CN107498355B - 一种将夹头附接至拉杆的柔性连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将夹头附接至拉杆的柔性连接件，包括：拉杆，该拉杆具有第一纵向轴线和第一连接部分。该第一连接部分包括两个或更多个相互隔开的支柱，每个所述支柱具有形成于其上的第一连接面。所述柔性连接件包括夹头，所述夹头具有第二纵向轴线和靠近该夹头一端的夹持部分。所述夹头包括靠近该夹头第二端的第二连接部分。该第二连接部分具有形成于其上的第二连接面，而且设置为与所述第一连接面形状互补，以使得该第一连接面以可移动方式接合所述第二连接面，从而使得当轴向力施加至所述拉杆和夹头上时，所述第一纵向轴线与所述第二纵向轴线共轴。

Description

一种将夹头附接至拉杆的柔性连接件
技术领域
本发明涉及一种将夹头附接至拉杆的连接件，尤其涉及一种具有可移动部分的柔性连接件，该可移动部分接合所述连接件的配接部分。
背景技术
夹头为一种具有两个或更多个“钳口部分”的装置，该“钳口部分”之间可放置例如刀具或工件等物体。该钳口部分在所述物体周围形成围箍。所述夹头的钳口部分通过径向内偏而在所述物体周围收紧。所述钳口部分的径向内偏可通过对设于所述夹头周围的合适机构(如夹头衬套)进行推压而实现。另一种夹头称为拉杆式夹头，该夹头为锥形夹头，并由拉杆拉入套筒(如夹头衬套)内，以使得所述钳口部分收紧在所述刀具或工件周围。夹头通常由钢制成，该材料允许所述钳口部分相互间具有足够的柔性，以实现钳口部分的弯曲和对所述刀具或工件的夹持。
用于夹持夹头的夹具(如夹头衬套和拉杆)连接于可转动的轴体上，以使得该轴体带动所述刀具或工件转动。当将刀具夹持于夹头内旋转时，该刀具设置为接合工件，或者被工件接合。当将工件夹持于夹头内旋转时，该工件接合刀具，或者被刀具接合。
所述刀具或工件的旋转精度可影响从工件去除切屑(如金属屑)的过程。具体而言，刀具或工件的旋转精度通常为沿旋转轴线的同心度的函数。在旋转条件下，机械式夹紧所实现的同心度通常不足，从而导致偏转。此类偏转会对工件加工后的成品造成不利影响。上述推压装置的多次使用可使得每次使用中的同心度均不同，从而造成不一致及不可接受的偏转精度。
上述夹头通过合适的紧固件以可拆卸方式附接至所述拉杆上。然而，在通常情况下，该夹头和拉杆之间存在间隙。该间隙会导致所述夹头和拉杆之间的同心度发生变化。当同心度变化时，上述内拉力的接触点和方向也会发生变化。这使得被夹持的刀具或工件发生偏转。拉杆和夹头间同心度发生变化的原因有很多，例如机床夹持系统摩擦力的变化，夹持力(例如，压力、方向、脉动、振动、加工力、或者刀具或工件的其他外部影响)的变化，不同夹持操作中主轴角度取向的不同，灰尘、碎屑及温度的影响。
因此，需要对夹头和拉杆之间的连接以及夹头在夹头衬套内的夹持和引导进行改善。
发明内容
本发明公开一种将夹头附接至拉杆的柔性连接件。该柔性连接件包括拉杆，该拉杆具有第一纵向轴线以及靠近该拉杆一端的第一连接部分。所述拉杆包括靠近该拉杆相反一端的安装部分，从而以可拆卸方式将该拉杆固定至机床的牵引装置。所述第一连接部分包括两个或更多个相互隔开的支柱，每个该支柱均具有形成于其上的第一连接面。所述柔性连接件包括夹头，该夹头具有第二纵向轴线以及靠近该夹头一端的夹持部分。所述夹头包括靠近该夹头第二端的第二连接部分。该第二连接部分具有形成于其上的第二连接面，而且设置为与所述第一连接面形状互补，以使得所述第一连接面以可移动方式接合所述第二连接面，进而使得当轴向力施加至所述拉杆和夹头上时，所述第一纵向轴线与所述第二纵向轴线同轴。
在一种实施方式中，所述第一连接面具有形成于其上的第一螺纹区域，所述第二连接面具有形成于其上的第二螺纹区域。在一种实施方式中，所述第一螺纹区域为内螺纹，所述第二螺纹区域为外螺纹。在一种实施方式中，所述第一螺纹区域为外螺纹，所述第二螺纹区域为内螺纹。在一种实施方式中，所述第一螺纹区域和所述第二螺纹区域为偏梯形螺纹结构(buttress thread configuration)。
本发明还公开一种将所述夹头连接至所述机床的拉杆的方法。该方法包括：提供机床，该机床具有主轴和牵引装置；以及提供夹头衬套。该方法还包括，提供所述拉杆，该拉杆具有第一纵向轴线以及所述柔性连接件的靠近该拉杆一端的所述第一连接部分。所述拉杆包括靠近该拉杆相反一端的安装部分。所述第一连接部分包括彼此隔开的两个或更多个支柱。该支柱具有形成于其上的第一连接面。所述方法还包括，提供所述夹头，该夹头具有第二纵向轴线以及靠近该夹头一端的夹持部分。所述柔性连接件的第二连接部分靠近所述夹头的第二端。所述第二连接部分具有形成于其上的第二连接面。该第二连接面设置为与所述第一连接面形状互补。所述方法包括将所述拉杆的第一连接部分固定至所述夹头的第二连接部分，以使得所述第一连接面以可移动方式接合所述第二连接面。所述夹头设于所述夹头衬套内。所述拉杆的安装部分设于所述机床内。所述安装部分固定至所述牵引装置，而所述夹头衬套固定至所述主轴。轴向牵引力经所述牵引装置施加至所述拉杆，使得所述夹头同心地位于所述夹头衬套内，从而使得所述第一纵向轴线与所述第二纵向轴线同轴。所述夹头衬套的设计方式使得所述夹头的同轴握持获得改善。
可以想到的是，一种或多种上述实施方式可相互结合。
附图说明
图1为本发明夹头，夹头衬套和拉杆组件的截面图；
图2为图1中夹头，夹头衬套和拉杆组件的立体图；
图3为图1中夹头和拉杆的立体图；
图4为图1中拉杆的立体图；
图5为图3中夹头和拉杆沿线5-5的部分截面图。
具体实施方式
参考图1和图2，用于机床(未图示)的夹头附接组件整体以数字10表示。夹头附接组件10包括拉杆20，该拉杆以可拆卸方式固定至夹头30。夹头30以可拆卸方式设置于夹头衬套40内。拉杆20和夹头30通过柔性连接件50(如图3所示接头)以本文所述方式相互固定。拉杆20，夹头30和夹头衬套40由钢或不锈钢等合适的金属材料制成。在一种实施方式中，所述夹头衬套为固定式衬套，而在另一种实施方式中，所述夹头衬套为可调节衬套。
如图1所示，拉杆20包括第一纵向轴线L1，以及由拉杆20的内表面21K形成的腔孔21。拉杆20包括：靠近拉杆20一端20A的柔性连接件50的第一连接部分22；以及靠近拉杆20的相反一端20B的安装部分24。安装部分24设置为以可拆卸方式将拉杆20固定至机床(未图示)的牵引装置(未图示)上。安装部分24包括第一对弧形槽24A以及径向延伸至拉杆20内的第二对弧形槽24B。第一对弧形槽24A和第二对弧形槽24B共同作用，使得安装部分24具有柔性(例如，对施加于其上的力具有回弹性)，以便于主轴和拉杆20沿第一纵向轴线L1的轴向对准。
如图4所进一步详示的，拉杆20的第一连接部分22包括自拉杆20的圈箍26轴向外伸的四个支柱22A，22B，22C和22D。每一对相邻支柱(即22A与22B，22B与22C，22C与22D，以及22D与22A)由相应轴向狭槽23A，23B，23C或23D相互隔开。如图4所示，支柱22A，22B，22C和22D当中的每一个均具有形成于其内表面上的第一连接面25。支柱22A，22B，22C和22D和轴向狭槽23A，23B，23C或23D使得第一连接部分22具有柔性(如回弹性)，而且这些支柱径向微微内弯，以形成便于夹头30沿第一纵向轴线L1与拉杆20轴向对齐的作用力。虽然拉杆20的连接部分22图示并描述为具有四个支柱22A，22B，22C和22D，但是本发明不限于此，所述拉杆可具有多于或少于图示的支柱，而且该支柱可具有相同或不同大小。虽然支柱22A，22B，22C和22D描述为径向微微内弯，但是本发明不限于此，所述夹头既可采用微微外弯的支柱，也可采用微微内弯的支柱，以获得相同的功能。
在一种实施方式中，第一连接面25为内螺纹，例如图5所示的偏梯形螺纹。虽然第一连接面25被图示并描述为内螺纹，但是本发明不限于此，第一连接面25还可采用外螺纹，拉紧螺栓，径向凹槽，凸缘，卡口固定结构等。
虽然所述四个支柱22A，22B，22C和22D被图示并描述为由相应轴向狭槽23A，23B，23C或23D相互隔开，但是本发明不限于此，还可采用其他结构形成柔性连接件，这些结构包括但不限于任何数目的支柱，径向狭槽，倾斜狭槽，厚度渐变的支柱，以及开孔。
如图1所进一步详示，夹头30具有第二纵向轴线L2和贯穿其内的腔孔31。如图3所进一步详示的，夹头30包括：靠近该夹头30的一端的夹持部分36；以及靠近该夹头30的第二端的柔性连接件50的夹头第二连接部分38。第二连接部分38具有形成于其上的第二连接面39。第二连接面39设置为与第一连接面25形状互补，以使得第一连接面25以可移动方式接合第二连接面39，进而使得当拉杆20和夹头30上施加轴向力时，第一纵向轴线L1和第二纵向轴线L2同轴。第二连接面39为外螺纹，例如图5所示偏梯形螺纹。虽然第二连接面39被图示并描述为外螺纹，但是本发明不限于此，第二连接面39还可采用内螺纹，拉紧螺栓，径向凹槽，凸缘，卡口固定结构等。
如图3所示，夹头30的夹持部分36包括三个柔性柱30A，30B和30C，相邻柔性柱之间具有轴向狭槽31A，31B和31C。虽然所述夹头被图示并描述为具有三个柔性柱30A，30B和30C，但是本发明不限于此，所述夹头可具有两个柔性柱，四个柔性柱或更多个柔性柱，而且这些柔性柱可具有相同或不同大小。柔性柱30A，30B和30C当中的每一个均具有倾斜的外楔形面35，该外楔形面设置为，在牵引装置(未图示)通过柔性连接件50向拉杆20和夹头30施加的轴向力的作用下卡入夹头衬套40(图1)的相应倾斜面42。楔形面35促使柔性柱30A，30B和30C径向向内握持刀具或工件60。
如图5所示，第一连接面25和第二连接面39的偏梯形螺纹具有倾斜非载荷腹面M和M′以及平直载荷腹面N和N′。倾斜非载荷腹面M和M′相对于与第一纵向轴线L1和第二纵向轴线L2平行的直线分别倾斜角度θ(如45度)。当轴向牵引力沿箭头PF1所指方向施加至拉杆20上时，夹头30因柔性柱30A，30B和30C卡入夹头衬套40(示于图1)的倾斜表面42内而不能产生轴向运动。轴向牵引力PF1的施加使得载荷腹面N和N′发生接触，从而对该力进行传递。非载荷腹面M和M′因支柱22A，22B，22C和22D沿箭头R1所指方向的径向内弯而保持接触，以利于第一纵向轴线L1和第二纵向轴线L2的对齐。通过使支柱22A，22B，22C和22D沿箭头R1所指方向径向向内，可消除现有技术夹头和拉杆之间的间隙，从而使得本发明夹头30和拉杆20间可实现比现有技术更高的对齐同心度。该同心度的改善可减轻现有技术夹头和拉杆组件的偏转公差问题。申请人发现，对于机床而言，所述轴向夹持力(内拉力)的传递是一项非常重要的功能。当同心度发生变化时，所述内拉力的接触点和方向也将发生变化。夹头30受此影响甚大，而且本发明柔性连接件50可降低被夹持刀具或工件60的偏转公差。在一种实施方式中，通过将所述拉杆，夹头和夹头衬套的至少一个表面当中的一个或多个功能表面进行电镀而提高上述系统的性能。
本发明包括一种将夹头30连接至所述机床(未图示)拉杆20的方法。该方法包括：提供机床，该机床具有设于其内的主轴和牵引装置；以及提供夹头衬套40。该方法还包括提供拉杆20，该拉杆具有第一纵向轴线L1，以及靠近拉杆20一端20A的柔性连接件50的第一连接部分22。拉杆20包括靠近拉杆20的相反一端20B的安装部分24。第一连接部分22包括相互隔开的四个支柱22A，22B，22C和22D。支柱22A，22B，22C和22D具有形成于其上的第一连接面25。
所述方法还包括提供夹头30，该夹头具有第二纵向轴线L2，以及靠近夹头30一端的夹持部分36。柔性连接件50的第二连接部分38靠近夹头30的第二端。第二连接部分38具有形成于其上的第二连接面39。第二连接面39设置为与第一连接面25形状互补。
所述方法包括，将拉杆20的第一连接部分22固定至夹头30的第二连接部分38，以使得第一连接面25以可移动方式接合第二连接面39。夹头30设置于夹头衬套40内。拉杆20的安装部分24设于所述机床内。安装部分24固定至所述牵引装置，而夹头衬套40固定至所述主轴。轴向牵引力通过所述牵引装置施加至拉杆20上，以使得夹头30同心卡入夹头衬套40，进而使得第一纵向轴线L1与第二纵向轴线L2同轴。
所述方法包括，夹头衬套40具有倾斜表面42，该倾斜表面用于设置所述夹头，而且在当拉杆20被牵引时提供夹持效果。所述夹头在所述夹头衬套内通过引导面41定心，从而有助于实现轴线L1和L2的同心。所述夹头衬套既可以为本文所示的静态装置，也可以为可调节装置，该可调节装置可对轴线L1和L2的对齐进行更好的调节(未图示)。
虽然以上通过参考具体实施方式对本发明进行了描述，然而本领域技术人员在阅读和理解上述公开内容后可理解，以上公开实施方式的各种变化和改动属于本发明及所附权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种将夹头(30)附接至拉杆(20)的柔性连接件(50)，其特征在于，所述柔性连接件包括：
拉杆(20)，所述拉杆具有第一纵向轴线(L1)，靠近所述拉杆(20)第一端的第一连接部分(22)，以及靠近所述拉杆第二端的安装部分(24)，所述安装部分(24)设置为以可拆卸方式将所述拉杆(20)固定至机床的牵引装置，所述第一连接部分(22)包括彼此隔开并且设置为径向内弯的至少两个回弹性支柱(22A，22B)，所述至少两个支柱(22A，22B)当中的每一个上形成有第一连接面(25)；
夹头(30)，所述夹头具有第二纵向轴线(L2)，靠近所述夹头(30)一端的夹持部分(36)，以及靠近所述夹头第二端的第二连接部分(38)，所述第二连接部分(38)上形成有第二连接面(39)，所述第二连接面(39)设置为与所述第一连接面(25)形状互补，以使得所述第一连接面(25)以可移动方式接合所述第二连接面(39)，进而使得当轴向力施加至所述拉杆(20)和所述夹头(30)上时，所述第一纵向轴线(L1)与所述第二纵向轴线(L2)同轴；
夹头衬套(40)，所述夹头衬套具有用于辅助所述夹头(30)同轴对齐的引导面(41)和倾斜面(42)；
其中，所述第一连接面(25)上形成有第一螺纹区域，所述第二连接面(39)上形成有第二螺纹区域；
所述第一螺纹区域和所述第二螺纹区域为偏梯形螺纹结构，所述偏梯形螺纹结构具有传递轴向牵引力(PF1)的平直载荷腹面(N和N′)以及相对于所述平直载荷腹面(N和N′)倾斜一角度的倾斜非载荷腹面(M，M′)，所述轴向牵引力使得所述平直载荷腹面(N和N′)彼此发生接触以对所述轴向牵引力(PF1)进行传递；以及
所述径向内弯用于使所述第一螺纹区域和所述第二螺纹区域的所述倾斜非载荷腹面(M，M′)彼此保持接合，从而使得所述夹头(30)与所述拉杆(20)轴向对齐。
2.如权利要求1所述的柔性连接件(50)，其特征在于：
所述第一螺纹区域为内螺纹，所述第二螺纹区域为外螺纹；或者
所述第一螺纹区域为外螺纹，所述第二螺纹区域为内螺纹。
3.如权利要求1所述的柔性连接件(50)，其特征在于，所述至少两个支柱(22A，22B)中相邻的所述支柱由狭槽(23A，23B)相互隔开，其中所述狭槽(23A，23B)为轴向延伸狭槽和倾斜延伸狭槽当中的任何一种。
4.如权利要求1所述的柔性连接件(50)，其特征在于，所述拉杆(20)，所述夹头(30)和所述夹头衬套(40)的至少一个表面为电镀表面，以提高系统的性能。
5.如前述权利要求当中任何一项所述的柔性连接件(50)，其特征在于，所述夹头衬套(40)为固定式衬套和可调节式衬套当中的一种。
6.一种将夹头(30)连接至机床的拉杆(20)的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供机床，所述机床具有主轴和牵引装置；
提供夹头衬套(40)；
提供柔性连接件(50)，所述柔性连接件包括：拉杆(20)，所述拉杆具有第一纵向轴线(L1)，靠近所述拉杆(20)第一端的第一连接部分(22)，以及靠近所述拉杆第二端的安装部分(24)，所述第一连接部分(22)包括彼此隔开并且设置为径向内弯的至少两个回弹性支柱(22A，22B)，所述至少两个支柱(22A，22B)当中的每一个上形成有第一连接面(25)；以及夹头(30)，所述夹头具有第二纵向轴线(L2)，靠近所述夹头(30)一端的夹持部分(36)，以及靠近所述夹头第二端的第二连接部分(38)，所述第二连接部分(38)上形成有第二连接面(39)，所述第二连接面(39)设置为与所述第一连接面(25)形状互补；
其中，所述第一连接面(25)上形成有第一螺纹区域，所述第二连接面(39)上形成有第二螺纹区域；
所述第一螺纹区域和所述第二螺纹区域为偏梯形螺纹结构，所述偏梯形螺纹结构具有传递轴向牵引力(PF1)的平直载荷腹面(N和N′)以及相对于所述平直载荷腹面(N和N′)倾斜一角度的倾斜非载荷腹面(M，M′)，所述轴向牵引力使得所述平直载荷腹面(N和N′)彼此发生接触以对所述轴向牵引力(PF1)进行传递；
将所述拉杆(20)的所述第一连接部分(22)固定至所述夹头(30)的所述第二连接部分(38)，以使得所述第一连接面(25)以可移动方式接合所述第二连接面(39)；
所述径向内弯用于使所述第一螺纹区域和所述第二螺纹区域的所述倾斜非载荷腹面(M，M′)彼此保持接合，从而使得所述夹头(30)与所述拉杆(20)轴向对齐；
将所述夹头(30)设置于所述夹头衬套(40)内；
将所述拉杆(20)的所述安装部分(24)设置于所述机床内；
将所述安装部分(24)固定至所述牵引装置；
将所述夹头衬套(40)固定至所述主轴；以及
向所述拉杆(20)施加径向力，使得所述夹头(30)同心地位于所述夹头衬套(40)内，从而使得所述第一纵向轴线(L1)与所述第二纵向轴线(L2)同轴。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述第一螺纹区域为内螺纹，所述第二螺纹区域为外螺纹；或者
所述第一螺纹区域为外螺纹，所述第二螺纹区域为内螺纹。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少两个支柱(22A，22B)中相邻的所述支柱由狭槽(23A，23B)相互隔开，其中所述狭槽(23A，23B)为轴向延伸狭槽和倾斜延伸狭槽当中的任何一种。
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