CN101384392A - 夹头爪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹头爪(1)，特别是在高速旋转的带毫米级轴径的微型机床中，该夹头爪以简单的方式，一方面可快速更换，另一方面可自动旋转抓取。空心圆柱基体(2)设计为内部圆柱形空心体，用于容纳机床的圆柱形轴(6)，卡紧件(14)在位于壁孔(12)前的滑套(7)的内部凸缘(13)处，通过悬伸在基体内部圆周的凹槽中，而用作圆柱形轴(6)轴向上的且抗转矩的夹紧装置。

Description

夹头爪
本发明涉及一种根据权利要求前序部分所述的用于旋转驱动式机床的夹头爪(Einspannfutter)。
这种夹头爪由于使用了滑套，也被称为快速夹头爪，机床轴例如工具夹轴，通过滑套起夹持作用。
在换刀时只需要调整滑套位置，与滑套紧密相连的卡紧件(Klemmkoerper)位于壁孔内部，其所在的位置可自由移位。
因此机床的轴可以自由释放并可以简易地从夹头爪中取出。
本发明的目的在于提供一种这种类型的结构简单的夹头爪，特别是在高速旋转的带毫米级轴径的微型机床中，该夹头爪以简单的方式，一方面可快速更换，另一方面可自动旋转抓取。
本发明的目的是通过权利要求所述的特征来实现的。
本发明的特征在于，滑套在弹簧预张紧作用的末端位置与内部凸缘(Innenbund)通过卡紧件接触，其再次对圆柱形机床轴施加相应高的侧向压力。因为机床轴在设置卡紧件的位置处具有正割键槽(Sekantialnut)或正割削平面，但不是环绕设置的，当卡紧件位于正割削平面上或正割键槽上时，可以起到抗扭转固定夹紧的作用。
其一方面对机床轴轴向定位，另一方面由于作用在机床轴上相对较小的扭矩，也起到了扭转锁止作用。如果正割键槽在轴向到达最深位置，在机床轴上也可以施加直至深度限制器的轴向力。
机床轴在相关位置有利地具有孔或简单制成的正割设计键槽，卡紧件在滑套移位时朝着施加弹簧力的方向插入到该孔或键槽中。
卡紧件在与基体圆柱形孔联接时的双重功能可以实现对装配的显著简化。
该优点通过如下实现，夹紧体在机床轴旋转时自动嵌入正割键槽中。
此外基体在容纳机床轴时可以简单地与圆柱形孔轴向配合，因为扭矩传递通过卡紧件完成。
实现相对较大扭矩的措施，正如所述，是在机床轴上安置正割键槽。
另一种措施基于以下考虑，卡紧件对机床轴进行形状配合，从机床轴起始的旋转运动直到其沉入正割键槽中。
当卡紧件在壁孔中相应地卷边时，通过适当的措施也可以在圆周方向起到自加强夹紧作用。
作为最终措施，壁孔外部配合卡紧件的滑套内部凸缘可以如此设计，在机床轴较小的旋转时通过卡紧件形成强制的夹紧。
然而卡紧件保持了双重功能，确保在径向和机床轴可能的旋转运动方向上起作用。
有利的进一步改进可以从以下的权利要求中获得。
特别是在常见的带有大约3mm至4mm细长机床轴的机床中，当使用当强常见的转速至每分钟30000转时，在固定夹紧的轴的下部三分之一处将产生共振，起最终可以导致机床发出噪声。
在此提供了对本发明进一步扩展的补救措施，对基体位于头部区域的情况，提供了机床轴的定中心。其可以通过以下方式实现，基体在插入侧具有环绕的内部凹槽，凹槽内嵌入了由合成橡胶材料制成的环。
嵌入环的内径比机床轴的外径稍微要小，这样形成了机床轴附件的径向夹紧，借助该径向夹紧，卡紧件紧靠位置和刀具支座之间机床轴的自由振动长度将变小。
由于固有频率的提高，振动幅度将显著减小。
因此可以可靠的避免由于不理想的固有频率造成的机床不安静的运行。
以下将依据本发明的实施例进行详细的说明。其中:
图1显示的是本发明第一个实施例的纵向截面；
图2显示的是所属机床轴的实施例；
图3显示的是本发明在驱动位置时的进一步实施例；
图4显示的是根据图3的在插入位置时的实施例。
如果以下没有作其它的说明，则描述对所有附图都有效。
图中显示了用于旋转驱动式机床的夹头爪1。
机床在此没有显示，只显示了机床的轴6。
夹头爪具有居中的柱形基体2。基体2具有用于机床心轴4的驱动端3和用于机床轴6的相对而置的插入端5。
基体2被滑套7围绕，滑套7在向着插入端3的方向上处于弹簧预载下。
滑套也可以在其它方向处于弹簧预载下。对于这种情况，以下实施例相应地有效。
弹簧预载由压力弹簧8产生，该压力弹簧支撑在基体2外部凸缘和滑套7的内部凸出部之间。
滑套可在上部末端位置9和下部末端位置10之间移位。
其具有环绕的内部凹槽11，在通过压力弹簧8被挤压的预定末端位置10处与基体2的壁孔12对齐。
卡紧件14位于壁孔12中，在壁孔12的位置上，其径向尺寸比基体2的壁厚要大。
如有可能，必须考虑径向间隙15，该径向间隙产生在滑套7的内部凸缘13和基体2在壁孔12位置的外径之间。
内部凸缘13设置在滑套7的一个位置上，其位于滑套7的前部末端位置9，当滑套处于压力弹簧8的预载下时，壁孔12位于其对面。
因此卡紧件不可避免地保持在机床轴的正割键槽22内。
重要的是，空心柱形基体2在位于机床轴6的纵向区域设置成圆柱形空心体，这样其可以容纳机床的圆柱形轴。
该圆柱形空腔的内径对应于机床圆柱形轴的外径，这样轴6原则上在基体2的孔内可自由旋转。
此外，卡紧件14在滑套7上内部凸缘13支撑在卡紧件14上位置(滑套内部凸缘13与壁孔12对齐)处，作为机床圆柱形轴6的轴向的且抗扭矩的夹紧装置，因为机床轴在适当的位置具有正割键槽。
因此卡紧件14具有双重功能。
其一方面避免了机床轴6的径向脱落，同时在圆周方向起到了夹紧功能。
在根据图1的实施例中，在插入轴6的端面处，壁孔12由深度限制器16以预定的距离17隔开。
当机床轴6靠在深度限制器上时，卡紧件14可以位于带有斜面设计的正割键槽的位置上。这样就保证了径向的夹紧功能。
通过这种方式，需要在轴6的中间区域进行夹紧，这样尽管在机床轴6和基体2的圆柱形孔之间出现不可避免的径向间隙，由于必须的过盈配合只产生有限自由振动。
通过卡紧件14形成了轴6的夹紧位置，其位于轴线方向，这样最终出现的共振只具有较小的幅值，并且主要出现在高频时。
相对于夹紧体确定深度限制器16和轴6夹紧位置之间的设定间距大小17起到了如下作用，即，可以减小自由分布在轴6长度方向上的最终共振。
在图1的情况中，深度限制器16通过横向贯穿基体2的销钉18构成。
销钉设置在机床心轴4的头部，并位于基体2横向贯穿的径向孔内。
在轴6插入时，其前端与横向布置的销钉18相碰，一旦卡紧件沉入正割键槽，轴6通过滑套7的松开可以被卡紧件14在径向和圆周方向刚性地保持，
此外，滑套7在末端位置被压力弹簧8抵靠上部阻塞环21保持，可以保证轴6在旋转时被夹紧。
阻塞环21也可以用颜色做标记，用于显示滑套7是否完全滑出。
此外如果想要进一步减少插入轴6的自由振动长度，在基体2的头部区域设置了环绕的内部凹槽19，在其中嵌入了合成橡胶材料制成的环。
该环一方面具有较好的避震性能，此外也具有内径，其稍微比轴6的外径要小。
这对于基体2的圆柱形凹槽同样有效，其中机床轴6插入到该凹槽中。
由于轴6在相对刀具最远处方向上的弹性但无间隙的圆周布置，使得分布在轴6长度尺寸上的最终自由振动进一步减小，同时其幅值变小，频率提高。
合成橡胶环20可以由橡胶或硅树脂或类似的材料组成。
代替合成橡胶环也可以在该位置上设置夹钳或钢弹簧等类似形式的定心装置。也可以设置锥形支座，其构成定心锥26，对应于图3和图4，其中支承了构造较为复杂的机床轴。锥形支座在其直径最小的位置上附加地形成深度限制器16。这种进一步的扩展形式，特别是在比3mm至4mm要大的轴径，例如6mm至12mm或者更大直径时提供。
此外图2显示了轴6的局部详图，其中的卡紧件14在给定的间距A(从插入端的端面测量)下受作用。
因此从销钉18的包络线处测量间距A，轴6在夹头爪1中的插入深度被限制在卡紧件14作用于轴6的位置。
为了获得特别高的抗扭矩夹紧，建议这种类型的机床轴6设置至少一个部分环绕分布的键槽22，这样被内部凸缘13保持在夹紧位置的卡紧件14实际上在圆周方向对轴6施加了夹紧作用，从而形成了抗扭矩夹紧。
卡紧件在轴6的旋转运动时，在圆周方向相对内部凸缘13压紧，通过这种方式承载了压力。卡紧件14在径向不会偏离，这就保证了在圆周方向上的夹紧功能。
内部凸缘13阻止了卡紧件径向朝外偏离，这样机床心轴4上施加的扭矩通过卡紧件14的夹紧功能在圆周方向完全传递到机床的轴6上。
卡紧件14对正割键槽22的斜面25产生挤压，径向的夹紧也变得非常牢固。其可以在根据图2的正割键槽22划阴影线的区域中实现。
附图标记列表
1 夹头爪
2 基体
3 驱动端
4 机床心轴
5 插入端
6 机床轴
7 滑套
8 压力弹簧
9 上部末端位置
10 下部末端位置
11 内部凹槽
12 壁孔
13 内部凸缘
14 卡紧件
15 径向间隙
16 深度限制器
17 间距
18 销钉
19 内部凹槽
20 合成橡胶环
21 阻塞环
22 键槽
23 内螺纹
24 机床心轴
25 斜面
26 定心锥
A 间距

Claims (8)

1、一种用于旋转驱动式机床的夹头爪(1)，其带有居中的空心柱形基体(2)，所述基体具有用于机床心轴(4)的驱动端(3)和用于机床轴(6)的相对而置的插入端(5)；所述基体(2)被滑套(7)环绕，该滑套(7)在某一方向上处于弹簧预载(8)下；所述滑套(7)可在两个末端位置(9，10)之间移位；所述滑套(7)在此处具有环绕的内部凹槽(11)，即，该滑套的内壁在到达克服弹簧预载(8)的方向上的末端位置(10)时位于所述基体(2)的壁孔(12)前，而所述滑套(7)在此还具有环绕的内部凸缘(13)，即，该内部凸缘(13)在到达沿所述弹簧预载(8)方向的末端位置(9)时，与同一个壁孔(12)对齐；在所述壁孔(12)内安置了卡紧件(14)，其径向尺寸比所述壁孔所在位置的、所述基体(2)的壁厚连同所述滑套(7)的所述内部凸缘(13)与所述基体(2)外径之间可能形成的径向间隙(15)之和还要大，其特征在于，所述空心柱形基体(2)的内圆柱空心体用于容纳机床的圆柱形轴(6)，所述卡紧件(14)在位于所述壁孔(12)前的、所述滑套(7)的所述内部凸缘(13)处，通过突入在所述基体内部圆柱形的凹槽中，用作所述圆柱形轴(6)的轴向的且抗转矩的夹紧装置。
2、根据权利要求1所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述壁孔(12)从所述夹头爪(1)的深度限制器(16)开始以预定的值相对于所述深度限制器(16)间隔开。
3、根据权利要求2所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述深度限制器(16)由横向贯穿基体(2)的销钉(18)构成，所述销钉(18)安置在机床心轴(4)的头端。
4、根据权利要求2所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述深度限制器(16)在基体(2)中由头部侧的直径梯构成。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述基体(2)在其插入端具有环绕式内部凹槽(19)以用于容纳合成橡胶材料制成的环(20)。
6、根据权利要求4所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述由合成橡胶材料制成的环(20)的内径稍微小于所述基体(2)用于机床轴(6)的圆柱形凹槽。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述基体(2)在其插入端具有附加的夹紧钳或定心锥(26)。
8、根据权利要求1至6中任一项所述的夹头爪(1)，其特征在于，所述基体(2)在用于机床心轴(24)的驱动端上具有内螺纹(23)。
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