CN101415513A - 具有匹配特征以防止轴向滑动的卡盘和物件 - Google Patents

Abstract

一种卡盘和物件，其构造为使得物件可释放地紧固在该卡盘内。卡盘和物件中的一个设置有冠部，而另一个设置有凹槽。当物件紧固到卡盘上时，冠部进入凹槽内以便帮助防止一个相对于另一个的滑动。卡盘可包括具有渐缩形孔的接收部、具有互补的渐缩形外表面的夹头和构造成螺纹式地紧固到接收部的前端上的螺母；物件可以是柄部，例如工具柄部。夹头的内表面可以设置有冠部，冠部构造成用于配合至形成于柄部上的凹槽内。在紧固位置，柄部容纳在夹头的孔中，并且夹头的冠部至少部分地占据柄部的凹槽，由此防止柄部相对于夹头的移动，而夹头本身容纳在接收部的孔中。

Description

具有匹配特征以防止轴向滑动的卡盘和物件

技术背景

将例如工具或工件的物件可移开地紧固到机床的卡盘为本领域所熟知。这些卡盘可采用可径向展开或收缩的柔性夹头来将物件可释放地夹持在卡盘内。

已知尤其当较大的轴向切削力作用于物件时夹紧的物件可能相对于卡盘轴向滑动。这种轴向滑动是不合需要的，并且可不利地影响工件的质量、工具的寿命或同时影响两者。

本公开的目的是提出一种改进的卡盘。该目的通过根据权利要求的主题而实现。

发明内容

结合系统、工具和方法描述并且表示以下的实施例及其方面，系统、工具和方法是示例性的和说明性的，而没有限制范围。在各种实施例中，已经减弱或消除了一个或多个上述问题，而其它实施例涉及其它优点或改进。

提供了一种装置，其包括具有公共纵向轴线L的卡盘和物件，该装置进一步包括形成在卡盘中并且设计成用于容纳物件的纵向延伸的通孔；物件或通孔中的一个形成有冠部，而物件或通孔中的另一个形成有凹槽；卡盘可在卡盘释放位置与卡盘紧固位置之间转换；其中，在释放位置，物件可相对于卡盘的通孔滑动；在紧固位置，冠部容纳在凹槽内，从而防止物件相对于卡盘滑动。卡盘还可包括夹头，其包括形成在夹头中的通孔。可选地，可将螺母螺纹式地紧固到卡盘的前端，而螺母与夹头邻接。

还提供了一种用于将物件紧固在卡盘内的方法，其包括如下步骤：

(i)为物件提供周向壳体，为卡盘提供延伸通过卡盘的通孔，通孔具有形成在其中的通孔壳体；为物件或卡盘中的一个分别提供形成于通孔壳体或周向壳体上的冠部；和为物件或卡盘中另一个分别提供形成于通孔壳体或周向壳体上的凹槽，并且卡盘可在释放位置与紧固位置之间转换；

(ii)将卡盘转换到释放位置，由此使得物件可滑动到通孔内并且相对于通孔滑动；

(iii)将物件至少部分地插入到通孔内，以便使冠部定位成与凹槽相对；和

(iv)将卡盘转换到紧固位置，由此使得冠部至少部分地容纳在凹槽内。

可选地，将物件至少部分地插入到通孔内的步骤包括将物件插入到卡盘内的夹头的通孔内。

如果需要，将卡盘转换到紧固位置的步骤可包括将螺母拧紧在卡盘的前端。典型地，螺母的拧紧将夹头向后推动到卡盘的渐缩形孔内，由此使夹头在径向向内的方向上收缩。

在另一方面中，本发明涉及一种切削工具组件，其具有限定从前到后的方向的纵向轴线L。该组件包括夹头和柄部。夹头具有沿着所述纵向轴线延伸的通孔，夹头的内表面包括周向内槽和冠部，冠部包括夹头前部、轴向向后面对的第一槽面和在夹头前部与第一槽面之间延伸的前部内表面，前部内表面的至少一部分在周向内槽的径向内部。柄部沿着纵向轴线延伸并且可释放地紧固在所述通孔内，柄部包括具有形成在其中的周向柄部槽的柄部周向壳体，柄部槽限定包括轴向向后面对的第一槽侧面、相对的轴向向前面对的第二槽侧面和在上述两者之间延伸的槽底的凹槽。夹头可在释放位置与紧固位置之间转换，在释放位置，柄部容纳在夹头通孔中并且可滑动通过夹头通孔，并且冠部位于凹槽的外部；在紧固位置，冠部至少部分地容纳在凹槽内。可选地，切削工具组件包括：卡盘，其带有具有孔的接收部和螺母；容纳在接收部的孔内的夹头，螺母螺纹式地接合至接收部并且与夹头邻接。如果需要，螺母包括与夹头邻接的螺母导锥(forcing cone)。典型地，柄部周向壳体具有形成于其中的多个周向柄部槽。可选地，多个周向柄部槽沿着柄部的轴向部均匀地间隔开。

除了上述示例性的方面和实施例之外，将通过参考说明性的附图并且通过研究以下详细说明而使其它方面和实施例变得明显。

附图说明

示例性的实施例显示在以下的说明性附图中。文中公开的示例性实施例和说明性附图应认为是说明性的而不是限制性的。

在以下的说明性附图中：

图1是根据示例性实施例的包括卡盘和紧固于其中的物件的组件的透视图；

图2是在图1所示的组件的纵向轴线L的平面内截取的截面图；

图3是图1所示的组件的分解透视图；

图4是图1所示的卡盘的夹头的部分截面透视图；

图5是图1所示的卡盘的螺母的部分截面透视图。

应当理解的是，为简单和说明清楚起见，附图所示的元件不必按比例描绘。例如为了清楚，一些元件的尺寸可以相对于其它元件而放大。此外，在认为适当时，可以在附图内重复标号以便指示类似的元件。

具体实施方式

参考图1到图5所示的组件10及其构件。卡盘30可释放地夹持物件32，物件32例如可以是诸如端铣刀34的旋转切削工具的柄部32。卡盘30具有限定从前到后的方向的纵向轴线L，并且容纳通过卡盘30的前部接收部40的螺母38而紧固于其中的夹头36。接收部40具有大致圆柱形的接收部外壳42，接收部外壳42具有形成在其上的接收部外螺纹44。接收部外壳42从接收部前部46向后延伸至具有向前面对的凸缘正面50的凸缘48。凸缘正面50远离接收部外壳42向外延伸至凸缘周向壳体52。凸缘周向壳体52从凸缘正面50向后延伸至向后面对的凸缘背面54。凸缘背面54远离凸缘周向壳体52向内延伸至后安装部58的安装前部56。安装部58具有安装壳体60，安装壳体60从安装前部56与纵向轴线L同轴地向后延伸，并且向内渐缩至至安装后部62。因此，安装部58具有大致截锥形的形状，并且可适合于可释放地安装在旋转式机床内，例如铣床(未示出)。安装部58和凸缘48的形状和功能不关键，因此在下文中不对其进行进一步描述。

接收部40具有渐缩形孔64，渐缩形孔64具有形成于其中的截锥形孔表面65。孔表面65从前部46与纵向轴线L同轴地向后延伸，同时向内汇聚至在孔后端66处终止，以便与纵向轴线L限定孔锥角β。

夹头36具有由通孔壳体70以及外夹头壳体72限定的内夹紧通孔68。通孔壳体70和夹头壳体72从夹头前部74向后延伸至夹头后部76。夹头36具有在通孔壳体70与夹头壳体72之间径向延伸并且打开至通孔壳体70和夹头壳体72的多个交替的第一槽78和第二槽80。第一槽78打开至夹头前部74并且从夹头前部74朝向夹头后部76向后延伸。第二槽80打开至夹头后部76并且从夹头后部76朝向夹头前部74向前延伸。第一槽78和第二槽80便于夹头36的径向展开和收缩，以便通孔68的内径可改变为夹持具有不同直径的多种物件。第一槽78在其间限定多个第一指状物81。第一指状物81中的每一个从夹头前部74向后延伸，以便在夹头后部76处与相邻的第一指状物81汇合。例如从专利GB551720、GB565164、GB802769、GB808787、GB827169、GB1048458、GB1379700、GB1080771、GB1394328、GB729051、EP0013645、EP0263982、EP0618030、EP1049555、EP1616647、US5324050、US6746023、US6886835和JP2004025349中获知类似的夹头，这些专利通过引用而结合于此。

夹头壳体72具有形成于其中的周向外槽82，周向外槽82限定前部外表面84和后部外表面86。前部外表面84从夹头前部74向后延伸，同时径向向外地渐缩至向后面对的第一槽壁88。前部外表面84形成大致截锥形的形状，该截锥形的形状与纵向轴线L限定为锐角的的前部锥角γ_F。第一槽壁88从前部外表面84径向向内地延伸至径向向外面对的外槽底部90。外槽底部90从第一槽壁88轴向向后地延伸至向前面对的第二槽壁92。第二槽壁92从外槽底部90径向向外延伸至后部外表面86。后部外表面86从第二槽壁92向后延伸，同时径向向内地渐缩至夹头后部76。后部外表面86形成大致截锥形的形状，截锥形的形状与纵向轴线L限定为锐角的后部锥角γ_R。一般地，后部锥角γ_R小于前部锥角γ_F(γ_R<γ_F)。根据示例性实施例，后部锥角γ_R等于孔锥角β。

周向内槽94形成在通孔壳体70内，从而限定前部内表面96和后部内表面98。前部内表面96的至少一部分相对于纵向轴线L位于周向内槽94的径向内部。前部内表面96延伸越过多个前部指状物81并且从夹头前部74轴向向后地延伸至轴向向后面对的第一槽面100。第一槽面100从前部内表面96径向向外地延伸至径向向内地面对的槽板102。槽板102从第一槽面100轴向向后地延伸至轴向向前面对的第二槽面104。第二槽面104从槽板102径向向内地延伸至后部内表面98。第一槽面100、前部内表面96、夹头前部74和两个相邻的第一槽78限定位于第一指状物81的每个上的内夹头冠部106。

螺母38具有从轴向向前面对的螺母前部110向后延伸至轴向向后面对的螺母后部112的螺母外壳108。螺母内壳114从螺母后部112向前延伸至螺母前部110。螺母内壳114具有形成于其中的内螺纹116，内螺纹116从螺母112向前延伸以便在螺母导锥118附近终止。螺母导锥118从内螺纹116向前延伸至螺母前部110，并且同时向内渐缩，以形成大致截锥形的形状，截锥形的形状与纵向轴线L限定为锐角的螺母锥角v。根据该示例性实施例，该螺母锥角v等于前部锥角γ_F。

柄部32具有柄部周向壳体120，柄部周向壳体120大致平行于纵向轴线L围绕柄部32周向地延伸。在示例性实施例中，多个(在这种情况下为三个)周向柄部槽122形成于柄部周向壳体120内，并且可沿着柄部32的轴向部均匀地间隔开。然而，任意数目的柄部槽122可形成于柄部周向壳体120内。每个柄部槽122具有从柄部周向壳体120向内延伸至槽底126的向后面对的第一槽侧面124。槽底126从第一槽侧面124向后延伸至轴向向前面对的第二槽侧面128。第二槽侧面128从槽底126向外延伸至柄部周向壳体120。第一槽侧面124、槽底126和第二槽侧面128限定柄部凹槽130。

通过放置夹头36而装配卡盘30，其中夹头后部76与孔后部66相邻，夹头36的后部外表面86与孔表面65邻接，夹头36的外槽82和前部外表面84相对于接收部前部46向前延伸。螺母38放置在接收部40上，其中螺母38的内螺纹116接合接收部40的外螺纹44，并且螺母38螺纹式地拧紧在接收部上，直到螺母导锥118与夹头36的前部外表面84邻接，以便使卡盘30位于释放位置。在释放位置，冠部106位于凹槽130的外部，以便可使柄部32插入通孔68，并且相对于通孔68滑动。

为了将物件32夹紧在卡盘30内，将柄部32插入到夹头36的通孔68内，以便柄部周向壳体120面对通孔壳体70，并且将柄部32的凹槽130设置成与夹头36的冠部106相对。通过使卡盘30处于夹紧位置，通过相对于释放位置进一步拧紧螺母38，将物件夹紧在卡盘30内。因为孔壳体65的孔锥角β和后部外表面86的相应的后部锥角γ_R小于导锥118的螺母锥角v和前部外表面86的相应的前部锥角γ_F，故螺母38的这种进一步的拧紧将夹头36向后推动到孔64内。当夹头36被向后推动到孔64内时，通过向后向内汇聚的孔壳体65而将夹头36楔住。然而，夹头36由于夹头36的交替的第一槽78和第二槽80而是有弹性的。因此，当夹头36通过孔壳体65楔住时，夹头36在径向向内方向上收缩，直到通孔68的后部内表面98与柄部周向壳体120邻接，从而使卡盘30处于夹紧位置，由此将柄部32夹紧在卡盘30内。

为了将物件紧固在卡盘30内，通过持续将螺母38拧紧到接收部40而使卡盘30处于紧固位置。然而，夹头36不能在孔64内被进一步向后推动，并且因此产生弯曲，从而将第一指状物81的每个的冠部106推动到柄部32的凹槽130内，直到前部内表面96与槽底126邻接。当将物件紧固在卡盘30内时，轴向向前地作用于其上的力将导致柄部32相对于夹头36轴向向外地滑动很小程度，直到柄部槽122的第二槽侧面128与夹头36的内槽94的第一槽面100邻接，由此防止物件相对于轴进一步向前滑动。

虽然本公开已经在一定详细程度上描述并且展示了示例性实施例，但是应当清楚地理解的是，这是仅仅通过说明和举例的方式进行的，而没有通过限制的方式进行。本公开的范围应当仅仅由权利要求所限定，并且在没有脱离所要求保护的公开的范围的情况下可对示例性实施例做出变化和修改。

例如，虽然在示例性实施例中，柄部周向壳体是圆柱形的，但是柄部周向壳体可具有不同的形状，例如椭圆形或多边形，只要因此形成夹头的内表面。另外，不应将物件解释为限于切削工具的柄部；可对角度β、v、γ_F和γ_R进行修改以便适合其它几何构型；夹头不必具有汇聚的截锥形后部；不必通过拧紧螺母或通过形成于其上的锥形部而将夹头的冠部推动到物件的凹槽内；并且凹槽可以形成于夹头上，而冠部可以形成于物件上。此外，冠部不应被解释为必须是物件或夹头的整体部分。因此，除非这种变化和修改脱离本发明的范围，否则将认为它们包括在本发明中。

Claims (13)

1.一种包括具有公共纵向轴线L的卡盘和物件的装置，所述装置还包括：

纵向延伸的通孔，其形成在所述卡盘中并且设计成用于容纳所述物件；

所述物件或所述通孔中的一个形成有冠部，所述物件或所述通孔中的另一个形成有凹槽；

所述卡盘可在卡盘释放位置与卡盘紧固位置之间转换；其中，

在所述释放位置，所述物件可相对于所述卡盘的通孔滑动；和

在所述紧固位置，所述冠部容纳在所述凹槽内，从而防止所述物件相对于所述卡盘滑动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡盘包括夹头，所述通孔形成于所述夹头中。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冠部形成于所述夹头的内表面上，所述凹槽形成于所述物件上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括螺纹式地紧固到所述卡盘的前端上的螺母，所述螺母与所述夹头邻接。

5.一种用于将物件紧固在卡盘中的方法，所述方法包括如下步骤：

(i)为所述物件提供周向壳体；为所述卡盘提供延伸通过所述卡盘的通孔，所述通孔具有形成于其中的通孔壳体；为所述物件或所述卡盘中的一个提供分别形成于所述通孔壳体或所述周向壳体上的冠部；并且为所述物件或所述卡盘中的另一个提供分别形成于所述通孔壳体或所述周向壳体上的凹槽，所述卡盘可在释放位置与紧固位置之间转换；

(ii)将所述卡盘转换到所述释放位置，由此所述物件可滑动到所述通孔内并且可相对于所述通孔滑动；

(iii)将所述物件至少部分地插入到所述通孔内，以便使所述冠部定位为与所述凹槽相对；和

(iv)将所述卡盘转换到所述紧固位置，由此所述冠部至少部分地容纳在所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述物件至少部分地插入到所述通孔内的步骤包括：

将所述物件插入到所述卡盘内的夹头的通孔内。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述卡盘转换到所述紧固位置的步骤包括：

将螺母拧紧在所述卡盘的前端上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述螺母的拧紧将所述夹头向后推动到所述卡盘的渐缩形孔内，由此使所述夹头在径向向内的方向上收缩。

9.一种具有限定从前到后的方向的纵向轴线L的切削工具组件，所述切削工具组件包括：

具有沿着所述纵向轴线延伸的通孔的夹头，所述夹头的内表面包括周向内槽和冠部，所述冠部包括夹头前部、轴向向后地面对的第一槽面和在所述夹头前部与所述第一槽面之间延伸的前部内表面，所述前部内表面的至少一部分位于所述周向内槽的径向内部；和

沿着所述纵向轴线延伸并且可释放地紧固在所述通孔内的柄部，所述柄部包括柄部周向壳体，所述柄部周向壳体具有形成在其中的周向柄部槽，所述柄部槽限定凹槽，所述凹槽包括轴向向后地面对的第一槽侧面、相对的轴向向前地面对的第二槽侧面和在所述第一槽侧面与所述第二槽侧面之间延伸的槽底；

其中，所述夹头可在释放位置与紧固位置之间转换，在所述释放位置，所述工具柄部容纳在所述夹头通孔中并且可滑动通过所述夹头通孔，所述冠部位于所述凹槽的外部；在所述紧固位置，所述冠部至少部分地容纳在所述凹槽中。

10.根据权利要求9所述的切削工具组件，其特征在于，所述切削工具组件还包括：

包括接收部和螺母的卡盘，所述接收部具有孔；

所述夹头容纳在所述接收部的孔内；并且

所述螺母螺纹式地接合至所述接收部，并且邻接所述夹头。

11.根据权利要求10所述的切削工具组件，其特征在于，所述螺母包括邻接所述夹头的螺母导锥。

12.根据权利要求9所述的切削工具组件，其特征在于，所述柄部周向壳体具有形成于其中的多个周向柄部槽。

13.根据权利要求12所述的切削工具组件，其特征在于，所述多个周向柄部槽沿着所述柄部的轴向部均匀地间隔开。

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