CN102672219A - 刀具紧固系统和具有刀具紧固系统的机床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在机床(200)中、特别是在超声波传动的机床(200)中紧固插入式刀具(10)的刀具紧固系统(100),所述机床具有壳体(50),其中所述插入式刀具(10)能插入到所述机床(200)的刀架(20)中并且在那里能够被紧固。所述刀架(20)具有带有作用区域(28)的紧固元件(40),所述作用区域与所述壳体(50)的壳体作用区域(58)共同作用以至少用于紧固所述插入式刀具(10)并且在所述插入式刀具(10)的工作状态下以隙部(60)与所述壳体作用区域(58)间隔开。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的刀具紧固系统和具有刀具紧固系统的机床。
背景技术
在具有可更换的插入式刀具的机床中,这些插入式刀具必须被紧固。对此存在不同的实施例变型。在为了进行工作运动被完整地或者部分地加载高频率、例如超声波的插入式刀具中,必须施加非常高的保持力,以便能够尽可能无耗损地将以超声波为条件的高的加速值传递给插入式刀具。
发明内容
根据本发明的第一个方面,提出一种用于在机床中、特别是在超声波传动的机床中紧固插入式刀具的刀具紧固系统,所述机床具有壳体,其中所述插入式刀具能插入到所述机床的刀架中并且在那里能够被紧固。所述刀架具有带有作用区域的紧固元件,所述作用区域与所述壳体的壳体作用区域共同作用以至少用于紧固所述插入式刀具并且在所述插入式刀具的工作状态下以隙部(60)与所述壳体作用区域间隔开。
一方面本发明的优点在于,插入式刀具可以利用壳体的区域至少被紧固并且必要时也可以松开。因此可以省略单独的紧固工具,例如一个爪形扳手和类似物。能以无工具的方式直接在机床上实现紧固和必要时松开插入式刀具。可以实现高的紧固力和夹紧力。机床可以是电动机床或液压驱动或机械驱动的机床。特别有利地,机床是超声波传动的机床,其中插入式刀具以高频、尤其是超声波执行工作运动。因为在插入式刀具的工作状态下,紧固元件的作用区域以一隙部与壳体作用区域间隔开,所以高频的工作运动不会由于在壳体作用区域和紧固元件的作用区域之间的摩擦而受到抑制。有利地,壳体作用区域可以具有至少一个止挡部,当插入式刀具被紧固和必要时被松开时,所述作用区域的止挡元件与该止挡部进行接触。
按照本发明的一种有利的设计方案,所述壳体作用区域被设计成与所述紧固元件的作用区域形状互补。较为适宜地,壳体作用区域可以至少局部地包围作用区域。形状补充应意味着,壳体作用区域具有至少一个止挡部,所述作用区域的相应的止挡元件能与该止挡部进行接触。尤其是,所述作用区域可以设计成多边形,并且壳体作用区域设计成内多边形,其中,当壳体作用区域相对于所述作用区域转动时,设计成多边形的作用区域的外侧能与壳体作用区域的内侧相接触并且能在接触状态传递转矩。
按照本发明的一种有利的设计方案,紧固元件设计成形式为锁紧螺母的多边形并且能通过壳体作用区域来转动以至少用于紧固所述插入式刀具。可以使用简单的几何形状,其还可以作为标准件来使用或便于制造。
按照本发明的一种有利的设计方案,通过所述作用区域和所述壳体作用区域的相对转动,所述作用区域的一个或多个边棱与所述壳体作用区域进行有效连接。从而,所述作用区域的一个或多个突出的边棱可与壳体作用区域的内侧接触,并且从而形成有效连接以用于传递用于紧固和松开插入式刀具的转矩。替代地可以考虑,壳体作用区域具有突出的边棱,并且所述作用区域同时具有突出的边棱,可以使所述边棱接触以形成有效连接。
按照本发明的一种有利的设计方案,刀架可以设计成夹具。该夹具有两个或多个夹爪,所述夹爪围绕接纳部设置,插入式工具能插入到所述接纳部中。在紧固时,夹爪压靠到插入式刀具的插入到接纳部中的端部上并以传力连接的方式保持插入式刀具。这种结构是紧凑的,并且插入式刀具可以直接被紧固在刀架中。
按照本发明的一种有利的设计方案,刀架可以内置到超声波振动系统中。刀架能够提供需要用于超声波传动的工具的高夹紧力。驱动力可以从超声波振动系统高效地传递到内置的刀架上并且进而递到插入其内的插入式刀具上。
按照本发明的一种有利的设计方案,紧固元件可以具有带有锥形走向的螺纹,所述螺纹与刀架共同作用。在拧紧紧固元件时,通过紧固元件在刀架的相应锥形延伸的螺纹上的转动可以紧固或松开插在刀架内的插入式刀具。例如,刀架的夹爪可以围绕插入式刀具被压紧。相反,在松开插入式刀具时沿反向转动紧固元件并解除施加到夹爪上的压力。
按照本发明的一种有利的设计方案,紧固元件可以具有带有圆柱形走向的螺纹并且在所述螺纹外部具有锥形区域。在拧紧紧固元件时,通过紧固元件在刀架的相应的圆柱形延伸的螺纹上的转动可以紧固或松开插在刀架内的插入式刀具。例如,刀架的围绕插入式刀具的夹爪可以具有适合用于锥体的作用面,该锥体在紧固元件转动时压合夹爪。相反,在松开插入式刀具时可以沿反向转动紧固元件并解除锥体施加到配对面上的压力,从而释放夹爪。
按照本发明的一种有利的设计方案,具有带有圆柱形走向的螺纹并且与锥形延伸的夹具共同作用。紧固元件的螺纹可以螺纹连接到与壳体固定连接的螺纹件上,该螺纹件在其内侧有锥体,其中,锥形延伸的夹具与插在其内的插入式刀具一起被压入到螺纹件的锥体内,并且从而紧固插入式刀具。
根据本发明的另一个方面,提出一种具有刀具紧固系统的电动机床,所述刀具紧固系统具有前述特征中的至少一个。尤其是,电动机床可以装备有用于驱动插入式刀具的超声波振动系统。
有利地,实现一种具有无工具的紧固系统的电动机床、特别是用于超声波应用。
传统地,例如通过合适的叉形扳手拧紧或松开紧固元件、例如锁紧螺母。替代单独的、附加的紧固工具,与紧固元件临时直接接触的壳体部件被内置到壳体结构中。借助这种在壳体内的“就地”紧固工具,使用者可以在没有其它的辅助工具的情况下松开或拧紧紧固元件。
电动机床可以是刀具,刮刀,钻头,铣刀,锯,等等。还可以考虑设计成在医学或牙医领域中的超声波工具,例如设计成所谓的用于清除牙垢的刮器(Scaler)或超声波解剖刀。
附图说明
其它优点从下面的附图说明中给出。在附图中示出了本发明的实施例。附图,说明书和权利要求包含了大量的特征组合。本领域技术人员还有利地单独考虑所述特征并且组成其它适合的组合。在示意图中示意性示出了:
图1a、图1b示出了在工作位置(图1a)中和在紧固位置(图1b)中的刀具紧固系统的实施例的横截面的俯视图;
图2a至图2c示出了刀具紧固系统的实施例的细节的纵向剖面图,其具有锥形螺纹(图2a)、直螺纹(图2b)和用于插入式刀具的成型接纳部(图2c);
图3示出了刀具紧固系统的实施例的纵向剖面图,其具有充分弯曲的夹爪和已插入的插入式刀具;
图4示出了刀具紧固系统的实施例的部分剖开的视图,其具有锁紧螺母和锥形延伸的夹具;和
图5示出了具有壳体的刀具紧固系统的实施例的纵向剖面图。
具体实施方式
在附图中,相同的或相同类型的部件用相同的附图标记来标注。
本发明的核心是紧固元件-紧固系统、尤其是锁紧螺母-紧固系统,其中机床的壳体部件如此构成,使得可以利用该壳体部件紧固锁紧螺母。在此,在锁紧螺母和壳体部件之间设置确定的隙部,从而不会受摩擦限制而抑制超声波振动。但是,如果紧固(或松开)紧固元件,则在短暂旋转后正确选择隙部尺寸时可以在紧固元件和壳体部件之间传递转矩。
为了阐述本发明,图1a和1b示出刀具紧固系统100在工作位置(图1a)和紧固位置(图1b)中的实施例的横截面的俯视图。用于将插入式刀具(未示出)紧固在机床内的刀具紧固系统100被内置在壳体50内,其中刀架20被设置用于插入式刀具的接纳部34。
刀架20具有紧固元件40,该紧固元件具有作用区域28,并且该作用区域与壳体50的壳体作用区域58共同作用以至少用于紧固插入式刀具10。壳体作用区域58被设计成与紧固元件40的作用区域28形状互补。
在工作状态下,紧固元件40或其作用区域28以隙部60与壳体作用区域58间隔开。隙部60的隙部尺寸可以根据需要来选择并且特别是在几微米至几毫米之间。
如图所示,刀架20可以设计成夹具并且具有夹爪32,夹爪围绕接纳部34。如所示,接纳部34可以是缝隙形的;或者根据应用领域或插入式刀具可以是圆形的,例如用于钻头;或多角形的。
在所示的实施例中,接纳部34是缝隙形的,以便接纳刀片,例如车刀刀片、刮刀刀片、磨石或类似物。
紧固元件20例如能以六角锁紧螺母的形状构成,并且壳体部件56具有为内六角形的壳体作用区域58。
适合地,壳体部件56能旋转地支承在剩余的壳体50上,从而该壳体部件可以相对于刀架20旋转某一角度范围α。如在图1b中示出,如果壳体部件56沿转动方向70、例如在接纳部34的俯视图所示的逆时针方向上转动,壳体部件56可以自由转动如此之久,直至其内侧、即壳体作用区域58与设计成锁紧螺母的紧固元件40的边棱44相接触。在沿转动方向70继续转动时,壳体作用区域58携带紧固元件40并且从而传递转矩以用于紧固插入到接纳部中的插入式刀具。为了松开,可以相应地沿反向转动壳体部件56。
刀架20可以是振动系统、尤其是超声波振动系统30的一部分。例如,接纳部34可以集成到超声振荡单元(Sonotrode)中。
在施加固定转矩以用于紧固插入式刀具时,两个作用区域28、58相对转动,直到在小的旋转角α之后构件几何形状相互接合并且可以传递期望的转矩。如果没有施加转矩,则基于适当选择的隙部尺寸,在壳体零件(尤其是壳体作用区域58)和振动零件(尤其是作用区域28)之间存在足够的隙部,以便不会由于与壳体不需要的摩擦损失而抑制超声波振动。
图2a至图2c示出了刀具紧固系统20的实施例的细节的纵向剖面图,刀具紧固系统具有:在紧固元件40中带有锥形走向的螺纹42和在夹爪32中带有锥形走向的螺纹22(图2a)。图2b示出了一种实施形式,其具有:在紧固元件40中具有直线走向的螺纹42和在夹爪32中具有直线走向的螺纹22。图2c示出一种实施形式,其具有成型接纳部34。在附图中没有示出壳体作用区域。必要时可以选择螺纹套件(例如所谓的螺旋线圈Helicoil)用于在夹爪32上的螺纹22,该螺纹套件与夹爪32的材料相比具有更高的硬度。这尤其在下述情况下是特别有利的:夹爪32是由铝材制成的超声振荡单元的组成部分。
刀架20示例性地设计成带有夹爪32的夹具,夹爪围绕用于插入式刀具(未示出)的接纳部34。在图2a中示出的具有锥形走向的螺纹42导致:在设计成锁紧螺母的紧固元件40转动时,夹爪32在紧固时通过螺纹22,42的锥形走向被挤压在一起,并且在松开时所述夹爪被释放并且可以重新移开。被插入的插入式刀具被相应地紧固或松开。
如图2a所示也可以选择,在夹爪32的自由端部上附加地设置锥体,该锥体与设计成锁紧螺母的紧固元件40的相应的内锥体共同作用并且支持夹爪32的闭合运动。
如图2b所示在直线延伸的螺纹22和42中,在紧固元件40的螺纹42外部的自由端上的内锥体48用于:在通过设计成锁紧螺母的紧固元件40转动而进行紧固时压紧夹爪32。为此,夹爪32在其自由端处还有相应的锥形面38。
在一种未示出的实施方式中,插入式刀具可以具有凸肩,该凸肩借助夹具以传力连接的方式(kraftschlüssig)被压入到接纳部34中并且由此例如压到超声波振动系统30上。该凸肩例如同样可以设计成锥形面并且通过设计成锁紧螺母的紧固元件40在紧固时被压入到接纳部34中。
图2c示出了在图2b中的实施方式的一种变型,其中夹爪32的内侧面(卡盘)有廓型36。这可以实现在插入式刀具和夹爪32之间的点状或线状接触。夹爪32的表面内侧可如此成型,使得仅在充分夹紧的区域中才能实现面接触。在此。突起相对于其余的、没有接触的区域需要为仅几微米。当然替代地,插入式刀具、例如钻头或刀片也可以在适当的位置处具有突起或例如卷边或者说凹槽(Sicke),以便获得上述功能。卡盘可以保持未成型(unprofiliert)。
在图3中示出了刀具紧固系统100的实施例的细节的纵向剖面图,该刀具紧固系统在刀架20内具有作为插入式刀具10的刀片。为了确保刀架20的夹爪32充分弯曲,接纳部34明显比插入式刀具10的真正插入深度更深。如图所示,在接纳部的后部安置有弹性材料68、例如橡胶。例如弹性材料68可以通过例如粘贴或紧固置入。弹性材料68不会干扰地对夹爪32的弯曲产生影响并且用作待插入的插入式刀具10的深度止挡部。
图4示出了机床200的刀具紧固系统100的实施例的部分剖开的视图,该刀具紧固系统具有设计成锁紧螺母的紧固元件40和锥形延伸的夹具46。刀架20具有外螺纹16,当紧固元件的作用区域28与壳体作用区域58共同作用时,设计成锁紧螺母的紧固元件40可以螺纹连接到该外螺纹上以用于进行紧固。设计成锁紧螺母的紧固元件40在其自由端具有接触边,夹具46的端面贴靠在该接触边上。在紧固时,设计成锁紧螺母的紧固元件40使夹具46向接纳部34移动。承载螺纹16的刀架20具有内锥体18,在紧固时夹爪46被压入到该内锥体内,从而该夹具以传力连接的方式紧固插入式刀具10的插在接纳部34中的刀柄。特别是,刀架20可以内置到超声波系统30内。因此,超声振荡单元可以设计成刀架20并具有螺纹16、内锥体18和接纳部34。
图5示出了机床200的刀具紧固系统100的实施例的纵向剖面图,其具有壳体50。例如,机床200是超声波驱动(ultraschallbetrieben)的机床200,其具有超声波传动系统80,在超声波传动系统的振动系统30内例如内置有超声振荡单元、刀架20。壳体50利用具有端部56的壳体部件52延伸过刀架20。在刀架20内可松开地固定插入式刀具10。例如设计成锁紧螺母的紧固元件40在其外侧面上具有作用区域28,该作用区域与壳体部件56的作用区域58、特别是其内侧以前面所述的方式共同作用,以紧固和松开插入式刀具10。
在此,壳体部件56或壳体部件52可转动地与壳体50的其余部分相连接。
可选择地,壳体部件52或56可以具有集成的、例如弹簧操作的转矩测量装置,该测量装置在达到规定的转矩时向使用者发出信号。该信号可以类似地如在钻床卡盘时例如以声震,或以其它的声学和/或光学的信号的形式发出。替代地,可以如在扭力扳手时通过在转矩曲线走向中短时间的或者说突然的(kurzfristig)弯曲显示达到额定转矩,以便使用者能够在相应的壳体部件52或56转动时感觉到这一点。
Claims (11)
1.用于在机床(200)中、特别是在超声波传动的机床(200)中紧固插入式刀具(10)的刀具紧固系统(100),所述机床具有壳体(50),其中所述插入式刀具(10)能插入到所述机床(200)的刀架(20)中并且在那里能够被紧固,其特征在于,所述刀架(20)具有带有作用区域(28)的紧固元件(40),所述作用区域与所述壳体(50)的壳体作用区域(58)共同作用以至少用于紧固所述插入式刀具(10)并且在所述插入式刀具(10)的工作状态下以隙部(60)与所述壳体作用区域(58)间隔开。
2.根据权利要求1所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述壳体作用区域(58)被设计成与所述紧固元件(40)的作用区域(28)形状互补。
3.根据权利要求1或2所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述紧固元件(40)设计成形式为锁紧螺母的多边形并且能通过所述壳体作用区域(58)来转动以至少用于紧固所述插入式刀具(10)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,通过所述作用区域(28)和所述壳体作用区域(58)的相对转动,所述作用区域(28)的一个或多个边棱(44)与所述壳体作用区域(58)进行有效连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述刀架(20)设计成夹具。
6.根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述刀架(20)内置到超声波振动系统(30)内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述紧固元件(40)具有带有锥形走向的螺纹(42)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述紧固元件(40)具有带有圆柱形走向的螺纹(42)并且在所述螺纹(42)外部具有锥形区域(48)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统,其特征在于,所述紧固元件(40)具有带有圆柱形走向的螺纹(42)并且与锥形延伸的夹具(46)共同作用。
10.具有根据前述权利要求中任一项所述的刀具紧固系统(100)的电动机床(200)。
11.根据权利要求10所述的电动机床,其特征在于用于驱动插入式刀具(10)的超声波振动系统(30)。
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