CN100515627C - 夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于夹紧刀具的夹紧装置，其具有底盘(1)，在底盘(1)中设有一个用于待夹紧的刀具(W)的刀柄的中心插口(2)，并且设有一个围绕插口(2)的圆环形的阻尼空腔(3)或设有多个围绕插口(2)彼此分散设置并含有填料的阻尼空腔(3)，其中，每个阻尼空腔(3)向着卡盘(1)的刀具侧端面(1a)敞开。按照发明的夹紧装置的特征在于，每一个阻尼空腔(3)的敞开的末端都能够通过盖子(5)至少部分地封闭起来，盖子(5)从敞开的端面插入各个阻尼空腔(3)中并且被固定在阻尼空腔(3)中。

Description

夹紧装置
技术领域
本发明涉及一种用于夹紧刀具的夹紧装置，其具有底盘，在底盘中设有一个用于待夹紧的刀具的刀杆的中心插口，并且设有一个围绕插口的圆环形的阻尼空腔或设有多个围绕插口彼此分散设置并含有填料的阻尼空腔，其中，每个阻尼空腔向着底盘的刀具侧端面敞开。
背景技术
此类夹紧装置例如在WO 00/76703中已经有所公开，它的作用在于把刀具的刀杆例如钻头刀杆或铣刀刀杆固定在对应机床的工作主轴上。为了夹紧较小的刀具而特别设置了这类夹紧装置。
在WO 00/76703中公开的夹紧装置中通过热压配合夹紧刀具。它在这里从原理上讲由金属制成的底盘形成，底盘拥有一个用于夹紧刀具的刀杆的中心插口。其中，插口直径应按照下述测量，即插口直径比刀具刀杆的直径略小。为了夹紧刀具而让底盘至少在插口区域中被加热，直到插口被热膨胀到刀具刀杆能够被插入插口为止。伴随着最后的冷却使得插口再次被缩小，从而使得刀具刀杆在插口中通过压配合或热压配合得以固定。
替代地可以设置其它夹紧机械装置。可以考虑例如在专利申请DE198 27 101 C1以及DE 198 34 739 A1中描述的所谓摩擦夹盘式夹紧机械装置。
这类夹紧装置在实践中完全经的起考验。由于刀头的硬性夹紧而使得在使用中会出现辗压效应，辗压作用会导致刀具的全金属刀杆的断裂。出于这一原因在WO 00/76703中公开了一种围绕插口呈圆环形的阻尼空腔、或者围绕插口设置彼此分散分布并设有填料的多个阻尼空腔。通过这种设计能够使得刀具刀头的夹紧“变软”并产生下述结果，即排除或尽可能地避免了由于刀头的硬性夹紧而出现的能够导致刀具断裂的“万向节效应”。
缺点在于，在阻尼空腔中会积累削屑等等。由于削屑等等的积累在阻尼空腔中是不均匀的，所以削屑的积累必然会导致出现不平衡度，不平衡度在机床的部分高转速情况中是有害的。另外的目标是进一步改善阻尼特性，其中，静态的底盘刚度或夹紧装置的刚度当然应该得以保持。
发明内容
因此，本发明的任务是，设计一种开始所提及的夹紧装置，使得不平衡度在本质上得以避免，另外使得夹紧装置的阻尼特性在保留静态的底盘刚度的基础上得以改善。
这一任务将按照发明通过下述来解决，即每一个阻尼空腔的敞开末端都能通过一个盖子至少部分封闭，盖子从敞开的端面插入各个阻尼空腔中并且被固定在阻尼空腔中。其中，本发明需要考虑的是，让阻尼空腔至少部分地被封闭，从而抵抗削屑等等的进入。为了在此期间尽可能地小地影响夹紧装置的膨胀特性以及刚性，为每个阻尼空腔都分配了一个单独的盖子并使得盖子在所属的阻尼空腔内部得以固定。
根据本发明的一个优选实施例使得每一个盖子在这里都被按照下述内容而设置并固定在所属的阻尼空腔中，即夹紧装置的静态的刚度在本质上不受影响。
因为静态刚度在本质上通过存留在阻尼空腔之间的底盘材料而得以确定，所以夹紧装置的静态刚度在实际中不受影响，从而当围绕插口设有多个单独的阻尼空腔的时候能够实现特别好的效应。当然还有可能的是把单独的盖子通过窄的连接隔梁连接起来并在底盘的端面中设置相符的环形槽，连接隔梁能够被安置在环形槽中。在利用通过这种连接隔梁而形成的盖子的连接进行安装的时候，这种连接是有好处的。
当替代多个单独的阻尼空腔而只设有唯一一个圆环形围绕插口的阻尼空腔时，应该采取有利的措施，从而避免圆环形的盖子对静态刚度的影响。例如在盖子圆周方向上可以设置盖子的分节。
在本发明的另外一种结构中，每个盖子都作为阻尼空腔而形成并且被挂在所属的阻尼空腔中并能够自由地振动。举例来讲可以实现的是，盖子能够在所属的阻尼空腔中各自通过至少一个O形环或多个O形环而能够自由振动地得以保持。对于本发明的这一实施例需要考虑的是，针对在刀具夹紧的最外侧的区域中、即在工作中出现最大振动速度的地方设置阻尼，确切地说是通过阻尼元件来设置阻尼，阻尼元件在阻尼空腔中振动，也就是说它被装有弹性弹簧并带有空隙，如此一来便能够使得在阻尼元件(阻尼元件在这里被设为盖子却不需要必须拥有闭合功能)与底盘之间发生相对运动。其中，按照发明的夹紧装置表现为多质量振动器，它的阻尼特性能够通过应用不同的阻尼元件而发生变化并产生下述结果，即能够减弱到最不相同的频率上并因此而使得夹紧装置的固有频率得到调整。通过改变阻尼元件的长度L(在夹紧装置的轴向上观察)能够调整阻尼稳定。在这里，较小的长度L会产生较低的阻尼，同时，较大的长度L会产生较高的阻尼。底盘内部位置的变化同样也能导致阻尼的变化。在这里，阻尼元件在夹紧装置中被推入的越深，阻尼就越低。其它的影响因素通过阻尼元件的材料密度以及应用不同刚度和数量的阻尼元件而显现出来。实验证明，只需有较小的阻尼质量就能实现较好的结果。在此，较小的质量对于旋转的系统来讲是重要的，因为伴随加速和制动而出现的惯性力能够被保持得较小。
当应用O形环的时候，为了把盖子或阻尼元件固定在阻尼空腔中，可以在盖子的侧壁和/或所属阻尼空腔的侧壁中设置用来容纳O形环的槽。另外具有益处的是，让盖子在阻尼空腔中通过形状封闭的连接或摩擦封闭的连接而确保不会脱落。为了形成这样的形状封闭连接，根据一个优选实施例而做了下述设置，即设置了在盖子上弹性地向外伸出的卡槽元件，并且在所属的阻尼空腔中设置了用于卡槽元件的匹配的凹槽。在这种情况下，优选设置在盖子的相对侧面上的卡槽元件能够弹性地啮合到底盘一侧的凹槽中并且在需要松开的时候能够被弹性地向内按压。
附图说明
关于本发明的其它优选实施例请参照后面的附图描述。在附图中：
图1是夹紧装置实施例的纵向截面，其中，夹紧装置按照发明具有肾形阻尼空腔的夹紧装置；
图2是夹紧装置沿图1中的线II-II切开的横截面；
图3是用来封闭如图1与图2所示夹紧装置阻尼空腔的盖子的远景视图；
图4是图3的盖子的主视图；
图5是图3的盖子的俯视图；
图6是图3的盖子的侧视图；
图7是另一种夹紧装置实施例的纵向截面，其中，夹紧装置按照发明具有肾形阻尼空腔的夹紧装置；
图8是图7的夹紧装置的俯视图；
图9是一种夹紧装置实施例的纵向截面，其中，夹紧装置按照发明具有轴向的阻尼圆孔；
图10是图9的夹紧装置的俯视图；
图11是另一种夹紧装置实施例的纵向截面，其中，夹紧装置按照发明具有一个围绕插口呈圆环形的阻尼空腔；以及
图12是图11的夹盘的俯视图。
具体实施方式
在图1与图2中展示的是按照前述发明的夹紧装置的第一实施例的纵剖面图，用来夹紧刀具的夹紧装置在这里可以被设为夹盘，也可以例如直接集成到机床的工作主轴中。夹盘包含一个底盘1，底盘1由硬质的材料例如钢铁制成，底盘1在它的末端区域拥有一个中心插口2，插口2用于待夹紧刀具W的圆柱形刀杆例如钻头刀杆或铣刀刀杆。底盘1在它的另外一个末端区域按照已知方法拥有一个切削位置以用来将刀杆夹紧到机床工作主轴中。
在底盘1中围绕插口2均匀分散地设置了三个阻尼空腔3。阻尼空腔3向着刀具侧的底盘1端面敞开并形成近似肾形，其中，阻尼空腔3插口侧的轮廓与插口2的直径相匹配。通过阻尼空腔3可以使得底盘1在夹紧位置的区域中变软，从而减弱在工作中出现的振动。
从现在起，按照发明作下述设置，即阻尼空腔3的敞开末端各自通过一个盖子5被封闭，盖子从敞开的端面插入各个阻尼空腔3中并且被固定在阻尼空腔3中。从图1至图6中能够很好地识别出，盖子5拥有与阻尼空腔3相配的肾形状并且在阻尼空腔3中以力封闭以及形状封闭的形式保持。此外，比阻尼空腔3略小的盖子5还拥有两个向外突出的环绕的隆起物6，盖子5连同隆起物6一起在阻尼空腔3的侧壁上形成力封闭的结构。此外，每个盖子5在肾形状的纵向上彼此相对的末端区域上设有向外突出的卡槽元件7，卡槽元件7含有定位横档7a，它们能够与匹配的凹槽8在所属阻尼空腔3的侧壁中啮合，从而使得盖子5被固定在阻尼空腔3中。其中，为了安装或拆下盖子5，卡槽元件7被可移动地保持在盖子主体5a上并且能够被弹性地移入盖子主体5a的凹槽9中。在所示实施例中，卡槽元件7在盖子主体5a上模制并且通过固体活节5b与其相连。
图7与图8展示了按照发明的夹紧装置的第二个实施例，夹紧装置在本质上与前述实施例相符。本质的区别在于，在盖子5上环绕的隆起物6可以被O形环4替代，它们一部分被置于盖子侧壁中的对应环槽中，另外一部分被置于阻尼空腔中。换句话说，在这两种实施例中的盖子5通过O形环4弹性地挂在阻尼空腔3中，并且因为(正如先前所述那样)盖子5在阻尼空腔3中设有间隙，所以它们能够在阻尼空腔3中自由振动。
在这一实施例中，盖子5构成了能够相对于底盘1相对运动的阻尼元件。其中，按照发明的夹紧装置表现为多质量振动器，其阻尼特性能够通过应用不同的阻尼元件而发生变化并产生下述结果，即能够减弱到最不相同的频率上并因此而使得夹紧装置的固有频率得到调整。通过改变设置在盖子5上的阻尼元件的长度L(在夹盘的轴向上观察)能够调整阻尼稳定。在这里，较小的长度L会产生较低的阻尼，同时，较大的长度L会产生较高的阻尼。底盘1内部的位置的变化同样也能导致阻尼的变化。在这里，阻尼元件在夹紧装置中被推入的越深，阻尼就越低。其它的影响因素通过阻尼元件的材料密度以及应用不同刚度和数量的阻尼元件而显现出来。
同时，阻尼被定向地实施在刀具夹紧装置外面的区域中，在工作中的最大振动速度出现在该区域中。
图9与图10展示的是本发明的第三实施例。该实施例与先前图7与图8所阐述的第二实施例相符，唯一的区别在于，代替三个肾形阻尼空腔3，围绕插口2分散地设置了五个阻尼空腔3，并且盖子5也被相应地设置为圆形。
最后，在图11与图12所述的本发明的实施例中设有唯一一个围绕插口2呈圆环形的阻尼空腔3，并且盖子5也被相应的设为环形。

Claims (6)

1.一种用于夹紧刀具的夹紧装置，其具有底盘(1)，在底盘(1)中设有一个用于待夹紧的刀具(W)的刀柄的中心插口(2)以及一个围绕插口(2)的圆环形的阻尼空腔(3)或者多个围绕插口(2)彼此分散设置并含有填料的阻尼空腔(3)，其中，每个阻尼空腔(3)向着底盘(1)的刀具侧端面(1a)敞开，其特征在于，每一个阻尼空腔(3)的敞开末端都由盖子(5)至少部分地封闭，盖子(5)从敞开的端面插入各个阻尼空腔(3)中并且被固定在阻尼空腔(3)中，其中每个盖子(5)都被构造为阻尼元件并且被自由振动地挂在所属阻尼空腔(3)中。
2.按照权利要求1所述的夹紧装置，其中，每个盖子(5)都被这样设置并固定在所属的阻尼空腔(3)中，即底盘(1)的静态刚度基本上不会被损害。
3.按照权利要求1所述的夹紧装置，其中，每个盖子(5)都通过至少一个O形环(4)被振动地保持在所属的阻尼空腔(3)中。
4.按照权利要求3所述的夹紧装置，其中，在盖子(5)的侧壁和/或所属阻尼空腔(3)的侧壁中设有用于容纳O形环(4)的槽。
5.按照前述权利要求之一所述的夹紧装置，其中，每个盖子(5)都通过形状封闭的连接而被保持在所属的阻尼空腔(3)中。
6.按照权利要求5所述的夹紧装置，其中，在盖子(5)上弹性地设置了向外伸出的卡槽元件(7)，并且在所属的阻尼空腔(3)中设置了用于卡槽元件(7)的匹配的凹槽(8)。
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