CN1073902A - 用于调整夹头中心的装置 - Google Patents

Abstract

具有在一个环面内弹性间隔开的数个夹爪及由 截锥表面作用其上的套筒夹头，其中心可通过使某些 夹爪相对于所述环形面和截锥面都与之标称地同心 的轴线作平行于轴线方向的移动比其他夹爪移动得 多些的方式进行调整。这种方式使截锥表面对某些 夹爪产生较大的径向位移，从而在相对轴线的横的方 向改变套筒夹头的中心位置。一可相对于轴线作横 向移动的构件可使某些夹爪比别的夹爪有更大的位 移量。

Description

本发明涉及套筒夹头即含有夹头的刀具夹紧机构和工件夹紧机构，特别涉及具有排成一环面的几个基本上是刚性的夹爪的那种套筒夹头，所述的夹不是用弹性件来以一定角度或在周向间隔地分开排列的。本发明可广泛应用于夹持具有圆的或有小平面的刀柄或工件，如钻头、端面铣刀、铰刀和螺丝攻等刀（工）具和工件的夹紧机构。

可相对于套筒夹头轴线横向地调整刀具和工件夹紧机构的标称上是同心的中心位置往往是十分有利的。这种调整能对偏心进行补偿，即对夹紧机构内的刀具或工件由于夹头和/或工件本身的小缺陷所产生的偏心进行补偿。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的刀夹具和工夹具，凡是需要高精度的场合，它的夹头可以使偏心减至最小。

更具体地说，本发明的目的是提供一种具有改进的套筒夹头的刀夹具和工件夹具，其改进特点是：刀具夹和工件夹的夹头的中心位置可相对于夹头轴线作横向位移，而且不需反复进行夹紧和拆卸工件和刀具即可达到所需的调整要求。

本发明的这些及其他目的是通过对刀具夹和工件夹结构的改进来实现的，即对具有数个排列成环面且用弹性材料分隔开的夹爪的现有技术的夹头（如在Stoner的美国专利2346，706及Haviland的3022082中所揭示的）结构进行改进来实现的。这类现有技术装置中的夹爪的周向间隔位置的改变是通过迫使夹爪紧抵着截锥体表面在基本上平行于装置的纵向轴线的方向上作相对位移来完成的。本发明采用附加装置改进这类刀具和工件的夹紧机构以允许某些夹爪相对其他夹爪作平行于所述纵向轴线的位移，从而使夹头中心位置相对于所述纵向轴线产生横向移动。在Jordan的美国专利No.4989，887揭示了一种这样的装置。而本发明提供了用于获得夹爪间的相对位移的改进结构;具体说是提供一种较现有装置更容易接触到调整装置的调整机构。

下面结合附图对本发明最佳实施例详细描述将进一步阐明本发明的特点，原理和各种优点。

图1是一个具有本发明结构特点的夹头的简单化的纵剖视图，图中所夹的是一个作为代表的刀具;

图2是图1的刀具夹沿2-2线剖视所得的部份轴向端视图;

图3是图1的局部视图，图中示出了本发明的详细的机构构造;

图4是本发明第二个实施例的夹紧机构的简化纵剖视图，图中夹住的是一作为代表的刀具;

图5是图4的局部视图，图中示出了本发明第二个实施例的详细机械结构。

本发明对具有夹头亦即套筒夹头的刀具及工件夹紧机构具有广泛的适用性。下面本发明的实施例是作为刀具夹紧机构来描述的。不言而喻，该装置能容易地应用于工件的夹紧机构或别的套筒夹头机构。

如图1和图3所示，本发明结构的刀具夹紧机构10包括一具有截头圆锥状内表面14的体12。刀具夹紧机构10安装在一心轴16上，旋转心轴16刀具夹紧机构即可绕其中心轴线20旋转。

体12内是一个具有标称上与轴线20同心并含有数个用弹性材料（如橡胶或塑料材料）以一定角度分隔开的金属夹爪32的环形结构30的夹头。虽然有别的技术可用于提供环形结构30，而在本最佳实施例中，每个夹头32基本上是一置于包括轴线20并从轴线径向延伸出的平面内的平叶片状构件。夹头32嵌入一橡胶环形体内，为了使夹头32能很好地固定于环形体内，每个夹头32中可有2个或2个以上的孔以使橡胶渗入其中。夹头32的近端外表面是倾斜的以与截头圆锥状表面14相配合，而其远端的表面上凹槽34以抵住下文行将描述的推力环50。

体12的外表面有与螺母40相配的外螺纹，螺母也是标称上与轴线20同心的。

在本发明的第1个实施例中，分段的环60包含数个园弧长度的园周段61，并且被设置在刀具夹紧机构10内的螺母40与推力（环）50的远端之间，使它们标称上与轴线20同心。分段环60具有近端和远端的截锥状倾斜表面62和64，分别与推力环50的远端截锥状表面52及螺母40的近端截锥状表面42相配合。如图2所示，数个钢制定位销与轴线20相平行地设置于分段环60的多个分段61之间以保持诸分段61的周向间隔。因此，如下文所述，分段环60的每个分段61可相对于其它分段独立地相对于轴线20作横向移动。

推力轴承70设置在推力环50和螺母40的近端表面之间，处于与纵向中心轴线20同心位置。密封保持圈80包括一个同心地位于螺母40及推力环50内的环套与密封环82一起，密封保持圈80跨过推力轴承70，由此防止切屑（切屑金属屑与润滑油相互混合的杂质）进入推力环60和螺母40之间。在最佳实施例中密封保持圈80是固定到螺母40上，因此当推力环50作近端或远端方向移动时推力环50可以在密封保持圈80上自由滑动。

为把刀具200安装在夹紧机构10内，首先将螺母40从体12取下。具有与被夹持的刀柄相配的直径的夹头被安置在体12的空腔内然后将螺母重新松弛地拧在体12上。然后将刀（200）柄穿过螺母40内孔由夹头的夹爪32将其啮合。当进一步将螺母40拧紧到体12上时，螺母40迫使分段环60压向推力环50和环形结构30的凹槽34。此动作迫使环形结构30压向截头锥形表面14，使环形结构30产生一个经向压缩，把刀具200夹紧。这样，由于环形结构30被压向体12，截圆锥形表面就迫使夹爪32径向向内与刀具200夹紧啮合。其周围的弹性材料受压收缩使夹爪32之间的周向间距得以缩小。如上所述，在刀具夹紧机构10夹紧刀具200后，可检验固定后的刀具与轴线20的同轴度。这例如可通过将针式位移指示器250的促动器与刀具200的周围表面相接触并转动夹紧机构10来完成。如果固定后的刀具与轴线20同轴，则指示器250的指针将相应地保持稳定不变。如果固定后的刀具与轴线20不同轴则指示器250的指针在转动夹紧机构时将会产生来回摆动。下面接着阐述根据本发明通过调节夹头来达到同心度的方法。

有数个调整螺钉90设置在螺母40内，每个调整螺钉基本上在相对于轴线的横向上穿过螺母并正对着分段环60的相应分段61。调整螺钉90绕螺母周向或环形分布。在第1实施例中，分段环60包括3个分段61，且3个调整螺钉围绕螺母40周向相隔120°分开设置，使调整螺钉对着每个分段61的弧中点处，如图2所示。因此，通过受收紧某些调节螺钉可使分段环60的某些分段61单独地相对于轴线处于偏心位置。分段环60相对于轴线20的偏心位置使推力环50相对于轴线20的垂直平面产生倾斜。推力环50的倾斜使环形结构产生畸变，使某些夹爪32比别的夹爪沿截锥形表面14轴向移动得多些。这反过来使截锥形表面迫使具有较大轴向位移的夹爪32比夹头另一侧具有较少轴向位移的夹爪朝内向轴线20移动得多些，这些夹爪32所形成的位移便使夹头中心横向移动，从而调节了该夹头及刀具200的同轴度。通过调整适当的调整螺钉90可在夹紧机构10的任何径向实现上述调整，由此产生分段环60的分段体61的相对于轴线20的横向运动。

在完成所要求的加工后可按相反程序把工件或刀具200从夹紧机构10上卸下。具体地说来是首先把调整螺钉90退出，以除去作用在分段环60的分段上的横向力，使得当螺母40与体12的螺纹啮合松开时，分段61可以返回到标称的同心位置。本发明的一个重要的优点是调整螺钉90相对于轴线为横向的径向布置，因此它们比已知装置中的调整螺钉容易接触到。具体地说在已知的装置中，工件或刀具200会妨碍接触到中心调整机构，因此要在每次对同心度进行测量和对调整机构进行调整时，拆卸和重夹刀具和工件，而本发明则可以不需要拆卸和重夹物体或刀具200就可容易地对调整螺钉进行调整。

图4和5示出了本发明的举例说明性质的刀具夹紧机构的第2实施例110。在图4和图5中，夹紧机构110包括一个具有截锥形内表面114的体112。和第1个实施例中一样，环形结构130安装在与轴线120标称同心的体112内，并有数个由弹性材料彼此成一定角度的间隔开的金属夹爪132。

位于近端的夹爪132的外表面是倾斜的以与截锥形表面114相配合，位于远端的夹爪132的外表面有数个抵住推力环150的凹槽134。体112的外表面是上具有螺纹以啮合也和轴线120标称同心的螺母。

分段环160包括数个等弧长的园周分段161，分段环160设置在夹紧机构110内螺母140和推力轴承150的远端之间，使分段环161与轴线120标称同心。分段环160的近端表面162抵住推力环170，而远端的截园锥表面164是倾斜的以与螺母140的截锥近端表面142相配合。和在第1个实施例中一样，数个钢定位销165（图中未画出）与轴线120平行地设置在分段环160的诸分段161之间以保持各分段的周向间距。这样，分段环160的每个分段161可相对于轴线120作独立于其他分段的横向移动，而与别的分段无关。

分段环160在其远端表面上有一直径减小的部份154，轴承175可以是一滚针式轴承（不是圆球形的轴承滚珠，而是卵球形的滚珠），它同心地设置在推力环150的直径减小的部分154上。

垫环170置于轴承175的远端面及分段环160的近端表面之间，因此轴承175的滚珠不会落入分段环160的各分段161的间隙里。

分段环160的每个分段161在它的径向地向外设置的面上都有一能容纳钢球178的槽166，钢球178用以减小在各分段161与相应调整螺钉190间的摩擦，这点在下文中将加以说明。槽166安排得当因调整螺钉190的运动使分段161沿倾斜表面142前进或收缩时钢球178能沿槽滚动或滑动。

密封保持圈180包括一个同心地设置在螺母40内的环套和推力环150，与密封圈182一起，密封保持圈填在推力环150与螺母140之间的隙缝中，防止切屑进入推力环150和螺母140之间。密封保持圈可固定到螺母上，使得当推力环150向远端或近端方向移动时推力环50能在密封保持圈180上自由滑动。

整个调整螺钉190设置在螺母140内，每个调整螺钉基本上与轴线120成横向地穿过螺母，压在分段环160的相应分段161的钢球178上。调整螺钉190有一抵在钢球178上的淬硬镶块，使调整螺钉接触到钢球178后不致变形。

调整螺钉190可按本发明的第1个实施例所述的相同方式围绕螺母140以环形的方式排列。当分段环包括3个分段161的时候，3个调整螺钉绕螺母140的周向以120°的间隔设置，从而使与每个调整螺钉对应的钢球178分别压在它的相应分段的弧中点位置。因此分段环160的多分段161能通过对某几个调整螺钉拧得比别的螺钉紧些的办法独立地相对于轴线120处于偏心集团，从而使环形结构130的夹爪132产生相对位移，如前面对第1个实施例所描述的那样。

本发明的第二个实施例的工作原理也与夹紧机构的第一个实施例中所述的相类似，即首先从体112取下螺母140。将具有与行将夹紧的刀具柄相适配的直径的夹头置于体112的内腔中，然后把螺母140重新松弛地装在体112上。刀柄201然后通过螺母140内孔插入，并被夹头的夹爪132啮合。当螺母140进一步在体上拧紧时，螺母140就通过分段环160垫圈170及轴承175迫使推力轴承150与环形结构130的凹槽134相接触。这个动作迫使环形结构130压向截锥表面114，环向地压缩环形结构130使它夹紧刀具201。在夹紧机构110内的刀具或工件的同心度调整是通过结合使用位移指示器的测量选择性地收紧或松驰调整螺钉190来完成的。

在所要求的加工任务完成以后，可按照相反的程序来拆卸夹紧机构上的工件和刀具201。即首先退出调整螺钉190以消除对分段环160的分段161上的横向作用力，因此在把螺母140与体112的啮合松开时分段161就能回复到标称的同心位置。

很明显，上述实施例仅是作为举例来阐述本发明的原理的。对本技术领域熟悉的人在不背离本发明的范围和精神的情况下，完全能作出种种修改和变化，例如，在开始时使所有调整螺钉都退出一定距离，当夹紧机构拧紧到构件或刀具上以后需要进行调整时，就能通过有选择地拧紧几个调整螺钉，横向地改变夹紧机构的中心位置而近似地保持对物件或刀具的恒定夹紧力。或者调整螺钉相对于刀具夹紧机构或工件的轴线的横的方向上一个在较大的范围内的倾斜角。

而不是像上面的实施例中那样调整螺钉都基本上是与工具夹或工件的轴线垂直的。

Claims (22)

1、一种套筒夹头，包括由弹性装置在周向分隔开且排列成环形构件或环面的若干基本上是刚性的夹爪，一截锥表面基本上与所述环形构件同心；一迫使所述环形构件压向所述截锥表面的装置，所述截锥表面基本上与所述环形构件同心的轴线平行，以此可使所述的截锥表面改变所述夹爪的周向间距，所述套筒夹头进一步包含可相对于所述轴线横向移动的装置，以在基本上平行于所述轴线方向，使某些所述夹爪沿着所述截锥表面产生相对于别的所述夹爪的位移，从而在与所述轴线的横的方向上改变所述环形构件的中心。

2、如权利要求1所述装置，进一步包括基本上与所述轴线同心、与环形面相接触而与所述截锥表面相对的一环形构件;所述装置可相对于轴线作横向移动作用于所述环形构件而使所述环形构件相对于所述轴线的垂直平面产生倾斜。

3、如权利要求2所述的装置，其中所述的截锥表面是一个体的表面，其中所述的施加拧紧力的机构包括与所述轴线同心及与所述体相螺纹啮合的螺母，所述的环形构件置于所述螺母和所述环形面之间，并且所述机构可相对于所述轴线作横向移动，使所述的第1环形构件相对所述螺母产生倾斜。

4、如权利要求3所述的装置，其中所述的螺母可从所述体上脱下。

5、如权利要求3所述的装置，其中所述的可相对所述轴线作横向移动的机构，包括一设置于所述环形构件和所述螺母间的组件，以使得所述的组件的横向移动可使所述环形构件相对于所述轴线的垂直平面作倾斜。

6、如权利要求5所述的装置，其中所述的组件包括一个环形体的园周分段，所述园周分段与所述轴线标称地同心。

7、如权利要求5所述的装置，进一步包括使所述组件可相对于所述轴线作横向移动的调整机构。

8、如权利要求7所述的装置，其中所述的调整机构至少包括一在相对于轴线的横的方向上穿过所述螺母而作用于所述组件的调整螺钉。

9、如权利要求8所述的装置，进一步包括一置于所述调整螺母和所述组件之间起传递力的作用的钢球。

10、如权利要求8所述的装置，其中所述的调整螺钉基本上相对于所述轴线径向地穿过所述螺母。

11、如权利要求9所述的装置，其中所述的调整螺钉基本上相对于所述轴线径向地穿过所述螺母。

12、如权利要求5所述的装置，进一步包括：一置于所述环形构件和所述螺母间的轴承。

13、如权利要求5所述的装置，进一步包括一置于所述环形构件和所述组件间的轴承。

14、如权利要求3所述的装置，进一步包括一密封构件，其中所述的密封构件包括一具有远近两端并与所述轴线同心设置的管状套筒，所述管状套筒有可滑动地置于所述环形构件内的近端和在所述螺母内的远端以此防止在所述环形构件和所述螺母间积聚切屑。

15、一套筒夹头包括：

（a）包括数个基本上刚性夹爪的一环形面;

（b）用于把所述夹爪构件置于所述环面内的弹性装置，所述夹爪是在园周上相互分隔开的;

（c）一具有基本上与所述环形面同心的截锥表面的体;

（d）一迫使所述环面压向所述截锥表面且与体螺纹啮合的螺母，所述截锥表面基本上平行于与所述环形面同心的轴线，由此所述的圆截锥表面可改变所述夹爪的间距;以及

（e）用于在与所述轴线基本上平行的方向上沿着所述截锥表面使所述某些夹爪与另一些夹爪作相对位移的装置，用以在相对于所述轴线的横的方向上改变所述环面的中心，所述用于使夹爪发生位移的装置包括：一基本上与所述轴线同心的环形构件，所述环形构件与所述环面相接触而与所述截锥表面相对，一与所述轴线标称同心，置于所述环形构件和所述螺母间的分段，以及至少一个在相对于所述轴线的横的方向上穿过所述螺母并作用于环状分段的调整螺钉，由此通过所述调整螺钉可使环形分段相对于所述轴线作偏心设置并使所述的环形构件相对于所述轴线垂直的平面产生倾斜。

16、如权利要求15所述的装置，其中所述的调整螺钉基本上垂直于所述轴线地穿过螺母。

17、如权利要求15所述的装置，进一步包括一个起传递力作用、置于所述调整螺钉和所述的环形分段间的钢球。

18、如权利要求17所述的装置，其中一个淬硬的镶块安装在与所述钢球接触的调整螺钉上。

19、如权利要求15所述的装置进一步包括一朝内向着所述环状分段且与所述轴线同心设置的轴承，所述轴承置于所述的环形构件和所述的螺母间，以通过所述环状构件将力从螺母传递到所述的环面。

20、如权利要求15所述的装置，进一步包括一个同心地设置于所述环形构件和所述的环状分段之间的轴承，用以把力从所述螺母传递到所述的环面。

21、如权利要求15所述的装置，进一步包括密封构件，其中所述密封构件包括含有近、远两端并与所述轴线同心设置的管状套，所述管状套的近端可滑动地设置在所述环形构件内，而其远端设置在所述的螺母内用以防止切屑积聚在环形构件和所述螺母之间。

22、如权利要求15所述的装置，其中所述的螺母可从所述体上脱下。

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