專利名稱:刀具錐柄用的夾緊裝置的制作方法
本發(fā)明涉及刀具夾緊裝置，尤其是涉及一種經(jīng)過改進(jìn)的、將旋轉(zhuǎn)刀具連接器迅速可靠地夾緊在刀具夾緊部件上的裝置。
在機(jī)加工工業(yè)中，特別是在自動系統(tǒng)中，需要使用多種刀具對單個工件進(jìn)行各種各樣的機(jī)械加工。頻繁地更換加工刀具造成機(jī)床停機(jī)時間過長，因而失去了許多生產(chǎn)時間。
更換刀具夾緊部件或主軸中的刀夾通常由手工操作，既耗費(fèi)時間又耗費(fèi)勞力，且不夠精確，因此更換后需進(jìn)行一些調(diào)整。如果使這一更換操作自動或半自動，那末，特別是在松開刀夾時，為使刀夾機(jī)構(gòu)的動力達(dá)到要求，就需使用復(fù)雜和大功率的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通常采用液壓原理。
在現(xiàn)有技術(shù)中已產(chǎn)生了多種類型的刀具夾緊裝置，用來將刀具連接器固定在夾緊部件上。然而，這些裝置都不能有效地減少機(jī)床更換刀具所需的停機(jī)時間，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。
因此，需要有一種快速釋放機(jī)構(gòu)，它不必采用復(fù)雜的設(shè)備，且適用于手動控制的以及高級的自動刀具系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種經(jīng)過改進(jìn)的新型刀具錐柄夾緊裝置，它能直接地沿軸向拉住刀具柄，易于操縱，結(jié)構(gòu)簡單，而且比較便宜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種簡化的刀具錐柄夾緊機(jī)構(gòu)，其操作力最小，鎖緊和釋放時機(jī)構(gòu)移動量最少。
為此，提供一種夾緊機(jī)構(gòu)，它位于一個傳統(tǒng)的刀具夾緊部件的空腔之中，所述夾緊部件的內(nèi)部適合于容納一個旋轉(zhuǎn)刀具連接器。此夾緊機(jī)構(gòu)包括一個上滑塊，一個下滑塊，一根與所述上、下滑塊可轉(zhuǎn)動地配合的凸輪軸，以及一對傳動銷。所述傳動銷置于每個滑塊的內(nèi)部，并與凸輪軸配合工作，因而構(gòu)成了一個使上、下滑塊沿著凸輪軸滑動的裝置。所述上、下滑塊還適合于接納和夾緊一個止動件，該止動件安裝在刀具連接器的一端，以便將此刀具連接器固定在刀具夾緊部件的內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明，凸輪軸既可轉(zhuǎn)動又可滑動地安裝在上滑塊的一個圓柱形孔和下滑塊的一個圓柱形孔之中。凸輪軸上做出一對類似螺旋形的槽，以便與在上、下滑塊內(nèi)部沿徑向布置的傳動銷嚙合。在凸輪軸的一端還設(shè)有一個轉(zhuǎn)動裝置，以便將轉(zhuǎn)動力傳給凸輪軸。當(dāng)需要更換刀具夾緊部件內(nèi)的切削刀具連接器時，轉(zhuǎn)動凸輪軸，使上、下滑塊在夾緊部件的空腔中形成相反方向的軸向移動，因而上、下滑塊放松此旋轉(zhuǎn)刀具連接器的止動件，與此同時也就放松了刀具連接器。然后手工或自動地從夾緊部件中取走刀具連接器，并將一個新的應(yīng)換入的連接器插入此刀具夾緊部件。接著，凸輪軸反方向旋轉(zhuǎn)，使上、下滑塊朝著凸輪軸的中心作軸向移動，與刀具夾緊部件內(nèi)的新旋轉(zhuǎn)刀具連接器的止動件嚙合、固緊。
下面，結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個實施例作出詳細(xì)說明。顯然，熟知本項技術(shù)的人能在本發(fā)明所屬范圍內(nèi)對此實施例作出各種變化。
圖1是本發(fā)明夾緊機(jī)構(gòu)的一個最佳實施例的透視圖，這個夾緊機(jī)構(gòu)安裝在適用于接納旋轉(zhuǎn)工具連接器的一個傳統(tǒng)工具夾緊部件內(nèi)部;
圖2是本發(fā)明的圖1所示夾緊機(jī)構(gòu)的分解透視圖;
圖3表示出本發(fā)明所述夾緊機(jī)構(gòu)凸輪軸的凸輪展開圖;
圖4是該夾緊機(jī)構(gòu)處于鎖緊狀態(tài)時的局部剖切的正視圖。
在圖1所示的最佳實施例中，夾緊機(jī)構(gòu)10位于適宜接納旋轉(zhuǎn)工具連接器16的工具夾緊部件14的空腔12之中，且處于完全裝畢的狀態(tài)。
如圖1所示，該夾緊機(jī)構(gòu)10包括一個下滑塊18，一個上滑塊20以及一個安裝在所述兩滑塊之間的凸輪軸22。上、下滑塊分別具有傳動銷24和25，它們可滑動地安裝在所述的滑塊中，與凸輪軸22嚙合。止動件27用螺紋擰在刀具連接器的一端，滑塊18、20可借助該裝置沿軸向拉動并夾緊工具夾緊部件14中的工具連接器16。操作時，轉(zhuǎn)動凸輪軸22，使滑塊18、20產(chǎn)生朝向或背離止動件27的軸向運(yùn)動。當(dāng)傳動上、下滑塊相向運(yùn)動時，它們楔住止動件27，因而沿軸向拉住和鎖緊刀具夾緊部件14內(nèi)的旋轉(zhuǎn)刀具連接器16。
在夾緊機(jī)構(gòu)10和空腔12的內(nèi)壁之間具有足夠的間隙，允許夾緊機(jī)構(gòu)10“浮動”，即在鎖緊或釋放工序期間在空腔12內(nèi)自由運(yùn)動。由于具有浮動性能，夾緊機(jī)構(gòu)10能依據(jù)止動件27自動定心。例如在鎖緊工序中，如果滑塊18、20中任何一個比另一個先接觸止動件27，它將保持這種接觸，直到另一個滑塊也被傳動到與止動件27接觸為止。然后，上、下滑塊20、18將一起被傳動，楔住在夾緊部件14內(nèi)的止動件。
在分解圖2中更為詳細(xì)地介紹了夾緊機(jī)構(gòu)10的細(xì)節(jié)。可以看出，下滑塊18的結(jié)構(gòu)基本上是長方體，并適宜于楔住刀具連接器16的止動件27。下滑塊18包括底面28、頂面30、前壁32、后壁33和平行的側(cè)壁35。容納凸輪軸22用的圓柱形孔34，從頂面30到底面28垂直延伸，穿過下滑塊18。在下滑塊上還有一個水平孔26，此孔從后壁33開始，延伸到圓柱形孔34結(jié)束。傳動銷25可滑動地安裝在水平孔26中，與凸輪軸22嚙合。
下滑塊18的前壁32沿著整個寬度向上延伸至頂面30上方的一個水平面上，因而形成了肩部38。其內(nèi)壁40自肩部38向下傾斜至下滑塊18的頂面30，與圓柱形孔34的軸線呈θ角。肩部38上設(shè)有一個凹槽42，它為止動件27提供間隙。在內(nèi)壁40上還設(shè)有一個與孔34軸線呈α角的腔43，以便與止動件27的錐形表面相嚙合。腔43的角α通常大于或等于內(nèi)壁40的傾斜角θ。
止動件27具有傳統(tǒng)的形狀，它包括一個螺紋端50，用以擰入刀具連接器16的一端。還包括一個肩部52，一個頸部54，一個錐形夾緊表面56，以及一個末梢58。錐形夾緊表面56自頸部54呈α角向下向外傾斜到末梢58，此α角與下滑塊18內(nèi)壁40上的腔43形成的α角相同。α角約為10°至90°，但最好約為10°至45°。由于錐形表面56與下滑塊18內(nèi)壁40上的腔43的錐角形緊密配合，所以在夾緊機(jī)構(gòu)與刀具連接器之間形成面接觸，而傳統(tǒng)的鎖緊系統(tǒng)卻總是線接觸。
在分解圖2中還介紹了上滑塊20的細(xì)部?？梢钥闯觯匣瑝K20與下滑塊18類似，其結(jié)構(gòu)也基本上是長方體，并適宜于楔住刀具連接器16的止動件27。
上滑塊20包括底面60、頂面62、前壁64、后壁66、豎壁67以及相互平行的側(cè)壁68。容納凸輪軸22用的圓柱形孔70也垂直延伸穿過上滑塊20。
沿上滑塊20的全寬取去前壁64上自頂面62至臺階72的部分，因而在上滑塊20的前壁64上形成了一個臺階72。此臺階72具有一個凹口，當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)10合攏、鎖緊時，所述凹口能容納下滑塊18的肩部38。內(nèi)壁74自臺階72朝底面60向下向內(nèi)延伸至豎壁67，與圓柱形孔70的軸線呈一個角度。
在臺階72上有一個凹槽76，它為止動件27的頸部54提供間隙。在內(nèi)壁74上還設(shè)有一個與孔70的軸線呈α角的腔75，以便與止動件27的錐形夾緊表面56相嚙合。腔75的α角與下滑塊內(nèi)壁40上的腔43的α角相對應(yīng)。在上滑塊上還有一個水平孔29，此孔從后壁66開始，延伸至圓柱形孔70中，以便容納傳動銷24。傳動銷24可滑動地安裝在水平孔29中，與凸輪軸22嚙合。在豎壁67上固定著一個彈性頂頭78，它與止動件27的內(nèi)壁上的凹孔相嚙合，還可在置換期間用來釋放工具連接器16(見圖4)。
在上面描述的實施例中，上滑塊20、下滑塊18的結(jié)構(gòu)基本上為長方體。顯然，在不違背本發(fā)明原理的情況下，上、下滑塊也可以是其它形狀，例如呈圓柱形。當(dāng)采用圓柱形滑塊時，刀具夾緊部件14的空腔12必須改變形狀，使它與所述圓柱形滑塊相符。此外，上、下滑塊的外廓和空腔12的內(nèi)壁必須增加鎖定裝置，例如鍵和鍵槽，以防止在凸輪軸22旋轉(zhuǎn)、傳動上、下滑塊進(jìn)行軸向運(yùn)動時，上、下滑塊在空腔12內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動。
在圖2中，特別是在畫出凸輪軸22的凸輪展開圖的圖3中，介紹了凸輪軸22的細(xì)部。
在這個最佳實施例中，凸輪軸22為圓柱形，其軸線為80，外表面為82。在凸輪軸22的外表面82上設(shè)有形狀彼此對稱的上槽44和下槽46。所述槽44、46的寬度足以容納傳動銷24、25的直徑。上、下槽相對于軸線80做成三個具有不同角度的區(qū)域，因而使上、下滑塊的軸向移動形成三個不同的區(qū)段。第一區(qū)段47與凸輪軸22的軸線80基本垂直，它的作用是拆開已從刀具夾緊部件14中取出的夾緊機(jī)構(gòu)10。為達(dá)此目的，將第一區(qū)段47做成斜坡，此斜坡自凸輪軸22的外表面82的槽44、46上標(biāo)有數(shù)字“1”的點開始，至槽44、46的標(biāo)有數(shù)字“2”的工作深度“d”處結(jié)束。為了拆開夾緊機(jī)構(gòu)10，先將其從刀具夾緊部件14中取出，然后逆時針轉(zhuǎn)動凸輪軸22，傳動銷24、25就沿著第一區(qū)段的斜坡，自上、下滑塊各自的銷孔中頂出。
第二區(qū)段48的作用是只須凸輪軸22作很少的轉(zhuǎn)動，就能迅速地推動滑塊18、20作相向或相背的位移。在這個最佳實施例中，槽44和46的第二區(qū)段48與垂直于凸輪軸22的軸線80的平面的夾角為10°至60°。第二區(qū)段48大致占有凸輪軸45度的轉(zhuǎn)角，滑塊的軸向推動率是凸輪軸每轉(zhuǎn)動1度0.003英寸。
第三區(qū)段49亦稱慢行區(qū)段，在這個區(qū)段中，刀具連接器16受軸向拉動，止動件27被夾緊。在這個最佳實施例中，槽44和46的第三區(qū)段49與垂直于凸輪軸22的軸線80的平面的夾角為1°至10°，最好為4°至8°。第三區(qū)段49大致占有凸輪軸160度的轉(zhuǎn)角，滑塊的軸向推動率是凸輪軸每轉(zhuǎn)動1度0.0006英寸。
顯然，在不違背本發(fā)明的原理以及不損害其主要優(yōu)點的情況下，各個區(qū)段的斜度和占有的轉(zhuǎn)角可以進(jìn)行變動。
再看圖2，傳動銷24、25的形狀為圓柱體，并具有足夠大的直徑，因此能分別在上、下滑塊的水平孔29、26中形成精確的滑動配合。傳動銷的長度L必須大于水平孔26、29的長度，最好是近似等于凸輪軸22的槽深d和所述水平孔長度之和。
在另一個最佳實施例中，將傳動銷24、25的端部加工成扁平狀，以增加保持力，即增加傳動銷24、25與槽44、46之間的滑動摩擦力，從而在上、下滑塊20、18與止動件27嚙合之后阻止凸輪軸22脫離。
圖4是本發(fā)明的局部剖視圖，描述夾緊機(jī)構(gòu)10處于鎖緊位置的情況，可以看出，止動件27被可靠地固定在此夾緊機(jī)構(gòu)10的上滑塊20和下滑塊18之間，凸輪軸22在上滑塊20和下滑塊18之間延伸，而且傳動銷24、25與凸輪軸22的槽44、46處于嚙合狀態(tài)。
圖1和圖4分別畫出了夾緊機(jī)構(gòu)10的釋放及鎖緊狀態(tài)，因此，參看這兩張圖可最清楚地了解夾緊機(jī)構(gòu)10的工作情況。首先參看圖1，圖中所畫的是刀具夾緊部件14中的夾緊機(jī)構(gòu)10處于釋放狀態(tài)。可以看出，夾緊機(jī)構(gòu)10可在夾緊部件14的空腔12中自由浮動，即可在空腔12內(nèi)伸縮。本發(fā)明的這個自由浮動特點，能保證夾緊機(jī)構(gòu)10上、下滑塊之間的旋轉(zhuǎn)刀具連接器16的止動件27簡單而又迅速地對中。
為了緊固刀具夾緊部件14中的刀具連接器16，將一個適用的器械(未畫出)插入凸輪軸22的轉(zhuǎn)動裝置84中，并對此凸輪軸施加一個扭矩。由于傳動銷24、25沿著凸輪軸22的上、下槽44、46滑動，所以轉(zhuǎn)動凸輪軸就使上、下軸20、18產(chǎn)生軸向位移。
當(dāng)傳動銷24、25沿著所述上、下槽44、46的第二區(qū)段48滑動時，上、下滑塊就迅速地接近安裝在刀具連接器16上的止動件27。而當(dāng)傳動銷24、25進(jìn)入第三區(qū)段49時，下滑塊18的內(nèi)壁40開始楔住止動件27的錐形夾緊表面56。與此同時，或幾乎與此同時，上滑塊20的內(nèi)壁74也開始楔住止動件27的錐形夾緊表面56。然后，隨著凸輪軸22的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，傳動銷繼續(xù)同時拉動上、下滑塊，在此同時，內(nèi)壁40、74的腔43、75的表面相對于止動件27的錐形表面56的楔緊作用，以及前壁32、64相對于空腔12的內(nèi)壁11的楔緊作用，將位于刀具夾緊部件14的孔17內(nèi)部的刀具連接器16軸向拉動并鎖緊。繼續(xù)轉(zhuǎn)動凸輪軸22使上、下滑塊環(huán)繞錐形夾緊表面56夾緊止動件27。與此同時，彈性頂頭78進(jìn)入止動件27內(nèi)端面上的凹孔中。必須注意到，這時在止動件27的肩部52和上、下滑塊20、18的前壁64、32之間仍分別保留著間隙。此外，在止動件27的末梢58和豎壁67之間也保留著間隙。即使在連接器完全裝畢的狀態(tài)，在止動件27的頸部54和肩部38與臺階72的凹槽76、42之間仍分別保留著間隙，而這時止動件27的錐形表面56卻分別與上、下滑塊的腔75、43的表面配合在一起。
最后，取出刀具連接器16的方法是，沿相反方向轉(zhuǎn)動凸輪軸22，使上、下滑塊產(chǎn)生相反方向的軸向移動。
當(dāng)驅(qū)動上、下滑塊分離時，嵌入止動件27末梢58的上滑塊彈性頂頭78使旋轉(zhuǎn)刀具連接器16產(chǎn)生少量的軸向移動，這一微小的“沖擊”使刀具連接器16的外表面基本上與孔17的內(nèi)表面脫開，因此很容易從刀具夾緊部件14中將此連接器取出。
作為本發(fā)明的最佳實施例應(yīng)考慮的問題，已在上文中加以介紹。但本發(fā)明不受上述最佳實施例限制，在不違背本發(fā)明的原理和不損害它的主要優(yōu)點的情況下可以作出許多變化，而這些變化均未越出所附權(quán)利要求
的范圍。
權(quán)利要求
1.一個固定和鎖緊在刀具夾緊部件內(nèi)的刀具連接器用的夾緊裝置，包括適于與該刀具連接嚙合的一個上滑塊和一個下滑塊；一個與所述上滑塊相配合的第一傳動裝置；一個與所述下滑塊相配合的第二傳動裝置；與所述上、下滑塊相配合的一個凸輪裝置，它具有一根軸線，并包括與所述傳動裝置嚙合的裝置，以便推動所述的滑塊沿著凸輪裝置的軸線移動，從而固定和鎖緊在刀具夾緊部件內(nèi)的刀具連接器；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的夾緊裝置，其特征為，所述下滑塊的結(jié)構(gòu)通常為長方體，長方體上有一個底面、一個頂面、相對的平行側(cè)壁、一個后壁和一個前壁，所述前壁向頂面上方延伸，形成一個肩部和一個傾斜內(nèi)壁，此處肩部用于嚙合和固緊安裝在刀具連接器上的一個止動件，而傾斜內(nèi)壁從肩部開始向下延伸至所述頂面，這個下滑塊還包括一個垂直延伸穿過頂面和底面的圓柱形孔，以便容納所述的凸輪裝置，并且，所述后壁包括一個穿透的水平孔，以使容納嚙合凸輪裝置用的第二傳動裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的夾緊裝置，其特征為，所述上滑塊的結(jié)構(gòu)通常為長方體，長方體上有一個底面、一個頂面、相對的平行側(cè)壁、一個后壁和一個前壁，所述前壁取掉一部分，因而形成一個臺階和一個傾斜內(nèi)壁，此處臺階用于嚙合和固緊安裝在刀具連接器上的一個止動件，而傾斜內(nèi)壁從臺階開始延伸至豎壁，這個上滑塊包括一個垂直延伸穿過頂面和底面的圓柱形孔，以便容納所述的凸輪裝置，并且，所述后壁包括一個穿透的水平孔，以便容納嚙合凸輪裝置用的第一傳動裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的夾緊裝置，其特征為，所述凸輪裝置是一根圓柱形桿，它可滑動地安裝在所述上、下滑塊的圓柱形孔內(nèi)，并具有一根軸線、一個外表面和一個轉(zhuǎn)動裝置，所述推動用的裝置包括兩個在所述外表面上加工出的形狀彼此對稱的類似螺旋形的槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的夾緊裝置，其特征為，相對于所述圓柱形桿的軸線而言，所述的每個槽都加工成具有三個不同角度的區(qū)域，因而形成了裝配區(qū)段、快推區(qū)段和慢行區(qū)段。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的夾緊裝置，其特征為，所述槽的裝配區(qū)段基本上垂直于圓柱形桿的軸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的夾緊裝置，的特征為，所述的垂直于凸輪軸的軸線的平面與所述的槽的快推區(qū)段之間的夾角為10°至60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的夾緊裝置，其特征為，所述的垂直于凸輪軸的軸線的平面與所述的槽的慢行區(qū)段之間的夾角為1°至10°。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的夾緊裝置，其特征為，較小的夾角是4°至8°。
10.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的夾緊裝置，其特征為，所述的第一、第二傳動裝置是圓柱形銷，它們可滑動地安裝在延伸穿過上、下滑塊后壁的水平孔中，以便與所述圓柱形桿的類似螺旋形的槽相嚙合。
11.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的夾緊裝置，其特征為，所述下滑塊的肩部包括一個腔，它用來與刀具連接器的止動件的一個錐形表面相嚙合。
12.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的夾緊裝置，其特征為，所述上滑塊的臺階包括一個腔，它用來與刀具連接器的止動件的一個錐形表面相嚙合。
13.一個固定和鎖緊在刀具夾緊部件內(nèi)的刀具連接器用的夾緊裝置，包括適于與該刀具連接器嚙合的一個上滑塊和一個下滑塊，每個滑塊都包括一個垂直延伸穿過的圓柱形孔一個第一圓柱銷，它可滑動地安裝在所述上滑塊的一個壁中;一個第二圓柱銷，它可滑動地安裝在所述下滑塊的一個壁中;一根凸輪軸，它安裝在所述上、下滑塊的圓柱形孔中，具有一根軸線，并包括一個用來同時與所述第一圓柱銷、第二圓柱銷嚙合的裝置，以便沿著所述凸輪軸的軸線推動上、下滑塊，達(dá)到鎖緊或放松刀具夾緊部件內(nèi)的刀具連接器的目的。
專利摘要
本發(fā)明提供一種快速、可靠地將旋轉(zhuǎn)刀具連接器固定在刀具夾緊部件上的夾緊裝置，此裝置適宜于半自動或自動的刀具轉(zhuǎn)換操作，大大縮短了機(jī)床的停機(jī)時間。
文檔編號B23B31/107GK87106927SQ87106927
公開日1988年4月27日 申請日期1987年10月8日
發(fā)明者沃特·哈羅德·凱姆 申請人:通用電子公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan