CN103433572B - 一种弹性丝锥夹头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机床用夹具，特别是一种将丝锥保持在机床主轴上的丝锥夹头，包括夹头柄、圆形套筒和夹紧座，所述圆形套筒外侧设置有扭矩调节机构，所述夹头柄与圆形套筒之间设置有长度补偿机构，所述夹紧座内设置有丝锥夹紧机构。采用上述结构后，本发明的弹性丝锥夹头通过扭矩调节机构可以调节扭矩以适应不同扭矩的丝锥夹头。另外，可以通过长度调节机构防止丝锥的一端固定而另一端继续进给造成的丝锥损害。丝锥夹紧机构可以实现丝锥的自定心，提高丝锥的夹紧刚度。

Description

一种弹性丝锥夹头

技术领域

本发明涉及一种机床用夹具，特别是一种将丝锥保持在机床主轴上的丝锥夹头。

背景技术

数控机床在工作时，丝锥在伺服电机驱动下作旋转切削运动，丝锥的轴向运动由伺服电机控制。然而，由于存在伺服延时现象，相对于主轴旋转而言，丝锥在切削旋转时，丝锥行进的或快或慢，实际移动和和螺距移动存在误差；一般类型的丝锥夹头只能装夹一种尺寸或尺寸范围很窄的丝锥，因此当需要加工所用丝锥柄部分尺寸不同时，就必须将整个丝锥换下，这样每台机床必须具备多种丝锥夹头。

中国发明专利申请CN101537504A公开了一种用于机械加工的丝锥夹头，包括主柄及丝锥夹套，所述主柄的一端为圆筒形，在所述圆筒形上靠近左端的壁上设置多个贯通的通孔，在通孔内放置滚珠；在所述筒形体的外面对应于通孔的部位设置可以相对筒形体做轴向移动的拨动套，在所述拨动套上设置用于容纳滚珠的空间及用于推动滚珠在所述通孔内作径向移动的突起；在所述筒形体的中部设置台阶，在筒形体的外面、拨动套与所述台阶的端面间设置弹簧；在所述丝锥夹套的外壁设置用于容纳部分滚珠的凹腔。此发明既能快速装夹，又带有径向扭矩保护，但是调节扭矩不方便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种安全可靠的弹性丝锥夹头。

为解决上述的技术问题，包括夹头柄、圆形套筒和夹紧座，所述圆形套筒套装在夹头柄外侧，所述夹头柄外部设有凹坑，所述圆形套筒侧壁与凹坑相适应的位置开有长条形通槽，所述凹坑与通槽之间设置传递扭矩的钢球，所述圆形套筒四周设置有若干钢珠，所述钢珠通过传递扭矩的离合机构与夹紧座相连，其特征在于：所述圆形套筒外侧设置有扭矩调节机构，所述夹头柄与圆形套筒之间设置有长度补偿机构，所述夹紧座内设置有丝锥夹紧机构。

进一步的，所述扭矩调节机构包括碟簧组、调节定环、调节动环和扭矩调节旋钮，所述调节定环固定在圆形套筒外侧，所述调节定环外表面设有扭矩刻度；所述调节动环一端内表面与调节定环外表面通过螺纹副相接触；所述调节动环另一端与碟簧组相接触，所述碟簧组设置圆形套筒与扭矩调节旋钮之间，所述碟簧组另一端与钢珠相接触；所述扭矩调节旋钮内壁通过齿轮副分别与调节定环和调节动环外表面相接触；所述扭矩调节旋钮与调节动环之间形成第一空腔，所述第一空腔内设置复位弹簧。

更进一步的，所述调节定环与圆形套筒的固定方式为所述调节定环一端的圆形套筒上固定有轴用卡圈，所述调节定环另一端与圆形套筒之间设置有轴向定位第一钢珠。

进一步的，所述长度补偿机构包括设置夹头柄与圆形套筒之间的直线轴承，所述直线轴承上开有与钢球相适应的通孔；所述夹头柄中间开有圆形空腔，所述圆形空腔内设置有可拆卸的弹性缓冲装置。

更进一步的，所述弹性缓冲装置包括固定在夹头柄圆形空腔端部的带有台阶的导套，所述导套套装在固定于圆形套筒内导杆的外侧；还包括压紧螺母，所述导杆穿过压紧螺母中间通孔，所述压紧螺母外表面通过螺纹副与夹头柄圆形空腔内壁连接；所述压紧螺母与导套的台阶之间设置有第一弹簧。

更进一步的，所述导套顶端与圆形套筒之间的导杆外侧设置有第二弹簧。

进一步的，所述丝锥夹紧机构包括设置在夹紧座内相配合的蜗轮和蜗杆；所述蜗轮中间开有容纳四方组的凹腔，所述四方组包括四个均匀分布在凹腔径向圆周上的四边形夹紧块，所述四边形夹紧块依次布置形成用于夹持丝锥方形端部的方孔，所述方孔中心位于所述夹头柄的中轴线上，所述四边形夹紧块上固定有圆柱凸起；所述蜗轮旁的夹紧座内设置有过渡板，所述过渡板靠近蜗轮的一侧开有与四边形夹紧块上圆柱凸起相适应的凹槽。

更进一步的，所述丝锥夹紧机构还包括设置在过渡板另一侧的三方组夹套，所述三方组夹套的径向圆周上均匀分布三个三角形夹紧块，所述三角形夹紧块依次布置形成用于夹持丝锥柱柄的三角孔，所述三角孔位于所述夹头柄的中轴线上；所述三角形夹紧块上靠近过渡板的一侧固定有圆柱凸起，所述过渡板靠近三方组夹套的一侧也开有与三角形夹紧块上圆柱凸起相适应的凹槽。

更进一步的，所述三方组夹套外侧固定有可拆卸密封板，所述夹紧座内壁设有螺纹，所述密封板外表面设有与夹紧座内壁螺纹相匹配的螺纹。

采用上述结构后，本发明的弹性丝锥夹头通过扭矩调节机构可以调节扭矩以适应不同扭矩的丝锥夹头。另外，可以通过长度调节机构防止丝锥的一端固定而另一端继续进给造成的丝锥损害。丝锥夹紧机构可以实现丝锥的自定心，提高丝锥的夹紧刚度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2a为本发明夹头柄的结构示意图。

图2b为本发明夹头柄的轴向剖视图。

图3为本发明压紧螺母的结构示意图。

图4a为本发明圆形套筒的结构示意图。

图4b为本发明圆形套筒的轴向剖视图。

图5a为本发明导套的结构示意图。

图5b为本发明导套的轴向剖视图。

图6a为本发明调节动环的结构示意图。

图6b为本发明调节动环的轴向剖视图。

图7a为本发明调节定环的结构示意图。

图7b为本发明调节定环的轴向剖视图。

图8a为本发明扭矩调节旋钮的结构示意图。

图8b为本发明扭矩调节旋钮的轴向剖视图。

图9为本发明四方组的结构示意图。

图10为本发明三方组的结构示意图。

图中：1为夹头柄，2为第一弹簧，3为导杆，4为轴用卡圈，5为调节定环，6为第一钢珠，7为压紧螺母，8为调节动环，9为第二弹簧，10为卡圈，11为离合板，12为轴承，13为离合板，14为夹紧座，15为蜗轮，16为过渡板，17为导套，18为直线轴承，19为圆形套筒，20为轴向卡圈，21为扭矩调节旋钮，22为钢球，23为复位弹簧，24为碟簧组，25为螺母，26为钢珠，27为离合钢球组，28为离合板，29为蜗杆，30为四方组，31为三方组夹套，32为密封板，33为三方组，34为离合套，

1-1为圆形空腔，1-2为螺纹，1-3为凹坑,5-1为通孔，5-2为轮齿，5-3为螺纹，5-4为凹槽，7-1为螺纹，7-2为通孔，8-1为通孔，8-2为轮齿，8-3为螺纹，17-1为台阶，17-2为空腔，19-1为长条形通槽，19-2为凹坑，19-3为空腔，19-4为圆孔，21-1为轮齿，21-2为通孔，30-1为凸起，30-2为四边形夹紧块，30-3为方孔，33-1为三角形夹紧块，33-2为凸起，33-3为三角孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明的弹性丝锥夹头包括夹头柄1、圆形套筒19和夹紧座14。如图4b所示，所述圆形套筒19上开有与夹头柄1相适应的空腔19-3所述圆形套筒19套装在夹头柄1外侧。为了将夹头柄的扭力传递给圆形套筒，如图2a和图2b所示，所述夹头柄1外部设有凹坑1-3；如图1、图4a和图4b所示，所述圆形套筒19侧壁与凹坑1-3相适应的位置开有长条形通槽19-1，所述凹坑1-3与通槽19-1之间设置传递扭矩的钢球22。这样当机床带动夹头柄1转动时，钢球22会将夹头柄的扭力传递到圆形套筒19上，从而使得圆形套筒转动。因为弹性丝锥夹头的夹紧座14是用来夹紧丝锥的，需要通过夹紧座14来带动丝锥转动实现进给，所以需要将圆形套筒19的扭力传递给夹紧座14。如图1和图4b所示，所述圆形套筒19四周开有若干圆孔19-4，所述圆孔19-4内放置钢珠26，钢珠26通过传递扭矩的离合机构与夹紧座14相连。所述离合机构包括设置在离合套34内的离合板11、离合板13、离合板28和离合钢球组27。所述碟簧组24设置在扭矩调节旋钮21与圆形套筒19之间，所述扭矩调节旋钮21外侧与离合套34内侧相接触，所述碟簧组24与钢球26相接触，使得钢球26位于离合板11的凹坑内。所述离合板11、离合板13和离合板28依次套装在夹紧座14的轴头上，通过螺母25压紧，所述螺母25与离合板11之间的夹紧座轴头上套装有轴承12。离合板11和离合板28之间设置有离合钢球组27，所述离合板11、离合板28表面开有与离合钢球组27相适应的凹槽。夹头柄1通过钢球22将扭力传递给圆形套筒19，圆形套筒19通过钢珠26将扭力传递给离合板11，从而将扭力传递给夹紧座14，带动丝锥实现进给。本发明的离合机构可以起到保护丝锥的目的，避免过载断丝，降低废品率。如果刀具被工件掣住或者其他问题超过预定的扭矩，传递扭力的离合钢球组27就被压离它们正常位置，使得离合板11和离合板28脱开。钢珠26将扭力传递给离合板11后，因为离合板11与离合板28脱开，离合板11只是通过轴承12在夹紧座14的轴头上转动，所以离合板11无法将扭力传递给离合板28，也就不会造成丝锥折断。

为了能够适应不同扭矩的丝锥，所述圆形套筒外侧设置有扭矩调节机构。所述扭矩调节机构包括碟簧组24、调节定环5、调节动环8和扭矩调节旋钮21。如图1、图7a和图7b所示，所述调节定环5呈“T”形，所述调节定环5上开有与圆形套筒19相适应的通孔5-1，将调节定环5固定在圆形套筒19外侧。进一步的，这里调节定环与圆形套筒19的固定方式为所述调节定环大端的圆形套筒上固定有轴用卡圈4。如图1、图4b和图7b所示，所述调节定环小端与圆形套筒之间设置有轴向定位第一钢珠6，即所述调节定环小端与圆形套筒之间分别开有与第一钢珠6相适应的凹槽5-4和凹坑19-2，这样通过轴向卡圈4和第一钢珠6实现调节定环5轴向和周向定位。

如图7a和图7b所示，所述“T”形调节定环5的大端外表面设置有轮齿5-2，调节定环的小径端外表面设置有螺纹5-3。如图6a和图6b所示，所述调节动环8呈倒“T”形，调节动环开有与调节定环相适应的通孔8-1，调节动环小端内表面设置有螺纹8-3，调节动环小端外表面设置有轮齿8-2，调节动环大端与碟簧组24相接触。如图8a和图8b所示，所述扭矩调节旋钮21开有与调节定环、调节动环相适应的通孔21-2，所述调节定环内设置有轮齿21-1。如图1、图6、图7、图8所示，所述调节动环8内表面通过螺纹8-3与螺纹5-3形成的螺纹副与调节定环5外表面相接触；所述扭矩调节旋钮21内表面通过轮齿21-1与轮齿8-2、轮齿5-2形成的齿轮副分别与调节定环和调节动环外表面相接触，为了给扭矩调节旋钮21限位，所述调节定环大端固定有轴向挡圈20。所述扭矩调节旋钮21与“T”形调节动环形成第一空腔，所述第一空腔内设置复位弹簧23。所述调节定环外表面设有扭矩刻度，在不需要调节扭矩时，扭矩调节旋钮21由于复位弹簧23的存在始终与调节定环5接触。由于调节定环5和扭矩调节旋钮21设有相匹配的轮齿，使得扭矩调节旋钮21保持相对不动。当需要设置扭矩时，按下扭矩调节旋钮21使其轮齿21-1与调节定环5轮齿5-2脱开。由于调节动环8设有与扭矩调节旋钮21相匹配的轮齿，且调节动环8与调节定环5通过螺纹副相连接，当转动扭矩调节旋钮21时，调节动环8伴随扭矩调节旋钮21在调节定环5上转动，这样调节动环8便会压紧或松开碟簧组24，以此控制碟簧组24的松紧来实现所需扭矩的调节。当扭矩调节旋钮21旋转到调节定环5上所需的扭矩刻度时，完成扭矩设定，松开扭矩调节旋钮21，利用复位弹簧23复位，使得扭矩调节旋钮的轮齿21-1与调节定环5的轮齿5-2配合接触。

所述夹头柄与圆形套筒之间设置有长度补偿机构，如图1所示，所述长度补偿机构包括设置夹头柄1与圆形套筒19之间的直线轴承18，直线轴承18与圆形套筒19底部留有一定距离，为10-15mm。所述直线轴承18上开有与钢球22相适应的通孔，这样夹头柄既可以通过钢球22来传递扭力给圆形套筒19，同时也可以使得夹头柄1沿着直线轴承在圆形套筒的空腔19-3内移动。如图1a和图1b所示，所述夹头柄1中间开有圆形空腔1-1，所述圆形空腔与圆形套筒之间设置有可拆卸的弹性缓冲装置。

如图5a和图5b所示，所述弹性缓冲装置包括固定在夹头柄圆形空腔1-1端部的带有台阶17-1的导套17，所述导套内开有与导杆3相适应的空腔17-2，所述导套套装在固定于圆形套筒内导杆3的外侧。所述弹性缓冲装置还包括压紧螺母7，如图3所示，压紧螺母7开有通孔7-2，压紧螺母外侧设有螺纹7-1。所述导杆穿过压紧螺母中间通孔7-2。如图2b所示，所述夹头柄圆形空腔内壁设有螺纹1-2，所述压紧螺母外表面通过螺纹7-1与螺纹1-2形成的螺纹副与夹头柄圆形空腔内壁连接。所述压紧螺母与导套的台阶17-1之间设置有第一弹簧2；所述导套顶端与圆形套筒之间的导杆外侧设置有第二弹簧9。夹头柄1、弹性装置和钢珠22可以沿着所述直线轴承18在所述圆形套筒19内移动，可以吸收机床的主轴进给和旋转同步产生了误差；即主轴进给与旋转不同步时，夹头柄的旋转就会压紧夹头柄和圆形套筒，这样弹簧夹头柄的扭力转换为轴向的压紧而被弹簧吸收。通过设置第一弹簧和第二弹簧的组合可以提高长度补偿机构吸收扭力的能力。

所述夹紧座14内设置有丝锥夹紧机构，所述丝锥夹紧机构包括设置在夹紧座内相配合的蜗轮15和蜗杆29，即蜗轮15和蜗杆29齿轮副相匹配。如图9所示，所述蜗轮15中间开有容纳四方组30的凹腔，所述四方组包括四个均匀分布在凹腔径向圆周上的四边形夹紧块30-2，所述四边形夹紧块依次布置形成用于夹持丝锥方形端部的方孔30-3，所述方孔30-3中心位于所述夹头柄的中轴线上。为了实现通过蜗轮15的转动实现放大或缩小方孔30-3的目的，所述四边形夹紧块上固定有圆柱凸起30-1，所述蜗轮旁的夹紧座内设置有过渡板16，所述过渡板靠近蜗轮的一侧开有与四边形夹紧块上圆柱凸起30-1相适应的凹槽。将丝锥的方形端部放置在方孔30-3内，通过转动螺杆29使得蜗轮15转动，由于四方组位于蜗轮凹腔内，按照某一方向转动可以带动圆柱凸起30-1在过渡板的凹槽中移动，这样就带动四边形夹紧块30-2沿着凹槽移动，从而实现方孔30-3的放大或缩小，也就能实现丝锥的夹紧与松开。由于方孔的大小可调，本发明的弹性丝锥夹头可以适应多种不同规格的丝锥。

为了进一步的固定丝锥，所述丝锥夹紧机构还包括设置在过渡板另一侧的三方组夹套31，所述三方组夹套内设置有三方组33。如图10所示，所述三方组夹套31的径向圆周上均匀分布三个三角形夹紧块33-1，所述三角形夹紧块33-1依次布置形成用于夹持丝锥柱柄的三角孔33-3，所述三角孔位于所述夹头柄的中轴线上，这样可以保证采用四方组和三方组33夹紧丝锥时，丝锥不会倾斜。所述三角形夹紧块上靠近过渡板的一侧固定有圆柱凸起30-2，所述过渡板靠近三方组夹套的一侧也开有与三角形夹紧块上圆柱凸起30-2相适应的凹槽。这里三方组夹紧丝锥的原理与四方组相同，四方组和三方组都通过过渡板上的凹槽实现四边形夹紧块和三角形夹紧块的动作，即四方组上四边形夹紧块在过渡板上的凹槽移动就会带动过渡板旋转，从而带动过渡板另一侧三角形夹紧块动作，这样就保证了四方组和三方组夹紧丝锥的同步性。

所述三方组夹套31外侧固定有可拆卸密封板32，所述夹紧座内壁设有螺纹，所述密封板外表面设有与夹紧座内壁螺纹相匹配的螺纹。

当然，本发明的丝锥夹紧装置卡盘的结构，这样的变换均落在本发明的保护范围之内。虽然上面描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的熟练技术人员应该理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种弹性丝锥夹头，包括夹头柄、圆形套筒和夹紧座，所述圆形套筒套装在夹头柄外侧，所述夹头柄外部设有凹坑，所述圆形套筒侧壁与凹坑相适应的位置开有长条形通槽，所述凹坑与通槽之间设置传递扭矩的钢球，所述圆形套筒四周设置有若干钢珠，所述钢珠通过传递扭矩的离合机构与夹紧座相连，其特征在于：所述圆形套筒外侧设置有扭矩调节机构，所述夹头柄与圆形套筒之间设置有长度补偿机构，所述夹紧座内设置有丝锥夹紧机构；所述扭矩调节机构包括碟簧组、调节定环、调节动环和扭矩调节旋钮，所述调节定环固定在圆形套筒外侧，所述调节定环外表面设有扭矩刻度；所述调节动环一端内表面与调节定环外表面通过螺纹副相接触；所述调节动环另一端与碟簧组相接触，所述碟簧组设置圆形套筒与扭矩调节旋钮之间，所述碟簧组另一端与钢珠相接触；所述扭矩调节旋钮内壁通过齿轮副分别与调节定环和调节动环外表面相接触；所述扭矩调节旋钮与调节动环之间形成第一空腔，所述第一空腔内设置复位弹簧。

2.按照权利要求1所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述调节定环与圆形套筒的固定方式为所述调节定环一端的圆形套筒上固定有轴用卡圈，所述调节定环另一端与圆形套筒之间设置有轴向定位第一钢珠。

3.按照权利要求1所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述长度补偿机构包括设置夹头柄与圆形套筒之间的直线轴承，所述直线轴承上开有与钢球相适应的通孔；所述夹头柄中间开有圆形空腔，所述圆形空腔内设置有可拆卸的弹性缓冲装置。

4.按照权利要求3所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述弹性缓冲装置包括固定在夹头柄圆形空腔端部的带有台阶的导套，所述导套套装在固定于圆形套筒内导杆的外侧；还包括压紧螺母，所述导杆穿过压紧螺母中间通孔，所述压紧螺母外表面通过螺纹副与夹头柄圆形空腔内壁连接；所述压紧螺母与导套的台阶之间设置有第一弹簧。

5.按照权利要求4所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述导套顶端与圆形套筒之间的导杆外侧设置有第二弹簧。

6.按照权利要求1所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述丝锥夹紧机构包括设置在夹紧座内相配合的蜗轮和蜗杆；所述蜗轮中间开有容纳四方组的凹腔，所述四方组包括四个均匀分布在凹腔径向圆周上的四边形夹紧块，所述四边形夹紧块依次布置形成用于夹持丝锥方形端部的方孔，所述方孔中心位于所述夹头柄的中轴线上，所述四边形夹紧块上固定有圆柱凸起；所述蜗轮旁的夹紧座内设置有过渡板，所述过渡板靠近蜗轮的一侧开有与四边形夹紧块上圆柱凸起相适应的凹槽。

7.按照权利要求6所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述丝锥夹紧机构还包括设置在过渡板另一侧的三方组夹套，所述三方组夹套的径向圆周上均匀分布三个三角形夹紧块，所述三角形夹紧块依次布置形成用于夹持丝锥柱柄的三角孔，所述三角孔位于所述夹头柄的中轴线上；所述三角形夹紧块上靠近过渡板的一侧固定有圆柱凸起，所述过渡板靠近三方组夹套的一侧也开有与三角形夹紧块上圆柱凸起相适应的凹槽。

8.按照权利要求7所述的一种弹性丝锥夹头，其特征在于：所述三方组夹套外侧固定有可拆卸密封板，所述夹紧座内壁设有螺纹，所述密封板外表面设有与夹紧座内壁螺纹相匹配的螺纹。