專利名稱：高速鉆頭套筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及套筒、特別是筒夾或夾頭，以便夾持高速鉆頭。
在使用非常細(xì)的鉆頭時，轉(zhuǎn)速必須非常高，實(shí)際上某些系統(tǒng)使用轉(zhuǎn)速在180,000rpm范圍內(nèi)的鉆頭。這種高速是需要的，因?yàn)殡S著鉆頭的直徑變小，其轉(zhuǎn)速必須增加，從而保證適當(dāng)高的圓周切割速度。然而，由于這種非常高的轉(zhuǎn)速，離心力變得非常大，它們與將鉆柄固定在位置上的力相反，從而將在鉆孔性能上發(fā)生偏差。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種簡單的鉆頭套筒，它用于高速鉆孔和特型銑，它維持非常高標(biāo)準(zhǔn)的精度，使鉆頭被牢牢夾住，并不受超速的不利影響，諸如由于離心力而使鉆頭松脫。
因此，本發(fā)明提供一鉆頭套筒，例如一筒夾或夾頭，以便承載一高速鉆頭，所述鉆頭套筒包括設(shè)置成包圍一鉆柄的一軸環(huán)，設(shè)置一外側(cè)邊緣支承以相對一鉆頭固定，以及一在軸環(huán)和外側(cè)邊緣支承之間的夾緊機(jī)構(gòu)，所述夾緊機(jī)構(gòu)被設(shè)置成在所述外側(cè)邊緣支承和所述軸環(huán)之間提供夾緊力，這樣，由于離心力和偏離中心的斜撐作用力，所述軸環(huán)牢牢夾住一鉆柄。
應(yīng)該知道，斜撐作用力是一種由于與轉(zhuǎn)動方向相反的偏置壓力產(chǎn)生的力。斜撐作用力最初在19世紀(jì)用于鐵道貨車上，將一制輪木或一塊木料靠在鐵路線上的貨車輪上，其取向略微在輪子的中心線之上，以便作為剎車。在車輪試圖向制輪木移動的情況下，由于制輪木相對輪子軸線的偏置力而使壓力增加。許多離合器是根據(jù)斜撐作用設(shè)計(jì)的，其中，相對于轉(zhuǎn)動方向的楔入效應(yīng)增加，以便提供一咬合作用。
現(xiàn)在通過例子并參考附圖描述本發(fā)明的若干實(shí)施例，附圖中

圖1和2顯示了第一實(shí)施例的剖視圖和立體圖；圖3顯示了第二實(shí)施例的剖視圖；圖4、5、6、7和8顯示了按照本發(fā)明的其它結(jié)構(gòu)的剖視圖；以及圖9顯示了一種多夾爪結(jié)構(gòu)。
參看圖1，本發(fā)明提供一種筒夾，它利用離心力并結(jié)合使用斜撐力使一筒夾夾住一鉆柄1。
鉆柄1被環(huán)繞著鉆柄對稱間隔的一組夾爪2夾住。當(dāng)筒夾轉(zhuǎn)動時，夾爪2環(huán)繞著整體鉸鏈3樞轉(zhuǎn)，使夾爪的前邊緣在位置4處對鉆柄1施加壓力?？梢钥吹?，鉸鏈3是實(shí)心的，只有少量的材料將兩部分整體連接并在使用時彎曲。
較佳的是，通過鉸鏈的直線和夾爪的前邊緣不通過轉(zhuǎn)動軸線。這產(chǎn)生斜撐作用，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)矩沿箭頭方向施加在鉆柄上時，夾爪更牢固地夾住鉆柄。作用的大小由夾爪的幾何形狀和尺寸所決定。筒夾的形狀在圖2中以立體圖顯示，從中可看到，整個裝置利用適當(dāng)長度的小圓柱形包圍著鉆柄1。
該結(jié)構(gòu)是通過EDM(放電加工或電火花腐蝕)工藝形成的，這樣，該圓柱形具有適當(dāng)?shù)男螤?，它能夠在制造工藝中在適當(dāng)?shù)碾A段冷縮裝配在一軸里。一個重要特征是，鉆柄配合安裝的孔是通過在心軸里進(jìn)行孔磨削完成的。如果該軸由一空氣軸承支承，那么完成的孔應(yīng)該始終達(dá)到0.00003英寸TIR(總的指示器偏轉(zhuǎn)，或在最大值和最小值之間的擺動)范圍內(nèi)。為了便于磨孔，在圖1中的區(qū)域5內(nèi)夾爪將保持連接，直至組裝完成。
完工時，利用EDM工藝、并通過垂直安裝軸和使一切削用金屬絲通過中空軸而使諸夾爪分離。
作用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的這種裝置的諸夾爪上的離心力可能非常大，這樣，必須提供一種手段，通過這種手段可將它們限制在合理的水平上。
考慮到這個問題的夾爪的另一種形式如圖3所示。從這里可看到，不僅夾爪的尺寸減少，而且還在標(biāo)號6處提供另外一個實(shí)心鉸鏈?，F(xiàn)在，配重7施加轉(zhuǎn)矩以接近夾爪，但該力的絕對值由鉸鏈6的撓性限定。當(dāng)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力足以夾住鉆柄時，鉸鏈6的彎曲使配重7在部分9處與外側(cè)邊緣8接觸。較佳的是，有大量的、均在本構(gòu)思范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。如前面指出的，斜撐作用提高了夾緊力，從而使這種筒夾可以對付重型設(shè)備。
圖4至8顯示了其它的變化。圖4顯示了與圖1中的原始結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)動時，配重11使懸臂鉸鏈12彎曲，從而使夾爪13與工具柄部(未畫出，但在中心處)接觸。懸臂12的幾何形狀是這樣的，當(dāng)一轉(zhuǎn)矩施加在工具柄部時，使懸臂進(jìn)一步彎曲，從而增加了在工具柄部上的徑向壓力。它是利用與已知的斜撐聯(lián)軸器相同的方式操作的。
夾爪的數(shù)量取決于實(shí)際用途，且實(shí)際上取決于設(shè)計(jì)選擇，如對配重11的具體形狀的選擇。這樣，圖5顯示了與圖4類似的結(jié)構(gòu)，但使用較少的夾爪，即三個，而配重的略微不同的結(jié)構(gòu)將提供略微不同的力。
在圖6中，夾爪在厚度上已經(jīng)減少。這是為了提高環(huán)繞著初始接觸點(diǎn)13的轉(zhuǎn)動，以便通過筒夾夾爪的彎曲最終在標(biāo)號14處獲得額外的接觸。
在圖7中，配重在標(biāo)號17處的質(zhì)量已經(jīng)增加，以便改善轉(zhuǎn)矩傳送。
接著在圖8中，設(shè)置第二鉸鏈16，以便允許配重17有較大的移動，這將使配重17最終與限位擋塊18接觸。對于高速操作來說，這是必要的，以避免配重的過度移動，而這種過度移動將導(dǎo)致不能接受的應(yīng)力水平。
最后，圖9顯示了一六夾爪系統(tǒng)，它包括三對雙重連接的(siamesed)夾爪。這樣，在轉(zhuǎn)動方向上的交替的夾爪提供斜撐力鎖定系統(tǒng)，而各對的另一夾爪提供由離心力產(chǎn)生的壓力，但沒有被斜撐力增加。這樣，沿相反方向的轉(zhuǎn)動將產(chǎn)生來自其它夾爪的斜撐力。
在所有介紹的情況中，重要的是，斜撐結(jié)構(gòu)不是直接成一角度，否則可能因過頭而造成筒夾被永久鎖定。這使得徑向部分冒直接穿過中心位置而到另一位置的危險，而另一位置從相反方向指向柄部。從相反的意義上看，在大多數(shù)情況下通過高速轉(zhuǎn)動可使它松脫，但在圖9的雙重連接的例子里將是不可能的，因?yàn)樵谀欠N情況下，交替的夾爪由于在相反方向上的斜撐而被鎖定。這樣，偏置的角度應(yīng)該總是大少許程度，以避免這個問題。也是在圖9所示的實(shí)施例里，該結(jié)構(gòu)的幾何形狀只應(yīng)該導(dǎo)致相對較低的斜撐力，因?yàn)椴贿@樣的話，它將不可能隨后卸下鉆柄。
在所有這些描述的例子里，適當(dāng)?shù)拇胧┦潜仨毜模员愦_保鉆柄正確地位于筒夾的孔里。當(dāng)工具柄部自動地裝入筒夾時，重要的是它被插入由在筒夾孔后部的一擋塊限定的特定深度。在靜態(tài)條件下，當(dāng)筒夾是打開的，較佳的是沒有夾持力將工具柄部固定在限定的軸向位置的中心。在筒夾孔的環(huán)形凹槽力設(shè)置O型環(huán)可解決這個問題，雖然有人必定會說，這種具體方案在其它形式的筒夾里早已被使用。通常，O型環(huán)部分具有0.125英寸的公稱孔徑及1mm的剖面直徑。
還應(yīng)該看到，使用時，筒夾由于斜撐作用可能特別牢固地夾住工具柄部，然后在靜態(tài)條件下可能不愿釋放工具。因此，工具裝載/卸載機(jī)構(gòu)可能是需要的，它能夠給工具在鉆孔方向上的一個小的、急速的角運(yùn)動，以便釋放柄部。
權(quán)利要求
1.一種鉆頭套筒，例如一筒夾或夾頭，以便承載一高速鉆頭，所述鉆頭套筒包括設(shè)置成包圍一鉆柄的一軸環(huán)，設(shè)置一外側(cè)邊緣支承以相對一鉆頭固定，以及一在軸環(huán)和外側(cè)邊緣支承之間的夾緊機(jī)構(gòu)，所述夾緊機(jī)構(gòu)被設(shè)置成在所述外側(cè)邊緣支承和所述軸環(huán)之間提供夾緊力，這樣，由于離心力和偏離中心的斜撐作用力，所述軸環(huán)牢牢夾住一鉆柄。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆頭套筒，其特征在于，夾緊機(jī)構(gòu)包括環(huán)繞著鉆頭套筒的主要轉(zhuǎn)動軸線布置的許多連接臂，它們每一個相對所述轉(zhuǎn)動軸線的徑向是偏置的。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆頭套筒，其特征在于，許多臂環(huán)繞著鉆頭套筒的轉(zhuǎn)動軸線對稱布置。
4.如權(quán)利要求2或3所述的鉆頭套筒，其特征在于，還包括通過實(shí)心的、薄弱的鉸鏈固定在各連接臂上的配重，它們被布置成在離心力作用下向外彎曲，與外側(cè)邊緣接觸，從而限制有效的斜撐力。
5.如權(quán)利要求2或3所述的鉆頭套筒，其特征在于，還包括固定在各連接臂上的一配重，該配重被布置成在離心力的作用下向外彎曲，從而使連接臂彎曲，由此進(jìn)一步增加斜撐力。
6.如權(quán)利要求5所述的鉆頭套筒，其特征在于，還包括一實(shí)心薄弱鉸鏈和一限位擋塊，以致限制配重的移動，避免過度的斜撐力。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的鉆頭套筒，其特征在于，還包括雙重連接的、成對的、沿相反方向轉(zhuǎn)動的、但形狀相似的連接臂，這樣，斜撐力將在轉(zhuǎn)動的任一方向上起作用。
全文摘要
一用來承載一高速鉆頭的筒夾包括設(shè)置成包圍一鉆柄(1)的一軸環(huán)(2),設(shè)置一外側(cè)邊緣支承(8)以相對一鉆頭固定,以及一在軸環(huán)和外側(cè)邊緣支承(8)之間的夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)被設(shè)置成在所述外側(cè)邊緣支承(8)和所述軸環(huán)之間提供夾緊力,這樣,由于離心力和偏離中心的斜撐作用力,所述軸環(huán)牢牢夾住一鉆柄(1)。
文檔編號B23B31/12GK1337894SQ0080302
公開日2002年2月27日 申請日期2000年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月26日
發(fā)明者M·C·坦皮斯特 申請人:西風(fēng)空氣軸承有限公司