CN101356033B - 用于将切削刀具或工件可拆卸地固定到机床上的卡盘 - Google Patents

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Abstract

一种用来夹紧物品的卡盘具有容纳部分，该容纳部分包括具有纵向轴线L和容纳孔内表面的容纳孔。夹紧套筒被容纳在容纳孔中，并在释放位置和固定位置之间可以旋转。该夹紧套筒具有径向向外朝向的起伏的夹紧表面，该夹紧表面具有一个或多个夹紧段，每个夹紧段均具有位于槽和顶部之间的斜面，以及位于该顶部另一侧之上的凹陷。在容纳孔中旋转夹紧套筒导致与每个夹紧段相关联的一个或多个滚柱与起伏的夹紧表面协同从而实现物品的释放和固定。

Description

用于将切削刀具或工件可拆卸地固定到机床上的卡盘
技术领域
本发明公开涉及一种卡盘，且更具体地涉及用来可释放地将切削刀具或工件固定到机床上的卡盘。
背景技术
卡盘用来将切削刀具或工件可拆卸地固定到机床(如金属切削机床)上。如本领域中众所周知，卡盘通常具有安装部分，该安装部分适合于在机床中可释放地夹紧，以及容纳部分，其可释放地夹持切削刀具或工件。
授予Dodge的美国专利No.2,039,149公开了一种单向离合器(一种超越离合器，或自由轮离合器)，其将驱动构件联接到受驱构件上，采用从滑动或滚动负载释放的滚柱，具有由油膜进一步填充的极小的间隙。该超越离合器包括内部部件和外部部件，一系列楔形块，每个块在其一面上具有圆柱形表面，该圆柱形表面适合于与所述部件中的一个部件强制形成摩擦的接合，并在其相反的一面具有楔形表面，对应的一系列滚柱中的每个滚柱均布置在另一个所述部件和所述块中的一个块的楔形表面之间，以及用来将所述滚柱从所述块推开的机构(即弹簧)，所述机构独立于所述块。
当该单向离合器没有负载地停止不动时，所有的零件(即，同轴部件，楔形块，滚柱和弹簧)都紧密地保持接合。但是，当施加超越负载时，弹簧在超越负载的拖曳下被盘绕，该超越负载直接对弹簧的力产生反作用，从而在静止状态下使由弹簧施加的负载倒退，并减小弹簧负载，直至达成力的平衡。此外，当超越开始时，注入油以在所述部件中的一个部件(楔形块的圆柱形表面被强制推入该部件)上形成 油膜，从而减小摩擦负载。当施加驱动负载时产生反作用，即，楔形块上的压力增加，将油膜通过形成在楔形块圆柱形表面上的油槽挤出，且楔形块摩擦地与所述部件中的一个部件接合。
授予Hopkins和Cooper的英国专利No.921,522公开了一种用来固定工件(如圆形截面棒)的卡盘。该卡盘包括通常为圆柱形的管状部件，其纵向地开槽以限定至少三个卡爪。在圆柱形管状部件上安装有同心的外部套管。该圆柱形管状部件具有在每个卡爪的外部卡爪面上形成的偏心表面。外部套管在其内套管面上具有径向向内突出的凸轮。当套筒相对该圆柱形管状部件旋转时，套管的凸轮在每个卡爪的偏心表面上滑动，将每个卡爪径向向内地推动，并从而对容纳在圆柱形管状部件中的圆形截面棒施加夹持力。
授予Cook的美国专利No.4,808,049公开了用在机床上的卡盘。卡盘具有槽式套爪，该套爪呈现成型的外表面，该外表面包括沿圆周围绕该槽式套爪布置的多个外部凸轮表面段。每个外部凸轮表面段均相对该卡盘和槽式套爪的中心轴线名义上一致地从较小的半径增长成较大的半径。槽式套爪和刀具卡盘架的紧固套筒配合，该紧固套筒具有与该外部凸轮表面段的数量和轮廓互补的内部凸轮表面段。该紧固套筒相对槽式套爪的选择性转动导致该互补内部凸轮表面段和外部凸轮表面段的选择性接合，从而推动该槽式套爪对切削刀具的刀具柄施加夹持力。
授予Toda的美国专利6,131,916公开了一种卡盘，其包括安装底座，和从该底座的前表面中心突出的整体曲轴，并在该整体曲轴外部周缘表面上具有锥形表面。在突出的轴中形成有孔，该孔具有固定部分和要被施加压力的压力部分。固定部分和压力部分交替地布置，且固定部分位于沿该突出轴内表面等距隔开的多个位置。每个固定部分均具有从该孔的中心开始的较短的半径。要被施加压力的部分位于固定部分之间，并具有从该孔的中心开始的较长的半径。在突出轴的外面可拆卸地装有旋转圆筒，并且在该旋转圆筒内布置有一组滚柱，使 得这组滚柱的轴线与旋转圆筒的轴线成一条直线，并由适当的机构支撑。当旋转圆筒旋转并移动时，与突出轴的外部周缘表面形成周缘接触的滚柱对压力部分进行按压和压缩。因此，由于压力部分的按压和压缩，固定部分在圆周方向上被张开(释放)。结果是，孔的不规则形状变成理想的圆形，便于将刀具的近侧部分插入此刻为理想圆形的孔。在将刀具的近侧部分插进卡盘之后，旋转圆筒从突出轴的长直径部分向短直径部分旋转并移动。从而，滚柱组停止对压力部分施压。因此，固定部分不张开。孔中刀具的近侧部分由固定部分固定，固定部分现在恢复了其初始形状。当刀具固定在卡盘中时，旋转圆筒从突出轴上卸下。为了将刀具从突出轴上卸下，要再次使用旋转圆筒来按压并压缩压力部分以在圆周方向张开固定部分。结果是，在夹紧位置孔的不规则形状恢复成释放位置的理想圆形，便于将刀具的近侧部分从此刻为理想圆形的孔中取出。
本发明公开的一个目的是提供一种改进的卡盘。此目的通过根据权利要求的主题而实现。
发明内容
一方面，本发明致力于一种用于将切削刀具或工件可拆卸地固定到机床上的的卡盘。该卡盘包括容纳部分，夹紧套筒和至少一个滚柱。容纳部分包括容纳孔，该孔具有纵向轴线L和容纳孔表面。夹紧套筒被容纳在容纳孔中，并可以在释放位置和固定位置之间旋转。夹紧套筒包括具有至少一个夹紧段的起伏(contoured)的夹紧表面。夹紧段包括位于槽和顶部之间的第一斜面，以及位于顶部和凹陷之间的第二斜面，其中，槽，顶部和凹陷离纵向轴线L分别处于槽距离DT，顶部距离DC和凹陷距离DD处，其中DT＜DD＜DC。至少一个滚柱容纳在容纳孔表面和起伏的夹紧表面之间。当夹紧套筒位于固定位置时，所述一个或多个滚柱的第一滚柱容纳在凹陷中，并且至少一个剩余的滚柱抵靠着起伏的夹紧表面施加径向向内指向的力。当夹紧套筒位于释放位置时，所述第一滚柱未容纳在凹陷中。所述卡盘还包括圆柱形的滚柱保持架，所述滚柱保持架位于所述容纳孔表面和所述夹紧套筒之间，所述圆柱形的滚柱保持架具有至少一个通槽，所述一个或多个滚柱容纳在所述通槽中。
通常，当夹紧套筒位于释放位置时，第一滚柱靠近槽。
更通常地，当夹紧套筒从释放位置向固定位置旋转时，第一滚柱沿第一斜面前进，越过顶部并进入凹陷。
根据优选实施例，容纳孔和夹紧套筒均为圆柱形。
优选地所述一个或多个滚柱中的至少一个滚柱抵靠着该容纳孔施加径向向外指向的力。
根据一个优选实施例，卡盘包括位于容纳孔表面和夹紧套筒之间的圆柱形的滚柱保持架，该圆柱形的滚柱保持架具有至少一个通槽，一个或多个滚柱容纳在所述通槽中。
根据某些特殊的应用，该物品为回转机加工刀具。
另一方面，本发明还提供了一种用于将切削刀具或工件可释放地固定在机床上物品的卡盘，包括：容纳部分，其包括具有纵向轴线L和容纳孔表面的容纳孔；夹紧套筒，其容纳在所述容纳孔中，并可在释放位置和固定位置之间旋转，所述夹紧套筒包括起伏的夹紧表面，所述夹紧表面具有至少一个夹紧段，每个所述夹紧段均包括位于槽和顶部之间的第一斜面，以及位于所述顶部和凹陷之间的第二斜面，其中，所述槽、顶部和凹陷离所述纵向轴线L分别处于槽距离DT、顶部距离DC和凹陷距离DD处，其中DT＜DD＜DC；以及与每个夹紧段相关联的一个或多个滚柱，所述一个或多个滚柱容纳在所述容纳孔表面和所述起伏的夹紧表面之间。其中，当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述一个或多个滚柱中的第一滚柱容纳在对应夹紧段的所述凹陷中，并且如果存在的话，所述一个或多个滚柱中的至少一个剩余的滚柱抵靠着所述起伏的夹紧表面而施加沿径向向内指向的力；当所述夹紧套筒位于所述释放位置时，所述第一滚柱不占据所述凹陷；并 且当所述夹紧套筒从所述释放位置向所述固定位置旋转时，所述第一滚柱沿所述第一斜面前进，越过所述顶部，并进入所述凹陷。
附图说明
为了更好地理解本发明，并显示如何在实践中实施相同的方式，现在将参考附图，其中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的卡盘和固定在其中的切削刀具的透视图；
图2部分地用截面图显示了图1中卡盘的侧视图；
图3显示了图1中所见卡盘容纳部分的透视前视图；
图4显示了图2中所示卡盘和切削刀具沿截面线IV-IV的截面图；
图5显示了图1中所示卡盘夹紧机构的分解透视图；
图6显示了图5中所示卡盘夹紧机构的夹紧套筒的前透视图；
图7显示了图6中所示夹紧套筒的后透视图；
图8显示了图5中所示夹紧套筒的侧视图；
图9显示了图5中所示夹紧套筒的横截面，其沿图8中的线IX-IX取出；
图10显示了图9中所示夹紧套筒的细节图；
图11显示了图4中所示卡盘的细节图，其中卡盘处于释放位置；
图12显示了图4中所示卡盘的细节图，其中卡盘处于固定位置；
图13显示了根据本发明的卡盘的另一个实施例的细节横截面，其中该卡盘处于释放位置；
图14显示了图13中所示实施例的细节横截面，其中卡盘处于固定位置；
图15显示了根据本发明的卡盘的又一个实施例的细节横截面，其中卡盘处于释放位置；
图16显示了图15中所示实施例的细节横截面，其中卡盘处于固定位置；
图17显示了根据本发明的又一个实施例的转刀架和固定在其中的切削刀具的透视图；
图18显示了用来固定图17中所示切削刀具的卡盘的透视图；
图19显示了图18中所示卡盘的分解透视图。
具体实施方式
注意图1到图5。根据第一实施例，在整体成型的卡盘的容纳部分34中，卡盘30可释放地固定切削刀具的刀具柄32。切削刀具可为滚切刀具，例如端铣刀，虽然刀具柄可属于其他类型刀具，或者甚至为工件。
卡盘30具有限定前-后方向的纵向轴线L，并且还具有整体成型的后安装部分36，该部分能够可释放地安装在回转式机床中(未显示)。安装部分向前延伸到整体成型的安装凸缘38，而卡盘容纳部分34从该安装凸缘38向前延伸到与纵向轴线L正交的容纳正面40。对于本领域技术人员，该安装部分36和该安装凸缘38的确切形状和操作通常都是已知的。
具有圆柱形容纳表面44的容纳孔42与纵向轴线L同轴地从容纳正面40向后延伸到孔后端46而终止。容纳孔42容纳了夹紧机构48，该夹紧机构具有夹紧套筒50和容纳在圆柱形滚柱保持架54中的多个滚柱52。多个滚柱52及滚柱保持架54布置在夹紧套筒50和孔42的容纳表面44之间。
注意图6和7。夹紧套筒50优选地由单件硬质并有弹性的材料制成，并优选地通过常规金属切削操作来制造。夹紧套筒50平行于纵向轴线L从套筒前端56延伸到套筒后端58。在其中容纳刀具柄32的夹紧通孔60穿过夹紧套筒50，从套筒前端56向套筒后端58与纵向轴线L同轴地延伸。套筒前端56构成套筒头62，该套筒头62相对通常为圆柱形的套筒体64径向向外地突出，而套筒体64从套筒头62向套筒后端58与纵向轴线L同轴地径向向后延伸。套筒头62优选地 可为六角头设计，其具有六角形头正面66，以及平行且相对的六角形头背面68，正面66和背面68都与纵向轴线L正交。夹紧通孔60在套筒孔斜面70处与头正面66相交。头周缘套72具有六个扁平的头支承面74，这些平的支承面平行于纵向轴线在头正面和背面66，68之间延伸。套筒头62设计成由相应成型的扳手(未显示)驱动。虽然在所示实施例中，采用了六角形头62，但可以理解，也可用其他形状的头(以及由此而使用合适的刀具)来代替。
套筒体64具有起伏的夹紧表面76，该夹紧表面76在周缘通道78处和头背面68相交，并平行于纵向轴线L从头背面68向圆柱形套筒后表面80延伸，套筒后表面80从起伏的夹紧表面76向后延伸到套筒后端58而终止。
注意图8和图9。起伏的夹紧表面76具有形成在其上的多个连续且同样的夹紧段82。每个夹紧段82都沿起伏的夹紧表面76平行于纵向轴线L纵向地延伸，并沿圆周位于在前夹紧段82′和在后夹紧段82″之间。每个夹紧段82都由第一止动脊84和第二止动脊84′从侧面相接。在一个实施例中，起伏的夹紧表面76具有六个相同的夹紧段82。由于夹紧段82是相同的，因此将只对一个进行详细描述。此处还应该理解，即使使用了用语“段”，但起伏的夹紧表面76最常见的会具有整体的构架，并包括单一连续表面。
如图10中最佳地看到的，夹紧段82在相邻的止动脊84，84′之间延伸。第一肩部85从第一止动脊84向槽86朝径向向内的方向倾斜。第一斜面88从槽86向顶部90延伸。如图10的实施例所示，该第一斜面88可在超过段82的圆周长度一半的距离上，以渐变的、径向向外指向的倾斜延伸。在一些实施例中，靠近顶部90的第一斜面88的终止部分形态为台95，其具有相对第一斜面88其他部分减小的倾斜度。第二斜面92从顶部90向凹陷94延伸。第三斜面96从凹陷94向第二、邻近的止动脊84′延伸。然后此特征序列对于围绕着夹紧表面76圆周的每个段重复，可以理解这些特征的每一个特征也都延 此表面纵向地延伸。
从以上描述可以看出，槽86位于止动脊84和第一斜面88之间；第一斜面88位于槽86和顶部90之间；且凹陷94形成在顶部90的远侧。槽86，顶部90，凹陷94和止动脊84分别位于与纵向轴线L相隔槽距离DT，顶部距离DC，凹陷距离DD和止动脊距离DS的位置，且槽距离DT小于凹陷距离DD，而凹陷距离DD小于顶部距离DC。止动脊距离DS可等于或大于顶部距离DC。因此，DT＜DD＜DC≤DS。
根据某些优选实施例，且如图4和5中所示，每个夹紧段82都与滚柱对98相关联。滚珠对98的两个滚柱52可相同。相应地，此实施例中的夹紧机构48具有六个滚柱对98。
每个滚柱52均具有实心的整体构造，并且优选地由硬质且并有弹性的材料形成。每个滚柱52均具有沿中心纵向的滚柱轴线R纵向延伸的圆柱形形状。滚柱对98由滚柱保持架54保持彼此隔开。滚柱保持架54具有与纵向轴线L同轴地延伸的通常为圆柱形的形状，并具有保持架内表面100和保持架外表面102。六个相同的，彼此隔开的纵向保持架通槽104在保持架内表面100和保持架外表面102之间径向地延伸，并且轴向地与径向轴线L平行。六个滚柱对98的每个滚柱对均容纳在六个保持架通槽104的一个通槽中，从而使每个滚柱对与相邻的滚柱对98保持隔开。保持架通槽104与滚柱52成一条直线，使得每个滚柱52的纵向滚柱轴线R与卡盘30的纵向轴线L平行。
如图1和2中最好地显示，夹紧机构48容纳在容纳部分34中，套筒体64与纵向轴线L同轴地位于容纳孔42中，且套筒头62相对地从容纳部分34向前突出，使得头背面68接近容纳正面40。如图4中最好地显示，当夹紧机构48位于容纳孔42中时，和每个夹紧段82相关联的滚柱对98被挤压在夹紧段82和容纳表面44之间，保持架内表面100正对着夹紧套筒50的起伏的夹紧表面76且保持架外表面102正对着容纳孔42的容纳表面44。
为了在卡盘30中固定刀具柄32，或从卡盘30释放刀具柄32， 夹紧机构48可相对于容纳部分34在释放位置和固定位置之间旋转。通过使用扳手(未显示)旋转夹紧套筒50的套筒头62，就可实现将夹紧机构48从释放位置旋转到固定位置，且反之亦然。
在释放位置，如图11中最好地显示，每个滚柱对98均位于第一斜面88的有槽一侧。滚柱对98包括引导，或第一滚柱52′和靠近该第一滚柱52′的第二滚柱52″。每个滚柱对98的第二滚柱52″均位于紧邻止动脊84肩部85的槽86处，而滚柱对98的第一滚柱52′则位于远离止动脊84的第二滚柱52″的另一侧。因此，如图11中所示，第一滚柱52′可至少部分地位于邻近槽86的第一斜面88上。夹紧套筒50的夹紧通孔60的尺寸设置成使得在释放位置，刀具柄32可以自由地插进该夹紧通孔或从其中取出。
将夹紧套筒50向固定位置旋转导致夹紧段82相对于该滚柱对98移动。具体而言，当从图11的释放位置向图12的固定位置移动时，夹紧段82朝箭头S的方向移动。结果是，滚柱对98实际上沿第一斜面88朝着从槽86到顶部90的方向前进。在图12的固定位置，每个滚柱对98的第一滚柱52′已经经过顶部90，并且容纳在凹陷94中，位于顶部90和邻近的止动脊84′之间，而滚柱对98的第二滚柱52″还停留在顶峰90上。由于凹陷距离DD和顶部距离DC大于槽距离DT，将夹紧机构48旋转进入固定位置就导致滚柱52沿径向向内地推挤夹紧段82，导致套筒体64缩小且夹紧通孔60收缩，从而将刀具柄32固定在其中。
当夹紧套筒50位于图12的固定位置时，由于第一滚柱52′容纳在凹陷94中，因此它相对于第二滚柱52″轻微地径向朝内。从而，第一滚柱52可稍微松散地保持在凹陷94和容纳表面44之间，因此可完全不施加夹持力(其目的在于，通过占据凹陷94而将夹紧套筒锁定在固定位置)。第二滚柱52″抵靠在夹紧段82的起伏表面的台部分95上施加径向向内指向的力，并且抵靠在容纳部分34的容纳表面上朝径向向外的方向施加力。从而，在图12的实施例中，当第二滚柱52″ 施加压缩力以使夹紧套筒50径向向内地收缩，从而摩擦式地抓住刀具柄32，并施加径向向内的力以使夹紧机构48固定在容纳部分34中时，在第一滚柱52′在没有足够的旋转力来将其从凹陷94移出的情况下，确保夹紧机构48保持在固定位置。
在本公开的其他可能实施例中，不同的卡盘可具有不同的夹紧机构，其具有更少的夹紧段82，例如2，3，4或5个，或具有更多的夹紧段82，例如7，8，9，10个或更多，并且相应地具有更少的滚柱对98，例如2，3，4或5对，或具有更多的滚柱对98，例如7，8，9，10对或更多。
现在注意图13和14，它们分别显示了根据本发明第二实施例的卡盘230的释放位置和夹紧位置。在此第二实施例中，正好一个滚柱，就是说，只有单个滚柱和每个夹紧段相关联。由于卡盘230具有许多和卡盘30相似的特征，因此卡盘230的相似特征在此处在下文中将使用从卡盘30的标号用200转换而来的标号来表示。
卡盘230具有纵向轴线L，其以和卡盘30的纵向轴线L大体上相同的方式被限定。卡盘230的容纳部分234具有与纵向轴线L同轴延伸的容纳孔242。容纳孔242容纳具有夹紧套筒250和滚柱保持架254的夹紧机构248。夹紧套筒250具有形成在其中，并与纵向轴线L同轴地纵向延伸的夹紧通孔260，以及起伏的夹紧表面276，该夹紧表面276具有形成在其上的多个夹紧段282。根据此实施例的一个变型，起伏的夹紧表面276具有六个相同的夹紧段282。
夹紧通孔260具有容纳在其中的刀具柄232。在起伏的夹紧表面276和容纳孔242的容纳表面244之间，以隔开的间隔而容纳着多个滚柱。但是，卡盘230具有与每个夹紧段282相关联的单个滚柱252A，252B，252C等，而卡盘30具有由相同的第一滚柱52′和第二滚柱52″构成的与每个夹紧段82相关联的滚柱对98。因此在此第二实施例中，如图13和14所示，夹紧机构248具有总共六个这种滚柱。
在卡盘230的释放位置，如图13所示，与夹紧段282相关联的 滚柱252A位于夹紧段282的槽286处，便于刀具柄232相对夹紧通孔260的自由插入，定位，或取下。将夹紧套筒250向固定位置旋转导致与夹紧段282相关联的滚柱252A相对于套筒体264在第一斜面288上向夹紧段282的顶部290移动。在该固定位置，如图14最好地显示，滚柱252A已经经过顶部290，并且被容纳在位于顶部290和邻近止动脊284′之间的凹陷294中，从而导致套筒体264缩小，且夹紧通孔260收缩，从而牢固地夹紧刀具柄232。
在此“单滚柱”实施例中，当夹紧套筒250处在图14的固定位置且滚柱252A被容纳在凹陷294中时，滚柱252A朝径向向内的方向推挤凹陷294的底部，并且还朝径向向外的方向推挤容纳表面244。该滚柱252A，由于其占据凹陷294，因此也有助于将夹紧套筒250保持在固定位置。因而，在此实施例中，滚柱252A执行了关于图11和12如上所讨论的“滚柱对”实施例中第一滚柱52′和第二滚柱52″两者的功能。
在本公开的其他可能实施例中，不同的卡盘可具有不同的夹紧机构，其具有更少的夹紧段282，例如2，3，4或5个，或具有更多的夹紧段282，例如7，8，9，10个或更多，并且相应地具有更少的滚柱252，例如2，3，4或5个，或具有更多的滚柱252，例如7，8，9，10个或更多。
现在注意图15和16，它们分别显示了根据本发明又一实施例的卡盘430的释放位置和夹紧位置。由于卡盘430具有许多和卡盘30相似的特征，因此卡盘430的相似特征在此处在下文中将使用从卡盘30的标号用400转换而来的标号来表示。
卡盘430具有纵向轴线L，该纵向轴线L以和卡盘30的纵向轴线L大体上相同的方式被限定。卡盘430的容纳部分434具有与纵向轴线L同轴地延伸的容纳孔442。容纳孔442容纳具有夹紧套筒450的夹紧机构448。夹紧套筒450具有形成在其中，并与纵向轴线L同轴地纵向延伸的夹紧通孔460，以及起伏的夹紧表面476，该夹紧表面476具有形成在其上的多个夹紧段482。根据此实施例的一个变型， 起伏的夹紧表面476具有六个相同的夹紧段482。夹紧通孔460具有容纳在其中的刀具柄432。在起伏的夹紧表面476和容纳孔444的容纳表面442之间以隔开的间隔容纳着多个滚柱452。在某个特定实施例中，布置在滚柱三件套498中的三个滚柱(即第一滚柱452′、第二滚柱452″和第三滚柱452″′)与夹紧套筒450的每个夹紧段482相关联，而卡盘30只有两个滚柱52′，52″布置在与每个夹紧段82相关联的滚柱对98中。相应地，此实施例中的夹紧机构448具有六个滚柱三件套498。与每个夹紧段相关联的三个滚柱452′，452″，452″′可以是相同的。
在卡盘430的释放位置，如图15中所示，与夹紧段482相关联的滚柱三件套498位于第一斜面488的有槽一侧。第三滚柱452″′位于与脊止动件484的肩部485紧邻的槽486处(见图15)，而第二滚柱452″和第一滚柱452′分别位于靠近该第三滚柱452″′的位置。因此，第二滚柱452″和第一滚柱452′可至少部分地位于靠近槽486的第一斜面488上。第一斜面488从槽486延伸至顶部490，从而当处在释放位置时，便于刀具柄432的自由插入、定位或取下。
在固定位置，如图16中最好地显示，第一滚柱452′已经经过顶部490，并被容纳在布置于该顶部490和邻近止动脊484′之间的凹陷494中，而第三滚柱452′″和第二滚柱452″位于夹紧段482的起伏表面的台部分495上，靠近夹紧段482的顶部490。因此，在此“滚柱三件套”实施例中，当第一滚柱452″′容纳在凹陷494中时，该滚柱将夹紧套筒450锁定在合适的位置。同时，第二滚柱452″和第三滚柱452″′施加必需的径向力，以致使夹紧套筒450缩小，并使容纳在形成于夹紧套筒450中的夹紧通孔460中的刀具柄432固定，且协助将夹紧套筒450固定在容纳孔442中。
在本公开的其他可能实施例中，不同的卡盘可具有不同的夹紧机构，其具有更少的夹紧段476，例如2，3，4或5个，或具有更多的夹紧段476，例如7，8，9，10个或更多，并且相应地具有更少的滚柱三件 套448，例如2，3，4或5个，或具有更多的滚柱三件套448，例如75，8，9，10个或更多。
从以上描述可以了解，夹紧段具有与其相关联的一个或更多滚柱。当夹紧套筒位于固定位置时，一个或更多滚柱的第一滚柱容纳在凹陷中，并协助将夹紧套筒锁定在固定位置。在上述实施例中，剩余的滚柱，如果存在的话，都靠近凹陷并协助施加必需的径向力，以固定刀具柄并且还将夹紧套筒保持在容纳孔中(在“单滚柱”实施例中，单独的滚柱也提供此功能)。当夹紧套筒位于释放位置时，该第一滚柱未容纳在凹陷中。最终，当夹紧套筒从释放位置向固定位置旋转时，第一滚柱沿第一斜面前进，越过顶部并进入凹陷。
注意显示了卡盘630的图17到图19。由于卡盘630具有许多和卡盘30相似的特征，因此卡盘630的相似特征此处在下文中将使用从卡盘30的标号用600转换而来的标号来表示。
卡盘630具有纵向轴线L，该轴线L以和卡盘30的纵向轴线L大体上相同的方式被限定，且卡盘630被适应以可释放地将静止切削刀具的刀具柄固定在容纳部分634中。静止的切削刀具例如可为车刀，但其他刀具也可考虑。容纳部分634容纳在安装部分636中，此安装部分可以可释放地安装在机床(如车床)的转刀架720中。转刀架720具有通常为扁平圆盘的形状，具有平行且相对的，通常为圆形的转刀架正面722和转刀架背面(隐藏在图17中)，以及如图17中所示的在两个面之间延伸的圆柱形转刀架周缘表面724。转刀架720中靠近转刀架周缘表面724以阵列形式布置了多个卡盘架726。每个卡盘架726固定一个卡盘。多个卡盘架726可按圆形阵列布置。每个卡盘架726均被构造成来容纳并固定卡盘630的安装部分636。卡盘架726具有通常为截短的圆柱形孔的形状，该形状具有从转刀架正面722向转刀架背面延伸的卡盘架圆柱形壁728。卡盘架圆柱形壁728被限定第一卡盘架壁末端732′和第二卡盘架壁末端732″的平面卡盘支撑730截短，使得卡盘架圆柱形壁728沿大于180°的卡盘架弧度角θ 而沿圆周地从第一卡盘架壁末端732′向第二卡盘架壁末端732″延伸。平面卡盘支撑730从卡盘架726的第二卡盘架壁末端732″向第一卡盘架壁末端732″延伸。平面卡盘支撑730适于防止固定在卡盘架726中的安装部分636相对于其旋转。
如图19所示，安装部分636是细长的棱柱形状，该形状具有在相对且平行的安装正面736和安装背面(隐藏在图19中)之间平行于纵向轴线L纵向地延伸的安装套734。安装套734具有四个大体上一致的安装侧壁738，每个安装侧壁738均大体上垂直于相邻的安装侧壁738。每个安装侧壁738都通过倒圆的安装转角740连接到邻近的安装侧壁738，该安装转角740具有与转刀架720的卡盘架圆柱形壁728的形状和尺寸相对应的转角表面742。
安装部分636具有通常为圆柱形的安装通孔744，该安装通孔744与纵向轴线L同轴地从安装正面736向安装背面延伸。两个隔开的固定螺纹通孔746在构成固定侧壁748的一个安装侧壁738和邻近安装正面736的安装通孔744之间延伸。每个固定螺纹通孔746均容纳螺纹的固定螺丝(未显示)。
容纳部分634具有通常为圆柱形的形状，此形状具有与纵向轴线L同轴地在容纳前端752和容纳后端754之间延伸的容纳周缘套750。具有通常为圆柱形的容纳表面644的容纳孔642与纵向轴线L同轴地穿过容纳部分634从容纳前端752向容纳后端754延伸。在图19所示的实施例中，容纳周缘套750具有四个彼此垂直且周缘隔开的扁平固定平面756，它们平行于纵向轴线L从邻近容纳前端752的前部套部分758向邻近于容纳后端754的后部套部分760延伸，并形成在该容纳周缘套之上。
容纳部分634位于安装通孔744内，一个固定平面756正对着安装螺纹通孔746。当在安装螺纹通孔746中拧紧螺纹安装螺丝(未显示)时，每个安装螺丝的安装螺丝末端(未显示)均压在正对该螺纹通孔的固定平面746上，从而防止容纳部分634相对于安装部分636 旋转。
容纳孔642容纳了夹紧机构648，该夹紧机构具有夹紧套筒650，多个滚柱652以及圆柱形的滚柱保持架654。夹紧机构648的操作大体上和夹紧机构48，248和448的操作相同，因此在此处下文将不做进一步详细描述。当夹紧机构648位于释放位置时，刀具柄632可以自由地插入形成在夹紧机构648的夹紧套筒650中的夹紧通孔660，定位在其中，或从其中释放，该夹紧通孔660的尺寸被设置成便于刀具柄的这种插入或移除。当夹紧机构648位于固定位置时，布置在夹紧套筒650的起伏的夹紧表面676与容纳孔642的圆柱形容纳表面644之间的多个滚柱652使该夹紧套筒650径向向内地缩小，从而导致夹紧通孔630收缩，并将刀具柄632固定在夹紧套筒650中。
当滚柱652使夹紧套筒650径向向内地缩小时，它们也使容纳部分634径向向外地扩张。因为容纳部分634被容纳在安装部分636的安装通孔744中，所以容纳部分634的这种径向向外扩张也迫使安装部分636扩张。当安装部分636被扩张时，倒圆的安装转角740被抵靠着卡盘架圆柱形壁728而沿径向向外推动，使得安装侧壁738中的一个安装侧壁被抵靠着卡盘支撑730推动，从而使卡盘630在转刀架720中居中并定位。从而，夹紧套筒650从释放位置到固定位置的移动将刀具柄632固定在夹紧套筒650中，将夹紧套筒650固定在容纳部分634中，将容纳部分634固定在安装部分636中，并将卡盘630的安装部分636在转刀架720中固定且定位。
根据本公开的一些实施例，起伏的夹紧表面676具有六个相同的夹紧段682(与夹紧段82类似，但是在图19中未显示)。每个夹紧段682均和具有两个相同滚柱652的滚柱对698相关联。因此，此实施例中的夹紧机构648具有六个滚柱对698。
在本公开的其他可能实施例中，不同的卡盘可具有不同的夹紧机构，其具有更少的夹紧段682，例如2，3，4或5个，或具有更多的夹紧段682，例如7，8，9，10个或更多，并且相应地具有更少的滚柱对 698，例如2，3，4或5对，或具有更多的滚柱对698，例如7，8，9，10对或更多。
本发明的其他可能实施例可具有带有夹紧机构变型的不同卡盘。例如夹紧机构可具有和每个夹紧段682关联的单个滚柱652，或者它们可具有布置在和每个夹紧段682相关联的滚柱三件套698中的相同的第一、第二和第三滚柱652′，652″，652″′。也可能有其他数量的滚柱。
虽然本公开以一定的具体程度进行了描述，但是应该理解，在不背离如所附权利要求所要求的本公开的范围的情况下，可对本公开进行变更和修改。

Claims (17)

1.一种用于将切削刀具或工件可释放地固定到机床上的卡盘，包括：
容纳部分，其包括具有纵向轴线L和容纳孔表面的容纳孔；
夹紧套筒，其容纳在所述容纳孔中，并可在释放位置和固定位置之间旋转，所述夹紧套筒包括起伏的夹紧表面，所述夹紧表面具有至少一个夹紧段，所述至少一个夹紧段包括位于槽和顶部之间的第一斜面，以及位于所述顶部和凹陷之间的第二斜面，其中，所述槽、顶部和凹陷离所述纵向轴线L分别处于槽距离DT、顶部距离DC和凹陷距离DD处，其中DT＜DD＜DC；以及
一个或多个滚柱，其与所述至少一个夹紧段相关联，所述一个或多个滚柱容纳在所述容纳孔表面和所述起伏的夹紧表面之间，
其中：
当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述一个或多个滚柱中的第一滚柱容纳在所述凹陷中，并且如果存在的话，至少一个剩余的滚柱抵靠着所述起伏的夹紧表面而施加沿径向向内指向的力；并且
当所述夹紧套筒位于所述释放位置时，所述第一滚柱未容纳在所述凹陷中，
所述卡盘还包括圆柱形的滚柱保持架，所述滚柱保持架位于所述容纳孔表面和所述夹紧套筒之间，所述圆柱形的滚柱保持架具有至少一个通槽，所述一个或多个滚柱容纳在所述通槽中。
2.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
当所述夹紧套筒位于所述释放位置时，所述第一滚柱靠近所述槽。
3.根据权利要求2所述的卡盘，其特征在于：
当所述夹紧套筒从所述释放位置向所述固定位置旋转时，所述第一滚柱沿所述第一斜面前进，越过所述顶部并进入所述凹陷。
4.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
所述容纳孔和所述夹紧套筒均为圆柱形的。
5.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述至少一个剩余的滚柱抵靠着所述容纳孔而施加沿径向向外指向的力。
6.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
所述一个或多个滚柱为圆柱形的，每个滚柱均具有平行于所述纵向轴线L的滚柱轴线R。
7.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述夹紧段由在前的止动脊和随后的止动脊在侧面相接，所述在前的止动脊和随后的止动脊离所述纵向轴线L的距离均为Ds，其中Ds≥Dc。
8.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
具有六个夹紧段；并且
每个夹紧段均具有与其相关联的一个或多个滚柱。
9.根据权利要求8所述的卡盘，其特征在于：
每个夹紧段均具有与其相关联的两个滚柱；并且
当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述两个滚柱中的第一滚柱容纳在所述凹陷中，且所述两个滚柱中的第二滚柱抵靠着所述起伏的夹紧表面而施加沿径向向内指向的力。
10.根据权利要求8所述的卡盘，其特征在于：
每个夹紧段均具有与其相关联的三个滚柱；并且
当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述三个滚柱的第一滚柱容纳在所述凹陷中，且所述三个滚柱的第二滚柱和第三滚柱两者都抵靠着所述起伏的夹紧表面而施加沿径向向内指向的力。
11.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于：
正好一个滚柱和所述至少一个夹紧段相关联；并且
当所述夹紧套筒位于所述固定位置时，所述一个滚柱容纳在所述凹陷中，并且也抵靠着所述起伏的夹紧表面而施加沿径向向内指向的力。
12.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，滚柱对和所述至少一个夹紧段相关联。
13.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，三个滚柱和所述至少一个夹紧段相关联。
14.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述卡盘还包括：
安装部分，其具有形成在其中的安装通孔，并且还具有安装套，且其中：
所述容纳部分被容纳进所述安装部分的所述安装通孔中。
15.根据权利要求14所述的卡盘，其特征在于：
所述容纳部分具有外表面，所述外表面包括多个沿周缘地隔开的固定平面；并且
所述安装套包括侧壁，所述侧壁具有向所述安装通孔延伸的一对螺纹通孔。
16.根据权利要求14所述的卡盘，其特征在于：
当所述夹紧套筒处在所述固定位置时，所述一个或多个滚柱适合于推动所述容纳部分沿径向向外地扩张，从而将所述容纳部分可释放地固定在所述安装部分中。
17.一种机床转刀架，包括：
布置成阵列的多个卡盘架，每个卡盘架均固定根据权利要求1所述的卡盘。
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