷却刀盘和冷却刀台，出水口位于高压刀盘的端面，解决了高压刀具钢丝软管需要安装空间大的问题，增大了冷却管的回转半径，减小了冷却管与工件、铁屑干涉的风险。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是现有技术中刀盘的结构示意图；
图2是本实用新型和现有技术中配水盘与刀台的装配示意图；
图3是现有技术中的卧式刀台的示意图(局部剖视)；
图4是图3中i处放大图；
图5是本实用新型所述冷却刀台的结构示意图(局部剖视)；
图6是图5中ii处放大图；
图7是本实用新型中所述数控车床高压冷却刀盘的分解示意图；
图8是本实用新型中所述数控车床高压冷却刀盘与刀具的冷却液管路连接示意图。
图中，1-1(2-1)、定位盘，1-2(2-2)、第二螺钉，1-3(2-3)、配水盘，1-4(2-4)、刀台体，1-5(2-5)、铜水嘴，1-6(2-6)、弹簧，1-7(2-7)、入水口，1-8(2-8)、密封圈，1-9、刀盘，1-10(2-10)、主轴，2-11、过渡盘，2-12、高压刀盘，2-121、环形槽，2-13、压紧圈，2-131、第一轴肩，2-132、第二轴肩，2-41、深孔，1-31(2-31)、配水孔，2-14、第一螺钉，2-15、钢丝软管，2-16、刀具，1-17(2-17)、出水口，1-18(2-18)、伺服电机。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型以靠近主轴2-10输入端的一端(也就是靠近刀台体2-4)为后端、以靠近主轴2-10输出端(也就是靠近高压刀盘2-12)的一端的为前端。
如图5-图7所示，一种数控车床高压冷却刀盘1-9，可以安装到传统的卧式伺服刀台上，刀台承压可以达到7mpa，包括固定连接的配水盘组件、压紧圈2-13、过渡盘2-11和高压刀盘2-12，配水盘组件、过渡盘2-11和高压刀盘2-12沿轴向依次布置、且三者的轴向端面均为平面，配水盘组件的中心均具有适于冷却刀台的主轴2-10穿过的轴孔，高压刀盘2-12的轴向一端具有放置过渡盘2-11的环形槽2-121，过渡盘2-11抵在配水盘组件的轴向端面，且过渡盘2-11和配水盘组件的接触端面上设置有密封圈2-8。
压紧圈2-13位于配水盘组件的周向外侧，且压紧圈2-13上远离高压刀盘2-12的轴向一端具有径向向内延伸的第一轴肩2-131，配水盘组件轴向压紧于第一轴肩2-131和过渡盘2-11之间。配水盘组件上远离过渡盘2-11的轴向端面上具有若干配水孔2-31，高压刀盘2-12的表面具有出水口2-17，冷却液由其中一个配水孔2-31依次经配水盘组件、过渡盘2-11和高压刀盘2-12后从出水口2-17输出。为减少冷却液流通路径，冷却液优选沿轴向依次穿过配水盘组件和过渡盘2-11。
配水盘组件直接与刀台体2-4接触，同时与刀台体2-4上的冷却液通道无间隙连通，高压刀盘2-12上具有若干刀位，每个刀位上可以安装一个刀具2-16，配水盘组件上设置若干配水孔2-31，每个配水孔2-31对应一个刀位，根据使用的刀具2-16调整对应的配水孔2-31与刀台体2-4上的冷却液通道连通，因此配水盘组件与主轴2-10同步旋转，高压刀盘2-12与配水盘组件固定。
根据《机械设计》中记载，密封圈的设计原则为，压力越大，机械间隙就要越小，对于现有的卧式伺服刀台中使用的线厚度d2为2.65密封圈1-8，当切屑液压力升高到7mpa(70bar)后，密封圈1-8的机械间隙要保证不大于0.13mm，但实际安装时密封圈1-8的机械间隙达到0.2mm，几乎为标准值的两倍，所以会造成密封圈1-8损坏、导致漏液的发生。
传统的刀盘1-9为整体式结构，刀盘1-9的后端面为平面，本实用新型中的刀盘结构由过渡盘2-11和高压刀盘2-12共同组成，可以根据主轴2-10与配水盘组件的端面距离差选择合适厚度的过渡盘2-11，利用过渡盘2-11使组合形成的刀盘结构的后端面为非平面，弥补主轴2-10与配水盘组件之间的端面距离差(也就是图4中的距离f)，从而减少甚至完全消除密封圈2-8的机械密封间隙，大大提高密封圈2-8的承压能力。
由于过渡盘2-11需要抵在配水盘组件的表面，因此可以理解，过渡盘2-11的内径应当大于主轴2-10的轴径，过渡盘2-11的外径可以大于配水盘组件的外径、也可以小于配水盘组件的外径，本实施例中，配水盘组件的外径小于过渡盘2-11的外径。
在本实用新型的一个具体实施例中，配水盘组件通常采用分体式设置，如图2和图6所示，包括定位盘2-1和固定于定位盘2-1的周向外侧的配水盘2-3，定位盘2-1的中心具有轴孔，密封圈2-8位于配水盘2-3与过渡盘2-11的接触端面上，配水孔2-31位于配水盘2-3的轴向端面。本实施例中定位盘2-1和配水盘2-3的结构和装配方式与传统的卧式刀台中的定位盘1-1和配水盘1-3的结构和装配方式相同，如图2所示，配水盘2-3由三个第二螺钉2-2与定位盘2-1固定、并随主轴2-10旋转。冷却液由入水口2-7，通过刀台体2-4内部通道进入配水盘2-3的各个配水孔2-31。定位盘2-1和配水盘2-3的周向固定可以采用但不仅限于以下结构：定位盘2-1的外边缘具有若干适于卡设第二螺钉2-2的缺口，第二螺钉2-2固定在配水盘2-3的端面上，以使配水盘2-3与定位盘2-1周向固定。
从图4中可以看出，由于伺服刀台结构的限制(本实用新型对刀台结构未进行改进)，配水盘2-3上朝向刀台体2-4的一端有很大的悬空区域(图4中n处)，配水盘2-3的支撑面仅为配水盘2-3与主轴2-10的接触区域(图4中p处)，该支撑面面积较小，导致结构刚性较差。将刀盘结构制作成分体结构后，密封圈2-8的机械间隙基本能够控制在0.05mm以内，这样就等同于增大了密封圈2-8的压缩量，同时意味着配水盘2-3的端面受力增加，但是配水盘2-3的安装支撑面较小，在密封圈2-8被压缩时配水盘2-3也受力，受力后配水盘2-3容易发生弹性变形，这样更加增大了机械间隙的尺寸，造成配水盘2-3与刀台体2-4上冷却液出口所在的端面漏水(图4中k处)，使得刀具2-16无法正常冷却。
对此，本实用新型在安装结构中增加了压紧圈2-13，通过第一螺钉2-14可以将高压刀盘2-12、过渡盘2-11与配水盘2-3牢牢压紧，固定成一体，压紧面为第一轴肩2-131与配水盘2-3的轴向接触端面(图6中p处)，且压紧圈2-13的径向内侧与刀台体2-4之间有间隙e，不影响刀台的正常工作，解决了高压刀盘2-12压紧后配水盘2-3变形漏水的问题。通过验证，当压力为7mpa时，本实用新型可以很好的密封冷却液。
压紧圈2-13的压紧可以通过如下方式实现：压紧圈2-13上还具有径向向外延伸的第二轴肩2-132，第一螺钉2-14穿过第二轴肩2-132与过渡盘2-11和高压刀盘2-12固定，由于压紧圈2-13的径向内侧需要与刀台体2-4保持一定距离，因此第一轴肩2-131的宽度有限，无法安装螺钉，第二轴肩2-132可以径向向外无限延伸，能够容纳螺钉。
在本实用新型又一具体实施例中，如图8所示，出水口2-17位于高压刀盘2-12上靠近过渡盘2-11的轴向端面上，也就是出水口2-17位于高压刀盘2-12的后端面。高压冷却刀具2-16是一种特殊刀具2-16，冷却液是通过标准的定长高压的钢丝软管2-15通过接头将水引到刀尖上，但是钢丝软管2-15本身需要一定的回转半径，若出水口2-17与刀具2-16的进水口(刀具2-16的进水口即刀具2-16与钢丝软管2-15连接的部位)距离太近，会导致钢丝软管2-15回转半径过小，影响钢丝软管2-15的使用寿命，同时由于刀具2-16与钢丝软管2-15离切削区域较近，且钢丝软管2-15长度是一定的，安装后可能会过长，所以还要避免钢丝软管2-15、刀具2-16与工件或铁屑的干涉、剐蹭。为此本实施例将高压刀盘2-12的出水口2-17设计到了后端面(如图8所示)，如此一来比起传统刀盘1-9将出水口1-17设置到刀盘1-9周向面(如图1所示)来说，不仅加大了钢丝软管2-15的回转半径，且可以很好的将过长的钢丝软管2-15隐藏到高压刀盘2-12的后端面、并固定，尽可能的减小了与工件和铁屑的接触空间。可以很好的解决上面的问题。详见图中m、n两处的钢丝软管2-15连接方式。
本实用新型还提供一种冷却刀台，包括伺服电机2-18、刀台体2-4、主轴2-10和以上所述的数控车床高压冷却刀盘1-9，伺服电机2-18带动主轴2-10旋转，主轴2-10依次穿过刀台体2-4、配水盘组件、过渡盘2-11和高压刀盘2-12，且数控车床高压冷却刀盘1-9随主轴2-10同步旋转。设有配水孔2-31的配水盘组件的端面与刀台体2-4的端面接触，刀台体2-4的表面设有入水口2-7，冷却液由入水口2-7经刀台体2-4的内部通道进入配水孔2-31。
刀台体2-4为固定部件，伺服电机2-18固定在刀台体2-4的后端面，配水盘组件套设在主轴2-10上，高压刀盘2-12与主轴2-10的前端面固定，同时高压刀盘2-12、过渡盘2-11和配水盘组件通过压紧圈2-13压紧固定，使所述数控车床高压冷却刀盘1-9整体与主轴2-10同步旋转。
在本实用新型的一个具体实施例中，如图6所示，刀台体2-4上正对配水孔2-31的端面上设有与入水口2-7连通的深孔2-41，深孔2-41内设有适于抵在配水盘组件的表面的铜水嘴2-5，且铜水嘴2-5与配水孔2-31连通。铜水嘴2-5为现有技术，是一种密封性较高的铜接头，可以实现两个液流通道之间的无间隙连通，冷却液由入水口2-7通过刀台体2-4的内部通道进入铜水嘴2-5，随后进入配水盘2-3的配水孔2-31，配水盘2-3随主轴2-10旋转，铜水嘴2-5固定不动，高压刀盘2-12转动至工作位置后，配水孔2-31与铜水嘴2-5的通孔连通，冷却液接通到高压刀盘2-12的出水口2-17，并通过钢丝软管2-15流向刀具2-16的刀尖，完成刀具2-16冷却。作为优选的，铜水嘴2-5与深孔2-41的内底面之间还设置有弹簧2-6，铜水嘴2-5在弹力作用下始终与配水盘2-3的后端面滑动接触，保证冷却液不会从铜水嘴2-5与配水盘2-3的接触面(图中k处)漏出。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。
在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
1.一种数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：包括固定连接的配水盘组件、压紧圈(2-13)、过渡盘(2-11)和高压刀盘(2-12)，所述配水盘组件、过渡盘(2-11)和高压刀盘(2-12)沿轴向依次布置，配水盘组件的中心具有适于冷却刀台的主轴(2-10)穿过的轴孔，所述高压刀盘(2-12)的轴向一端具有放置所述过渡盘(2-11)的环形槽(2-121)，所述过渡盘(2-11)抵在所述配水盘组件的轴向端面，且所述过渡盘(2-11)和所述配水盘组件的接触端面上设置有密封圈(2-8)；
所述压紧圈(2-13)位于所述配水盘组件的周向外侧，且压紧圈(2-13)上远离所述高压刀盘(2-12)的轴向一端具有径向向内延伸的第一轴肩(2-131)，所述配水盘组件轴向压紧于所述第一轴肩(2-131)和所述过渡盘(2-11)之间；
所述配水盘组件上远离过渡盘(2-11)的轴向端面上具有若干配水孔(2-31)，所述高压刀盘(2-12)的表面具有出水口(2-17)，冷却液由其中一个配水孔(2-31)依次经所述配水盘组件、过渡盘(2-11)和高压刀盘(2-12)后从所述出水口(2-17)输出。
2.根据权利要求1所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述配水盘组件的外径小于所述过渡盘(2-11)的外径。
3.根据权利要求1所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述压紧圈(2-13)上还具有径向向外延伸的第二轴肩(2-132)，第一螺钉(2-14)穿过所述第二轴肩(2-132)与所述过渡盘(2-11)和高压刀盘(2-12)固定。
4.根据权利要求1所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述出水口(2-17)位于所述高压刀盘(2-12)上靠近所述过渡盘(2-11)的轴向端面上。
5.根据权利要求1所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述冷却液沿轴向依次穿过所述配水盘组件和过渡盘(2-11)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述配水盘组件包括定位盘(2-1)和固定于所述定位盘(2-1)的周向外侧的配水盘(2-3)，所述定位盘(2-1)的中心具有轴孔，所述密封圈(2-8)位于所述配水盘(2-3)与所述过渡盘(2-11)的接触端面上，所述配水孔(2-31)位于所述配水盘(2-3)的轴向端面。
7.根据权利要求6所述的数控车床高压冷却刀盘，其特征在于：所述定位盘(2-1)的外边缘具有若干适于卡设第二螺钉(2-2)的缺口，所述第二螺钉(2-2)固定在所述配水盘(2-3)的端面上，以使所述配水盘(2-3)与所述定位盘(2-1)周向固定。
8.一种冷却刀台，其特征在于：包括伺服电机(2-18)、刀台体(2-4)、主轴(2-10)和权利要求1-7任一项所述的数控车床高压冷却刀盘，所述伺服电机(2-18)带动所述主轴(2-10)旋转，所述主轴(2-10)依次穿过所述刀台体(2-4)、配水盘组件、过渡盘(2-11)和高压刀盘(2-12)，且所述数控车床高压冷却刀盘随所述主轴(2-10)同步旋转；
设有配水孔(2-31)的所述配水盘组件的端面与所述刀台体(2-4)的端面接触，所述刀台体(2-4)的表面设有入水口(2-7)，冷却液由所述入水口(2-7)经所述刀台体(2-4)的内部通道进入所述配水孔(2-31)。
9.根据权利要求8所述的冷却刀台，其特征在于：所述刀台体(2-4)上正对所述配水孔(2-31)的端面上设有与所述入水口(2-7)连通的深孔(2-41)，所述深孔(2-41)内设有适于抵在所述配水盘组件的表面的铜水嘴(2-5)，且所述铜水嘴(2-5)与所述配水孔(2-31)连通。
10.根据权利要求9所述的冷却刀台，其特征在于：所述铜水嘴(2-5)与所述深孔(2-41)的内底面之间还设置有弹簧(2-6)。
技术总结