CN1067310C - 刀具位置校正装置 - Google Patents

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Abstract

一种刀具校正装置，包括在机床主轴孔内可轴向移动的拉杆，可绕离开主轴轴线的偏心轴线转动的刀座，及一个运动转换机构，它将拉杆和刀座互锁并把拉杆的轴向运动变成偏心转件的转动。主轴有向后渐细的锥孔，刀座有与锥孔相配的锥部并以球支承于主轴内，一弹簧在主轴端和刀座之间把刀座压住，使锥部通过球靠到锥孔上致使校正刀具切刃时可以较小力矩转动刀座。以上使偏心转件被大力固持在主轴上。

Description

刀具位置校正装置
本发明涉及一种刀具位置校正装置，能够校正机床上刀具切削刃的位置。
在日本公开专利JP-A 3-35906号中公开了一种校正刀具位置的装置，该装置包含有在机床的主轴中心孔中进行轴向运动的一个被支承的导杆或棒；有一个支承在主轴端头上的偏心刀夹具或偏心转动件，绕着一个偏离主轴轴线的偏心轴进行转动；还有一个转换运动的机构，例如螺旋机构，使所述的拉杆与夹具连接，将导杆的轴向运动转换成刀夹具的旋转运动，刀夹具通过导杆的轴向运动而被转动，使刃具夹在夹具上的位置改变，即改变了刃具与主轴转动轴线距离，从而校正了刀具切削刃的工位。
在这个已知的刀具位置校正装置中，刀夹具通过其尾端配有轴承装配于主轴的支承孔中，所以刀夹具在刀具的切削刃的位置校正时，只能受到较小的扭距作用，但是在主轴上夹持刀具的夹持力不很大，因此这种刀具位置校正装置不适于夹持用于强力机械切削的刀具。
美国专利US-3,640,633公开了一种与前述装置同类型的刀具位置校正装置。在该装置中，一个柱形滚珠轴承位于刀具夹持棒和偏心套筒的内表面之间。当使用这种滚珠轴承时，刀具夹持杆的外表面相对于偏心套筒的内表面有一个微小的径向间隙，而这是不能完全避免的(即该间隙不能被完全吸收)，即使该轴承的制造精度很高。这意味着夹持在刀具夹持杆上的刀具由于该不可避免的微小间隙而导致位置不精确。此外，该装置的互相压靠的锥形表面是在弹簧的作用力下面与面压靠接触，从而其刀具夹持杆(镗杆)的旋转调整必须在摩擦力作用下进行。这意味着刀具夹持杆的径向调整必须克服摩擦力，而不能平滑地进行。还有，当切削负荷加大时，相互压靠的锥形面可能产生“咬死”。
本发明的目的是提供一种能将刀具牢固地夹持的校正刀具位置装置，用于机床的强力机械切削。
根据本发明的一种刀具位置校正装置，用于对支承在一台机床的主轴上的刀具的切削刃位置进行对正，所述刀具位置校正装置包括：
一个支承导杆，用于在所述机床的主轴的中心孔中轴向移动；
一个在主轴前端上的孔；
一个被支承在所述主轴前端的偏心刀具夹具，在主轴前端绕一偏离主轴的转动轴线的偏心轴线转动，所述的偏心刀具夹具具有一个与主轴上的孔相配的接合部分，靠所述接合部分支承于主轴的孔上，在它们之间装有钢球；
使所述导杆与所述偏心刀具夹具可控制地互锁的一个运动转换机构，它将所述导杆的轴向运动转换成偏心刀具夹具的转动，和
设在主轴和偏心刀具夹具之间的一个弹簧，它使刀具夹具相对于主轴朝后压；
其特征在于，
所述在主轴前端的孔是一个向前扩开的锥形孔；
所述偏心刀具夹具的接合部分是一个向后扩大的锥形部分，其形状与所述锥形孔相对应；
所述钢球可转动地设置在所述锥形孔和所述锥形部分之间的一锥形结构中；以及
所述锥形部分依靠所述弹簧通过所述由锥形结构设置的钢球被压靠在所述锥形孔的表面上。
本发明的装置在校正刀具的切削刃的位置时，偏心刀夹具能够被较小的扭距转动，和主轴锥孔与偏心刀夹具的锥形部分结合以及弹簧作用产生的复合夹紧效果提供了一个大的力量使偏心夹具被牢固地夹持在主轴上。
本发明的上述目的和其他的目的，以及本发明的特性和优点将从下面结合附图的阐述中变得更加明确：
图1是本发明最佳实施例中校正刀具位置装置的纵向剖示图。
图2是图1所示校正装置主要部分的纵向放大视图。
图3是沿图2Ⅲ-Ⅲ线的放大剖面图。
图4是图1的校正刀具位置装置的部分示图，示出沿图3的Ⅳ箭头方向的凸轮槽。
参见图1，图中示出一种校正刀具位置的装置1，其中，在机床的主轴支撑座上装有主轴轴承3，主轴5被轴承3支撑作旋转运动，还有一个被驱动的皮带轮6，装于主轴5的后端。在被动皮带轮6和主动皮带轮之间连有皮带9，主动皮带轮8装配在马达7的输出轴上。主轴5上有一个沿主轴转动(图2所示)轴线CL1延伸的轴向中心孔11，它具有一个反向的敞开的端。一个导杆12插入所述中心孔11中可轴向运动，所以在中心孔11的较大的部分11a(见图2)处有杆的前端部分。所述的导杆12在其尾端被可转动地，通过轴承支撑于一个动件14上。一个杆件16具有一个上端与所述动件14相固定，杆件16的下端可转动地支承于一个导辊17上。这个导辊17在一个导向槽19中，导向槽成形于支脚座18中，为了限制动件14的转动。
在所述的动件14上，装有带内螺纹的滑块21，而且一根螺旋轴23与支承在支脚座18上的马达22的输出轴相偶合，螺旋轴23螺旋装在带内螺纹的滑块21里。当马达22的输出轴反向转动时，动件14向前和缩回在一个由图1中实线所指出的位置和由虚线所指定的位置之间。使导杆12在主轴5的中心孔11中，相对于主轴5轴向相反的方向运动。在滑台25上，装有主轴头2，支脚座18和马达7，靠一个滚珠丝杠机构50使其作双向的轴向运动。
参见图2，为了进行轴向运动，一个滑动凸轮机构27装于中心孔11的较大部分11a中。并且靠螺纹12a将凸轮机构27装配和紧固于导杆12的前端部分。通过插在滑动凸轮件27和主轴5之间的机床键28，限制了滑动凸轮27相对于主轴5的转动。所述的滑动凸轮机构27上有一个能带多个偏心轴CL2的夹具支撑孔31，轴CL2与主轴5的转动轴线CL1有很小的偏心距离。
一个刀具夹具32，即一个偏心转动件，具有一个可转动地装于夹具支撑孔31中的底部32a，还有一个向后呈锥形的前部32b。一个心轴35靠螺纹联接紧固于锥形前部32b，并且刀具34被固接于心轴35的自由端。一个连接器36靠螺栓紧固于主轴5的前端面，其中心轴线与夹具支承孔31的偏心轴线CL2相对正。连接器36具有一个朝后的锥形孔37，与刀夹具32的锥形前部32b相配。
在锥形前部32b和锥形孔37的表面之间放入钢珠38，这些钢珠可转动地置于高硬度的保持架39的前端和后端上以均匀的角度相隔。一个止动环41固定于后部分32a的外表面上，还有在止动环41和连接器36的后端表面之间装有前后垫圈42。弹簧44在前后垫圈42之间伸展，以使刀夹具32向后。在前垫圈42和连接器36的后端表面之间装有推力轴承43。所述的弹簧44被设计成当进行强力机械切削加工时，其弹性力足以使刀夹具32固定在主轴5上。
下面将描述一个用于使刀夹具32同主轴互相连接的运动转换机构46。参见附图3和4，在滑动凸轮件27上，以沿直径相反的位置制成凸轮槽47。固定于刀夹具32的后部32a的后端的销48的相对端被分别插在凸轮槽47中。当滑动凸轮件27借助于马达22驱动使动件14在前后位间作轴向运动时，凸轮槽47被设计成使销48绕偏心轴CL2在缩回位置A和一个极限位置C间摆动。在销48转到缩回位置A时，刀具34的切削刃缩到最后位置。当销48位于一个基准位置B时，刀具34的切削刃位于零位，即处于加工工序开始前的位置。
下面将阐述校正刀具位置装置1的工作过程。心轴35夹持所需的刀具34，被紧固于刀夹具32，马达22被驱动使动件14移动到让销48位于基准位置B，为了对准零位。再把刀夹具32转到将要调整成偏心位置处，在此，刀具34的切削刃位于一个与加工特定的尺寸相应的位置上。然后，机床开始加工工作。直到机加工的完成，马达22驱动使动件14位移到前极限位置，使销48转到缩回位置A。结果，刀具34缩回，其切削刃与工件分离。然后，通过滚珠丝杠50，使滑台25返回运动。因为刀具34已经缩回，所以当滑台回程运动时，工件的机加工面不会损坏刀具34。完成每个加工循环工件的被加工部分的尺寸被测量，当测得尺寸因刀具34的磨损而超出可允许的范围时，一个依所需校正量的驱动信号送至马达22，使得动件14随后将销48摆向极限位置C，结果刀具34的切削刃的位置被校正。
在本发明的校正刀具位置装置中，刀夹具32的锥形部分32b被连接器36的锥形孔37的钢球38所夹持。因此，当校正刀具34的切削刃位置时，刀夹具32可以被相对小的扭距驱动。因为用于导杆12轴向运动的马达可以是相对小输出功率的。在加工过程中，用一个加大的夹持力作用在主轴5上将刀夹具固定住，所以在强力切削的加工过程中，这个校正刀具位置装置能牢固地夹持刀具。弹簧机构将进一步增进用于将刀夹具32固定在主轴上的夹紧力。
尽管本发明是以一个具体确定的最佳形式描述的，但很明显，在其中可以进行变化和替换。实际上本发明理解为可以有实际上的不同于上述具体形式的其他选择，只要不超出保护范围和背离发明主题。

Claims (6)

1．一种刀具位置校正装置，用于对支承在一台机床的主轴上的刀具的切削刃位置进行对正，所述刀具位置校正装置包括：
一个支承导杆(12)，用于在所述机床的主轴(5)的中心孔(11)中轴向移动；
一个在主轴(5)前端上的孔(37)；
一个被支承在所述主轴(5)前端的偏心刀具夹具(32)，在主轴前端绕一偏离主轴的转动轴线(CL1)的偏心轴线(CL2)转动，所述的偏心刀具夹具(32)有一个与主轴(5)上的孔(37)相配的接合部分(32b)，靠所述接合部分(32b)支承于主轴的孔(37)上，在它们之间装有钢球(38)；
使所述导杆(12)与所述偏心刀具夹具(32)可控制地互锁的一个运动转换机构(46)，它将所述导杆(12)的轴向运动转换成偏心刀具夹具(32)的转动，和
设在主轴(5)和偏心刀具夹具(32)之间的一个弹簧(44)，它使刀具夹具相对于主轴朝后压；
其特征在于，
所述在主轴(5)前端的孔(37)是一个向前扩开的锥形孔；
所述偏心刀具夹具(32)的接合部分(32b)是一个向后扩大的锥形部分，其形状与所述锥形孔相对应；
所述钢球(38)可转动地设置在所述锥形孔和所述锥形部分之间的一锥形结构中；以及
所述锥形部分(32b)依靠所述弹簧(44)通过所述由锥形结构设置的钢球(38)被压靠在所述锥形孔(37)的表面上。
2．根据权利要求1所述的刀具位置校正装置，其特征在于，其中所述锥形孔形成在一个固定于所述主轴(5)上的连接器(36)中。
3．根据权利要求1所述的刀具位置校正装置，其特征在于，其中所述钢球(38)被一钢球保持架(39)支持着。
4．根据权利要求1所述的刀具位置校正装置，其特征在于，其中所述偏心刀具夹具(32)包含一个锥形的前部分(32b)和一个以轴的形式向后延伸的后部分(32a)，所述刀具夹具(32)可滑动地装配在所述主轴(5)中，与所述导杆(12)互锁。
5．根据权利要求4所述的刀具位置校正装置，其特征在于，其中所述偏心刀具夹具(32)的后部分(32a)具有一个环绕的止动环(41)，所述弹簧(44)对所述止动环(41)施加了一个相对主轴(5)向后的力。
6．根据权利要求4所述的刀具位置校正装置，其特征在于，其中所述锥形孔(37)形成在一个固定于所述主轴(5)前端的连接器(36)中，所述弹簧(44)装置在所述止动环(41)和所述连接器(36)之间。
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