CN102712049B - 刀夹具组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄（56）的装置包括一个刀具支撑构件（20）；一个布置在该刀具支撑构件（20）的罐（30）；一个锁定杆（110），该锁定杆在刀具支撑构件（20）之内以往复运动是可移动的，用于将管状刀具柄（56）推入锁定位置并且用于将管状刀夹具柄（56）释放到解除锁定的位置；以及至少两个锁定元件（101），该至少两个锁定元件与锁定杆（110）相接合，这样使得锁定杆（110）的移动致使这些锁定元件（101）向外延伸从而与该管状刀夹具柄（56）相接合。锁定杆（110）包括从锁定杆（110）的前端（114）向后延伸的一个释放腔（118）。锁定杆（110）具有一个最大外直径（Dmax）而释放腔（118）具有一个最大直径（dmax）。释放腔（118）的最大直径（dmax）与锁定杆（110）的前部（111）的最大外直径（Dmax）之比是大于1比4。

Description

刀夹具组件
技术领域
本发明涉及用于机加工操作的刀具，并且更具体地涉及一种刀夹具组件，这种刀夹具组件在机加工操作的过程中将刀夹具准确地定位在刀具支撑构件之中的一个选定位置处。
背景技术
使机床在生产环境中的停机时间最小化对于机加工设施的成功是至关重要的。在历史上，更换机床所用的损坏的或者磨损的切削刀具所需要的时间是此类停机时间的一个主要部分。切削刀具是通过刀夹具来夹持的，这种刀夹具典型地被安装在固定到机床上的一个刀具支撑构件中。当必须更换切削刀具时，将其上附接有切削刀具的整个刀夹具从这个支撑构件中取出。
设计了多个连接件以允许刀夹具与刀具支撑构件之间快速地进行连接或者断开连接以便加快刀具更换过程。在标题为“切削刀具的防错方法与装置”的美国专利号6,619,897中说明了这样一种装置。该专利是由本申请的受让人共同拥有的，并且通过引用将其全文结合在此。在该专利中说明的刀夹具组件利用了四个锁定球，这四个锁定球在一个刀具支撑构件中被径向地向外推动以便与一个刀夹具的柄上的多个开孔相接合。虽然这种安排是有效的并且允许在短时间内将刀夹具从刀具支撑构件中取出或固定在其上，但由于在锁定杆与这些锁定球之间产生了不均匀和不居中的荷载，从该刀夹具延伸的管状柄可能在该刀具支撑构件内在一个离开中央和/或稍微扭曲的位置中被锁定在位。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄的装置。该装置包括一个刀具支撑构件，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面以及一个孔，该孔与这个朝前的表面相交并且被适配成将该管状刀夹具柄接收在其中。该孔沿着一条纵向轴线从这个朝前的表面向后延伸。一个罐被布置在该刀具支撑构件的这个孔之内。该罐包括一个纵向通道以及在其中形成的至少两个在圆周上间隔开的开孔。一个锁定杆至少部分地被布置在这个罐的纵向通道之内并且在该刀具支撑构件中以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔中将该管状刀夹具柄向后推入锁定位置中并且用于将该管状刀夹具柄从该孔释放到解除锁定的位置。至少两个锁定元件被布置该罐的这些间隔开的开孔之内并且与该锁定杆相接合，这样使得该锁定杆的移动致使这些锁定元件从该罐径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄相接合。该锁定杆包括一个前部，该前部具有一个带有内表面的空心内部，该内表面限定了从该锁定杆的前部的前端向后延伸的一个释放腔，该锁定杆具有在该前端处限定的最大外直径，而该释放腔具有在该前端处限定的最大直径。该释放腔的最大直径与该锁定杆的前部的最大外直径之比是大于约1比4。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄的装置。该装置包括一个刀具支撑构件，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面以及一个孔，该孔与这个朝前的表面相交并且被适配成将该管状刀夹具柄接收在其中。该孔沿着一条纵向轴线从这个朝前的表面向后延伸。一个罐被布置在该刀具支撑构件的这个孔之内。该罐包括一个纵向通道以及在其中形成的至少两个在圆周上间隔开的开孔。一个锁定杆至少部分地被布置在这个罐的纵向通道之内并且在该刀具支撑构件中以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔中将该管状刀夹具柄向后推入锁定位置并且用于将该管状刀夹具柄从该孔释放到解除锁定的位置。至少两个锁定球被布置该罐的这些间隔开的开孔之内并且与该锁定杆相接合，这样使得该锁定杆的移动致使这些锁定球从该罐径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄相接合。该锁定杆具有至少两个凹陷(该至少两个凹陷被适配成接收在其中形成的这些锁定球)，以及至少两个纵向延伸的、位于每个凹陷之前的锁定斜坡。这些斜坡各自具有沿着一个纵向侧面向上弯曲的壁以及沿着另一个纵向侧面的扁平凸台(当沿着该纵向轴线观察时)，并且每个锁定斜坡的向上弯曲的壁被适配成当该锁定球从该罐径向地向外延伸时与这些锁定球中对应的一个相接合。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄的装置。该装置包括一个刀具支撑构件，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面以及一个孔，该孔与这个朝前的表面相交并且被适配成将该管状刀夹具柄接收在其中。该孔沿着一条纵向轴线从这个朝前的表面向后延伸。一个罐被布置在该刀具支撑构件的这个孔之内。该罐包括一个纵向通道以及在其中形成的四个在圆周上间隔开的开孔。一个锁定杆至少部分地被布置在这个罐的纵向通道之内并且在该刀具支撑构件中以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔中将该管状刀夹具柄向后推入锁定位置并且用于将该管状刀夹具柄从该孔释放到解除锁定的位置。四个锁定球被布置在该罐的这些间隔开的开孔之内并且与该锁定杆相接合，这样使得该锁定杆的移动致使这些锁定元件从该罐径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄相接合。该锁定杆具有多个锁定斜坡，这些锁定斜坡被适配成接收在其中形成的这四个锁定球并且该锁定杆中的这些斜坡围绕该锁定杆的外直径是不均等间隔的。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄的装置。该装置包括一个刀具支撑构件，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面以及一个孔，该孔与这个朝前的表面相交并且被适配成将该管状刀夹具柄接收在其中。该孔沿着一条纵向轴线从这个朝前的表面向后延伸。一个罐被布置在该刀具支撑构件的孔中，该罐包括一个纵向通道以及在其中形成的多个在圆周上间隔开的开孔。一个锁定杆至少部分地被布置在这个罐的纵向通道之内并且在该刀具支撑构件中以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔中将该管状刀夹具柄向后推入锁定位置中并且用于将该管状刀夹具柄从该孔释放到解除锁定的位置上。奇数个锁定元件被布置该罐的这些间隔开的开孔之内并且与该锁定杆接合，使得该锁定杆的移动致使这些锁定元件从该罐径向地向外延伸从而与该管状的刀夹具柄接合。
通过结合附图来阅读以下详细的说明，本发明的进一步的细节和优点将变得清楚，其中通篇中相似的部分是用同样的参考数字来指代的。
附图说明
图1是根据现有技术的一种刀夹具组件处于锁定位置中的纵向局部截面图。
图2是该根据现有技术的刀夹具组件处于解除锁定的位置中的纵向局部截面图。
图3沿着图1中所示的线3-3所截取的、处于锁定位置中的现有技术刀夹具组件一部分的轴向截面图。
图4是处于解除锁定的位置中的、现有技术的刀夹具组件的一部分的轴向截面图。
图5是根据本发明的一个实施方案的一种刀夹具组件的一部分的纵向截面图。
图6是处于锁定位置中的、图5所示的刀夹具组件的一部分的轴向截面图。
图7是处于解除锁定的位置中的、图5所示的刀夹具组件的该部分的轴向截面图。
图8是图5所示的刀夹具组件的锁定杆的一部分的透视图。
图9是根据本发明的一个实施方案的处于锁定位置中的刀夹具的一部分的轴向截面图。
图10是图9所示的刀夹具组件的该部分的轴向截面图，其中这些锁定元件已经被取下。
图11是根据本发明的一个实施方案处于锁定位置中的刀夹具组件的一部分的轴向截面图。
图12是根据跟发明的一个实施方案处于锁定位置中的刀夹具组件的一部分的轴向截面图。
具体实施方式
以下为了说明的目的，如果使用了空间取向术语，则将涉及所提及的实施方案是按照它在附图图形中或者在以下的详细说明中以其他方式所说明的进行定向。然而，应该理解的是以下所说明的这些实施方案可以采取许多可替代的变体和实施方案。还应该理解的是在这些附图图形中所展示的以及在此说明的这些具体的装置只是示例性的而不应该被认为是限制性的。
参见图1至图4，示出了根据现有技术的一种用于可释放地夹持刀夹具50的刀夹具组件10。刀夹具组件10的目标是在一个刀具支撑构件20中沿着一条纵向轴线11前后移动一个锁定杆40以便将刀夹具50固定在刀具支撑构件20之内(图1和图3)，或者将刀夹具50从刀具支撑构件20中弹出(图2和图4)。
刀具支撑构件20具有一个本体21，该本体带有一个朝前的表面24，该表面是由被布置在本体21的前孔22之内的一个刀夹具接收构件23限定的。前孔22与朝前的表面24相交并且沿着纵向轴线11从朝前的表面24向后延伸以便接收刀夹具50的管状柄56。如图2和图4中所示，刀夹具50的管状柄56可以自由地移入和移出孔22。
锁定杆40具有一个前部41和一个后部45。锁定杆40可以是围绕纵向轴线11在旋转意义上受限的。锁定杆40在刀具支撑构件20之内以向后和向前往复运动的方式是可移动的，用于在孔22内将刀夹具50的管状柄56向后推入锁定位置中(如图1和图3所示)并且用于将刀夹具50的管状柄56从孔22中释放到解除锁定的位置(如图2和图4所示)。
锁定杆40的后端45被布置在一个在刀具支撑构件20的本体21内形成的后通道27中并且具有径向地向外延伸的一个凸缘46，同时刀具支撑构件20的本体21具有一个径向地向内延伸的内部肩台25。凸缘46和内部肩台25的相反的表面限制并压缩一组弹簧28，这组弹簧围绕锁定杆40被定位在本体21的后通道27之内。这些弹簧28可以是贝氏弹簧垫圈(如所示出的)，或者是本领域的普通技术人员所知道的另一种压缩弹簧。
这个刀夹具组件10的目的是将刀夹具50固定在刀具支撑构件20之内。刀夹具50具有一个前侧51和一个后侧54。刀夹具50的后侧54具有一个朝后的对接表面55并且柄56是管状的，具有柄壁57，该柄壁从刀夹具50的后侧54向后延伸。管状柄56可以包括延伸穿过柄壁57的对准槽59。至少两个在圆周上间隔开的穿孔58被形成在这个管状柄的柄壁57之中并且在柄壁57的内表面与外表面之间延伸。如所显示的，这些在圆周上间隔开的穿孔58相对于纵向轴线11径向延伸并且是竖直相对的，但是应该认识到这些穿孔58可以根据本领域普通技术人员所知道的任何构型来相对于彼此以及纵向轴线11进行定向。
如图1和图2所示，各个穿孔58的一部分还可以朝向穿孔58的中央从管状柄56的壁57的内表面至壁57的外表面向内倾斜，这样使得穿孔58具有一种截头锥形的形状。刀夹具组件10代表了用于非旋转刀具如车床的刀夹具。为此，刀夹具50的前侧51包括一个刀具接收机构52以便接收一个切削镶片53并且将其夹紧在刀夹具50上。例如，刀具接收机构52可以包括一个凹穴以及用于夹紧切削镶片53的一个夹紧臂。但是，应该认识到刀夹具组件10可以具有多种夹紧机构中的任何一种并且可以已经附接到可能与非旋转或旋转应用相关的多种刀具中的任何一种上。
进一步参见图1至图4，刀具支撑构件20具有一个朝前的表面24以及一个孔22。在这个孔22之内，一个罐30沿着纵向轴线11延伸穿过刀具支撑构件20，该罐延伸进入刀具支撑构件20的孔22中。一个纵向通道31延伸穿过罐30并且锁定杆40至少部分地被布置在罐30的纵向通道31之内。
锁定杆40的前部41经刀具支撑构件20的本体21的内部肩台25而延伸穿过一个中间通道26。锁定杆40的前部41被可滑动地布置在罐30的纵向通道31之内。四个等间距的凹陷43被形成在锁定杆40的前部41中，这些凹陷可以与形成在罐30中的四个径向延伸的、在圆周上间隔开的开孔32对准。当锁定杆40向右移动时，锁定元件33(处于被定位在罐30的这些开孔32中的球状球33以及在锁定杆40内的这些凹陷43的形式)被形成在锁定杆40的前部41上的一个锁定斜坡44径向地向外推动，该锁定斜坡在这些凹陷43的前面并且与其邻近。如图3和图4所示，可以存在四个锁定元件33，这些锁定元件被布置在罐30内的四个在圆周上间隔开的开孔32以及在锁定杆40的前端41中的四个凹陷43之内。在锁定杆40的前部41中可以额外提供一个冷却剂通道47以便允许冷却剂液体经过刀夹具组件10而流向刀夹具50和切削镶片53。
图2和图4示出了从刀具支撑构件20中取出的刀夹具50。为了将刀夹具50固定在刀具支撑构件20之中，锁定杆40必须被定位成使得这些锁定元件36是在这些凹陷43之内并且凹入罐30的这些间隔开的开孔32之内。以这种取向，这些锁定元件33离开了刀夹具50的柄56内的这些穿孔58，并且因此刀夹具50的管状柄56可以被插入孔22中。
如图1所示，锁定杆40被围绕锁定杆40的后端45布置的这些弹簧28朝向该锁定位置偏置。为了将刀夹具50固定在刀具支撑构件20的孔22之内，这些弹簧28从在刀具支撑构件20的本体21的内部肩台25与锁定杆40的后端45上的凸缘46之间的压缩情况中被释放，从而致使锁定杆40从左向右移动(如图1和图2中所观察的)。当锁定杆40从左向右移动时，锁定斜坡44移动至与这些锁定元件33相接合，这在锁定杆40朝向锁定位置移动时将趋于沿着锁定斜坡44前进。当这些锁定元件33沿着锁定斜坡44移动时，它们从罐30中的这些间隔开的开孔32中向外伸出，如图3和图4所示。一旦这些锁定元件33在管状柄56的这些穿孔58之内牢固地就坐在朝前的接触表面上，就达到了锁定位置。当这些锁定元件33沿锁定斜坡44向上移动时，应认识到斜坡44对抗这些锁定元件33施加一个指向向外的力，产生了一个径向指向的锁定荷载，该锁定荷载进而通过这些穿孔58的朝前的接触表面被施加到柄56上从而将刀夹具50固定在刀具支撑构件20之内。
要从刀夹具构件20中释放刀夹具50，朝该刀夹具50向左推动锁定杆40。以这样的方式，这些锁定元件33在罐30的这些间隔开的开孔32以及锁定杆40上的这些凹陷43之中缩回，这样使得提供了充分的间隙并且可以将刀夹具50从刀具支撑构件20中取出(如图2和图4所示)。
如以上所讨论的，当刀夹具50被锁定在刀具支撑构件20中时，管状柄56可能存在弹性变形，由此产生高的摩擦力，从而将刀夹具50保持在刀具支撑构件20之内。要释放刀夹具50，使锁定杆40伸展经过刀具支撑构件20的前端，使得锁定杆40的一个前端表面42伸出到罐30和刀具支撑构件20之外而与刀夹具50的后侧54上的一个撞击表面60相接触，由此将刀夹具50从刀具支撑构件20中弹出。因此，通过移动该锁定杆40，可以将刀夹具50固定在刀具支撑构件20之内或者从其中释放，由此提供对刀夹具50的快速更换。
应该认识到，在刀具支撑构件20之内伸展和缩回锁定杆40的机构仅是出于解释的目的而进行说明的。该机构可以是普通技术人员所知道的、适合用于上述系统的任何类型。例如，2009年2月5提出的美国专利申请号12/366,137以及美国专利号5,415,066、4,747,735、4,932,295、5,870,935，以及7,610,834中所说明的这些机构中的任何一种，所有这些都转让给了本申请的受让人、并且各自通过引用以其全文结合在此。
参见图5至图8，示出了根据本发明的一个实施方案的一种用于可释放地夹持刀夹具的刀夹具组件100。应当认识到在图5至图8中同样的参考号用于标识与图1至4中所展示的以及上述讨论的同样的特征。还应认识到刀夹具组件100是根据以上关于图1至4所讨论的相同原理来工作的并且可以与以上提到的任何一种机构一起使用。
如图5所示，刀夹具组件100包括一个刀具支撑构件20以及一个带有孔22的本体21，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面24，该朝前的表面是由一个刀夹具接收构件23限定的，该孔与该朝前的表面24相交。孔22从该朝前的表面24延伸并且被适配成接收该管状的刀夹具柄56。罐30被布置在刀具支撑构件20的本体21的孔22内。罐30包括一个纵向通道31以及在圆周上间隔开的四个径向延伸的开孔32，这些开孔从纵向通道31延伸穿过罐30。
锁定杆110的前部111被布置在罐30的纵向通道31之内。锁定杆110在刀具支撑构件20之内以一种向后和向前的往复运动是可移动的，用于在孔22之内将管状刀夹具柄56向后推入锁定位置(如图6所示)，并且用于将管状刀夹具柄56从孔22释放到解除锁定的位置(如图7所示)。至少两个锁定元件101，例如图5至图7所示的四个球状锁定球，被布置在罐30的这些间隔开的开孔32之内并且与锁定杆40相接合，使得锁定杆40的移动致使这些锁定元件101从罐30径向地向外延伸从而在这些开孔58内与管状刀夹具柄56相接合。如以上所讨论的，锁定杆110的前部111包括对应于每个锁定元件101的多个凹陷112以及多个锁定斜坡113。在锁定杆110的前部111中、在锁定杆110的前端114附近还形成了一个凹槽115，该凹槽可以用于在锁定杆110上安放O形圈。
参见图5和图8，这些凹陷112、锁定斜坡113以及凹槽115是在锁定杆110的前部111的外表面121中形成的。锁定杆110的前部111的外表面121限定了锁定杆110的前部111的最大外直径Dmax。该锁定杆的前部111的最大外直径Dmax是由该锁定杆110的前部111的不在这些凹陷112、锁定斜坡113以及凹槽115之内的外表面121的直径限定的。
锁定杆110的前部111具有一个带有内表面117的空心内部116。内表面117限定了一个释放腔118，该释放腔从锁定杆110的前部111的前端114向后延伸。如以上所讨论的，该锁定杆的前部111具有在前端114处限定的最大外直径Dmax。如图5所示，释放腔118具有在锁定杆110的前端114处限定的最大直径dmax。释放腔的最大直径dmax与锁定杆110的前部111的最大外直径Dmax之比是大于约1比4。在根据本实施方案的一个示例中，释放腔118的最大直径dmax与锁定杆110的前部111的最大外直径Dmax之比是大约3比5。
同样，如图5所示，释放腔118具有一个锥形部分119，该锥形部分在朝后方向上从释放腔118的最大直径dmax向内渐缩至一个最小直径dmin。释放腔118后部的空心内部116的内表面117还可以限定一个冷却剂通道120。如所示出的，释放腔118的锥形部分119朝向冷却剂通道120渐缩并且冷却剂通道120的直径等于该释放腔118的最小直径dmin。在根据本实施方案的一个示例中，冷却剂通道120的直径dmin与锁定杆110的前部111的最大外直径Dmax之比大约是1比4。
参见图5至图8，应该认识到，通过为锁定杆110的前部111提供该释放腔118(如所示出和说明的)，为锁定杆110提供了一个更薄的结构以便增大灵活性，这样使得锁定杆110的前部111将向每个锁定球施加一个均匀的荷载。这是因为在锁定杆110与每个锁定球之间产生一个不成比例的大荷载时，锁定杆110的前部111将在释放腔118中弯曲(很像弹簧)。释放腔118的最大直径dmax与锁定杆110的前部111的最大外直径Dmax之比可以被设定成使得锁定杆110将弯曲从而向这些锁定球施加均匀的荷载。
参见图9和图10，示出了根据本发明的另一个实施方案的一种刀夹具组件。应该认识到，在图9和图10中同样的参考号被用于标识与图1至图4所展示的以及以上所讨论的同样的特征。还应该认识到，该刀夹具组件是根据以上关于图1至图4所讨论的相同的原理来工作的，并且可以与以上提到的任何一种机构一起使用。
该刀夹具组件包括一个罐30，该罐具有一个纵向通道以及在圆周上间隔开的四个径向延伸的开孔32，这些开孔从该纵向通道延伸穿过该罐30。一个锁定杆150被布置在罐30的这个纵向通道之内。锁定杆150以向后和向前的往复运动是可移动的，用于将管状刀夹具柄56向后推入锁定位置中(图9)并且用于将管状刀夹具柄56释放到解除锁定的位置。第一、第二、第三以及第四球状锁定球151，152，153，154(如图9所示)被布置在罐30的这些间隔开的开孔32之内并且与锁定杆150相接合，这样使得锁定杆150的移动致使这些锁定球151，152，153，154从罐30径向地向外延伸以便在这些穿孔58之内与管状刀夹具柄56相接合。锁定杆110包括对应于每个锁定球151，152，153，154的四个凹陷以及四个对应的锁定斜坡155。这些锁定斜坡155被定位在对应的凹陷的前方。
如图10所示，其中展示了已将锁定球151，152，153，154取出的这些锁定斜坡155，当沿着该纵向轴线观察时，每个锁定斜坡155具有沿着一个纵向侧面向上弯曲的壁156以及沿着另一个纵向侧面的扁平凸台157。如图9所示，当这些锁定球151，152，153，154从罐30径向地向外延伸，同时扁平凸台157垂直于锁定杆150的一个半径(该半径延伸穿过对应的锁定球151，152，153，154的中央)延伸时，这些锁定球151，152，153，154将与对应锁定斜坡155的向上弯曲的壁156相接合。通过移除一侧的每个锁定斜坡155，这些锁定球151，152，153，154在从罐30的这些径向开孔32中延伸并且仅在一个方向上居中时将趋于支承在这些向上弯曲的壁156上。因此，由这些锁定球151，152，153，154通过这些锁定斜坡155施加到锁定杆150上的对应的力F1，F2，F3，F4将从锁定杆150的中央被引导离开并且是均等的，因此防止了管状刀夹具柄56在该锁定位置中的不均匀的加载以及不居中的定位。锁定杆150可以额外包括一个释放腔，如以上关于图5至图8所讨论的。虽然展示为包括四个锁定球151，152，153，154，但是应该认识到，根据本实施方案的刀夹具组件可以配备不同偶数个的锁定球，例如六个。
参见图11，示出了根据本发明的另一个实施方案的一种刀夹具组件。应该认识到，该刀夹具组件是根据以上关于图1至图4所讨论的相同的原理来工作的，并且可以与以上提到的任何一种机构一起使用。
该刀夹具组件包括一个罐211，该罐具有一个纵向通道以及在圆周上间隔开的四个径向延伸的开孔212，这些开孔从该纵向通道延伸穿过罐211。一个锁定杆200被布置在罐211的这个纵向通道之内。锁定杆200以向后和向前的往复运动是可移动的，用于将管状刀夹具柄209向后推入锁定位置中(图11)并且用于将管状刀夹具柄209释放到解除锁定的位置上。第一、第二、第三以及第四球状锁定球201，202，203，204(如图11所示)被布置在罐211的这些间隔开的开孔212之内并且与锁定杆200相接合，这样使得锁定杆200的移动致使这些锁定球201，202，203，204从罐211径向地向外延伸从而在这些穿孔210之内与管状刀夹具柄209相接合。锁定杆200包括对应于每个锁定球201，202，203，204的四个凹陷以及四个对应的锁定斜坡205，206，207，208。这些锁定斜坡205，206，207，208位于这些对应的凹陷的前方。锁定杆200可以额外包括一个释放腔213(如以上参照图5至图8所讨论的)。虽然展示成包括四个锁定球201，202，203，204，应该认识到，根据本实施方案的刀夹具组件可以配备不同数量的锁定球。
如图11所示，这四个锁定斜坡205，206，207，208，罐211中的这些径向开孔212，以及管状刀夹具柄209中的这些径向穿孔210是圆周上不等间距的。具体而言，这些锁定斜坡205，206，207，208围绕锁定杆200的外直径是不等间距的。.第四锁定斜坡208和锁定球204在圆周上与相邻的第三锁定斜坡207和锁定球203以第一角度A1间隔开，而与相邻的第一锁定斜坡205和锁定球201以第二角度A2间隔开。在本实施方案的一个示例中，第一角度A1约为80°而第二角度A2约为100°。应该认识到，第一锁定斜坡205和第一锁定球201以及第三锁定斜坡207和第三锁定球203还对应地与第二锁定斜坡206和第二锁定球202以角度A1和A2间隔开。因此，第四锁定斜坡208和锁定球204与第二锁定斜坡206和锁定球202以约180°间隔开。应该认识到，角度A1和A2可以改变，只要它们不相等。通过在这些锁定斜坡205，206，207，208，这些径向开孔212，以及这些径向穿孔210之间提供不均匀的间隔，该刀夹具仅可以被安装并锁定在刀具支撑构件中分开180°的仅两个位置中。
参见图12，示出了根据本发明的另一个实施方案的一种刀夹具组件。应该认识到，该刀夹具组件是根据以上关于图1至图4所讨论的相同的原理来工作的，并且可以与以上提到的任何一种机构一起使用。
该刀夹具组件包括一个罐305，该罐具有一个纵向通道以及奇数个在圆周上分隔开的、径向延伸的开孔306，这些开孔从该纵向通道延伸穿过罐305。一个锁定杆300被布置在罐305的这个纵向通道之内。锁定杆300以向后和向前的往复运动是可移动的，用于将管状刀夹具柄303向后推入锁定位置(图12)并且用于将管状刀夹具柄303释放到解除锁定的位置上。奇数个锁定元件301，例如锁定球(如图12所示)，被布置在罐305的这些间隔开的开孔306之内并且与锁定杆300相接合，这样使得锁定杆300的移动致使这些锁定球从罐305径向地向外延伸从而在这些穿孔304中与管状刀夹具柄303相接合。锁定杆300包括对应于每个锁定球的奇数个凹陷302。锁定杆300可以额外地包括一个释放腔307，如以上参照图5至图8所说明的。.
如所示出的，奇数个锁定元件301包括五个锁定球。应该认识到，根据本实施方案的刀夹具组件可以配备不同数目的奇数个锁定元件301，例如三个。供应奇数个锁定元件301为该刀夹具组件提供了防错方式，因为该刀夹具不能以90°的间隔进行定位，而是仅具有一个有可能与该刀具支撑构件的本体形状对准的位置，而其他位置将全部呈现为歪的。此外，如果为该刀夹具组件提供一个对称定位特征(根据图12所示的实施方案)，只有一个锁定位置将是可能的。这样一种特征对于要求绝对防错的高速应用将是有帮助的。
根据本发明的另一个实施方案，以上根据任何一个前述实施方案所讨论的这些锁定元件(锁定球)33，101，151至154，201至204，301中的任何一个可以由非金属材料制成，例如由陶瓷或类似材料。根据一个实施方案，该非金属材料包括氮化硅。非金属锁定球可以提供超出典型的金属锁定球的若干优点，因为这种非金属锁定球比金属锁定球轻得多，并且因此导致在旋转应用中因为被夹紧的机构中可能的位置差异所致的不平衡更少。非金属锁定球还可以因高硬度而在其与这些钢部件的相互作用中提供更好的摩擦特性，从而导致更有效的机构。
尽管在以上的详细说明中说明了一种刀具组件的几个实施方案，但是本领域的技术人员可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对这些实施方案作出修改和改变。因此，以上的说明旨在是解说性的而非限制性的。以上所说明的本发明是由所附权利要求书来限定的，并且对本发明做出的、落入这些权利要求的等价的含义和范围之内的所有变更都包含在它们的范围之内。

Claims (25)

1.一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄(56)的装置，包括：
一个刀具支撑构件(20)，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面(24)和一个孔(22)，该孔与该朝前的表面(24)相交并且被适配成将该管状刀夹具柄(56)接收在其中，该孔(22)沿着一条纵向轴线(11)从该朝前的表面(24)向后延伸；
布置在该刀具支撑构件(20)的孔(22)中的一个罐(30)，该罐(30)包括一个纵向通道(31)以及在其中形成的至少两个在圆周上间隔开的开孔(32)；
一个锁定杆(110)，该锁定杆至少部分地被布置在该罐(30)的纵向通道(31)之内并且在该刀具支撑构件(20)之内以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔(22)之内将该管状刀夹具柄(56)向后推入锁定位置，并且用于将该管状刀夹具柄(56)从该孔(22)释放到解除锁定的位置；以及
至少两个锁定元件(101)，该至少两个锁定元件布置在该罐(30)的这些间隔开的开孔(32)之内并且与该锁定杆(110)相接合，这样使得该锁定杆(110)的移动致使这些锁定元件(101)从该罐(30)径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄(56)相接合，
其中，该锁定杆(110)包括一个前部(111)，该前部具有一个带有内表面(117)的空心内部(116)，该内表面限定了从该锁定杆(110)的前部(111)的前端(114)向后延伸的一个释放腔(118)，该锁定杆(110)具有在该前端(114)处限定的最大外直径(Dmax)，并且该释放腔(118)具有在该前端(114)处限定的最大直径(dmax)，并且该释放腔(118)的最大直径(dmax)与该锁定杆(110)的前部(111)的最大外直径(Dmax)之比是大于1比4。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，该释放腔(118)的最大直径(dmax)与该锁定杆(110)的前部(111)的最大外直径之比是3比5。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，该释放腔(118)朝后端从该最大直径(dmax)向内渐缩至一个最小直径(dmin)。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，该锁定杆(110)的前部(111)的空心内部(116)的内表面(117)进一步限定了在该释放腔(118)后部形成的一个冷却剂通道(120)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，该冷却剂通道(120)具有一个直径(dmin)，并且该冷却剂通道(120)的直径(dmin)与该锁定杆(110)的最大外直径(Dmax)之比是1比4。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，该至少两个锁定元件包括四个球。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，这些锁定元件(101)是由一种非金属材料制成的。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，该非金属材料包括氮化硅。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，该释放腔(118)的最大直径(dmax)与该锁定杆(110)的前部(111)的最大外直径(Dmax)之比被设定为使得该锁定杆(110)被适配成发生偏转而向这些锁定元件(101)施加均匀的荷载。
10.一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄(56)的装置，包括：
一个刀具支撑构件(20)，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面(24)和一个孔(22)，该孔与该朝前的表面(24)相交并且被适配成将该管状刀夹具柄(56)接收在其中，该孔(22)沿着一条纵向轴线(11)从该朝前的表面(24)向后延伸；
布置在该刀具支撑构件(20)的孔(22)中的一个罐(30)，该罐(30)包括一个纵向通道(31)以及在其中形成的至少两个在圆周上间隔开的开孔(32)；
一个锁定杆(150)，该锁定杆至少部分地被布置在该罐(30)的纵向通道(31)之内并且在该刀具支撑构件(20)之内以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔(22)之内将该管状刀夹具柄(56)向后推入锁定位置，并且用于将该管状刀夹具柄(56)从该孔(22)释放到解除锁定的位置；以及
至少两个锁定球(151，153)，该至少两个锁定球被布置在该罐(30)的这些间隔开的开孔(32)之内并且与该锁定杆(150)相接合，这样使得该锁定杆(150)的移动致使这些锁定球(151，153)从该罐(30)径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄(56)相接合，
其中，该锁定杆(150)包括至少两个凹陷(112)，该至少两个凹陷被适配成接收在其中形成的这些锁定球(151，153)以及至少两个位于每个凹陷之前的纵向延伸的锁定斜坡(155)，当沿着纵向轴线(11)观察时，这些锁定斜坡(155)各自具有沿着一个纵向侧面向上弯曲的壁(156)以及沿着另一个纵向侧面的扁平凸台(157)，并且每个锁定斜坡(155)的向上弯曲的壁(156)被适配成当该锁定球(151，153)从该罐(30)径向地向外延伸时与这些锁定球(151，153)中对应的一个相接合。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，该至少两个锁定球包括四个锁定球(151，152，153，154)并且该锁定杆(150)中的该至少两个凹陷(112)以及锁定斜坡(155)包括四个凹陷(112)以及锁定斜坡(155)，这四个锁定球(151，152，153，154)与这些锁定斜坡(155)的对应的向上弯曲的壁(156)相接合，这样使得由这四个锁定球(151，152，153，154)通过这些锁定斜坡(155)施加到该锁定杆(150)上的力(F1，F2，F3，F4)将是均等的。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，这些锁定球(151，152，153，154)是由一种非金属材料制成的。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，该非金属材料包括氮化硅。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，该锁定杆(150)的一个前部具有一个带有内表面(117)的空心内部(116)，该内表面限定了从该锁定杆(150)的前部的前端(114)向后延伸的一个释放腔(118)。
15.一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄(209)的装置，包括：
一个刀具支撑构件(20)，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面(24)和一个孔(22)，该孔与该朝前的表面(24)相交并且被适配成将该管状刀夹具柄(209)接收在其中，该孔(22)沿着一条纵向轴线(11)从该朝前的表面(24)向后延伸；
布置在该刀具支撑构件(20)的孔(22)中的一个罐(211)，该罐(211)包括一个纵向通道(31)以及在其中形成的四个在圆周上间隔开的开孔(212)；
一个锁定杆(200)，该锁定杆至少部分地被布置在该罐(211)的纵向通道(31)之内并且在该刀具支撑构件(20)之内以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔(22)之内将该管状刀夹具柄(209)向后推入锁定位置，并且用于将该管状刀夹具柄(209)从该孔(22)释放到解除锁定的位置；以及
四个锁定球(201，202，203，204)，这四个锁定球被布置在该罐(211)的这些间隔开的开孔(212)之内并且与该锁定杆(200)相接合，这样使得该锁定杆(200)的移动致使这些锁定球(201，202，203，204)从该罐(211)径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄(209)相接合，
其中，该锁定杆(200)具有多个锁定斜坡(205，206，207，208)，这些锁定斜坡被适配成接收在其中形成的这四个锁定球(201，202，203，204)，并且该锁定杆(200)中的这些锁定斜坡(205，206，207，208)围绕该锁定杆(250)的外直径不是等间距的。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，该锁定杆(200)的这四个锁定斜坡之一(208)与一个相邻的锁定斜坡(205)以100°的角度(A2)间隔开、并且与另一个相邻的锁定斜坡(207)以80°的角度(A1)间隔开。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，这些锁定球(201，202，203，204)是由一种非金属材料制成的。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，该非金属材料包括氮化硅。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，该锁定杆(200)的前部具有一个带有内表面(117)的空心内部(116)，该内表面限定了从该锁定杆(250)的前部的一个前端(114)向后延伸的一个释放腔(213)。
20.一种用于可释放地夹持管状刀夹具柄(303)的装置，包括：
一个刀具支撑构件(20)，该刀具支撑构件具有一个朝前的表面(24)和一个孔(22)，该孔与该朝前的表面(24)相交并且被适配成将该管状刀夹具柄(303)接收在其中，该孔(22)沿着一条纵向轴线(11)从该朝前的表面(24)向后延伸；
布置在该刀具支撑构件(20)的孔(22)中的一个罐(305)，该罐(305)包括一个纵向通道(31)以及在其中形成的多个在圆周上间隔开的开孔(306)；
一个锁定杆(300)，该锁定杆至少部分地被布置在该罐(305)的纵向通道(31)之内并且在该刀具支撑构件(20)之内以向后和向前的往复运动是可移动的，用于在该孔之内将该管状刀夹具柄(303)向后推入锁定位置，并且用于将该管状刀夹具柄(303)从该孔(22)释放到解除锁定的位置；以及
奇数个锁定元件(301)，该奇数个锁定元件被布置在该罐(305)的这些间隔开的开孔(306)之内并且与该锁定杆(300)相接合，这样使得该锁定杆(300)的移动致使这些锁定元件(301)从该罐(305)径向地向外延伸从而与该管状刀夹具柄(303)相接合。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，该奇数个锁定元件(301)包括五个锁定元件(301)。
22.根据权利要求20所述的装置，其中，这些锁定元件是锁定球。
23.根据权利要求20所述的装置，其中，这些锁定元件(301)是由一种非金属材料制成的。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，该非金属材料包括氮化硅。
25.根据权利要求20所述的装置，其中，该锁定杆(300)的一个前部具有一个带有内表面(117)的空心内部(116)，该内表面限定了从该锁定杆(300)的前部的前端(114)向后延伸的一个释放腔(307)。
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