CN108161044A - 扩张式夹紧套管、刀夹和用于夹紧刀具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了扩张式夹紧套管、刀夹和用于夹紧刀具的方法。扩张式夹紧套管具有第一支承节段和第二支承节段、可抓持刀具的夹紧节段以及布置在所述夹紧节段和所述第一支承节段之间的推力节段。本发明还涉及一种具有这种扩张式夹紧套管的刀夹，其中为刀具侧止挡件提供有接触表面。本发明最后涉及一种使用扩张式卡盘夹紧刀具的方法，其中在第一步骤中，将所述刀具的轴插入到所述扩张式卡盘中，然后所述扩张式卡盘经受压力，使得所述扩张式卡盘的所述夹紧节段沿径向方向夹紧所述刀具轴，并且所述扩张式卡盘的所述推力节段使所述刀具轴在轴向方向上位移，使得刀具侧止挡件在轴向最小夹紧力的作用下压靠在刀夹的接触表面上。

Description

扩张式夹紧套管、刀夹和用于夹紧刀具的方法
技术领域
本发明涉及一种用于扩张式卡盘的扩张式夹紧套管，该扩张式夹紧套管具有第一支承节段和第二支承节段和可夹持刀具轴的夹紧节段。本发明还涉及一种带有这种扩张式夹紧套管的刀夹和用于夹紧刀具的方法。
背景技术
扩张式卡盘用于刀具机器在现有技术中通常是已知的。它们用于将刀具夹紧在刀夹中。一般来讲，它们都具有一个压力室，该压力室可通过在高压下使用介质(通常为液压流体)来作用，使得扩张式夹紧套管弹性变形。由此夹持插入到扩张式夹紧套管中的刀具的轴。这使刀具轴和扩张式夹紧套管之间形成摩擦锁定连接。
另外，可以使用机械锁定装置将刀具轴止挡在特定的位置和/或增加可传递的扭矩。
液压扩张式卡盘的优点在于，使用很少的力气就可以可靠地夹紧刀具。然而，缺点就是，刀具保持在扩张式卡盘中时所具有的刚度并不适用于所有的应用。另外，为了增加刚度，扩张式卡盘必须具有相对较大的尺寸。因此，依赖于两个圆锥形表面相互接合的刀夹被用于一些应用中，例如加工阀座。
发明内容
本发明的目的是制造一种具有小尺寸并且能够在高刚度下夹紧刀具的扩张式卡盘。
为了实现该目的，在上述类型的扩张式卡盘上设置有布置在夹紧节段和第一支承节段之间的推力节段。该目的还通过一种带有这种扩张式夹紧套管的刀夹来实现，其中提供了用于刀具侧止挡件的接触表面。最后，上述目的通过使用扩张式卡盘夹紧刀具的方法来实现，其中在第一步骤中，将刀具的轴插入到扩张式卡盘中，然后扩张式卡盘经受压力，使得扩张式卡盘的夹紧节段沿径向方向夹紧刀具轴，并且扩张式卡盘的推力节段使夹紧节段位移，并且因此使刀具轴沿轴向方向位移，使得刀具侧止挡件压靠在刀夹的接触表面上。
本发明基于这样的基本思想：将在扩张式卡盘的压力室中操作的压力转换成夹紧节段的两个不同的变形：夹紧节段的径向变形，刀具轴通过该径向变形被夹紧；和由推力节段的变形所产生的夹紧节段的轴向位移。通过夹紧节段的轴向位移，使刀具轴和因此刀具沿轴向方向一起位移，使得刀具轴可以夹紧在刀具侧的接触表面上。因此，刀具侧的接触表面可用于增加刀夹与刀具之间传递的扭矩。但是，具体地讲，刀具侧的接触表面用作增加刀具夹紧在刀夹中时的刚度。
如横截面图所示，推力节段可以具有至少一个倾斜于夹紧节段的中心轴线延伸的支腿。使用这种几何形状，支腿的径向变形可以很轻松地转换成夹紧节段的轴向位移。
推力节段优选地具有彼此合并并且优选地倾斜于夹紧节段的中心轴线在相反的方向上延伸的两个支腿。两个支腿一起形成一个凸起，从而围绕刀具轴在支腿的内侧形成一个敞开的环形腔室。如果从外部施加压力，则两个支腿以类似于使夹紧节段远离第一支承节段的曲杆机构的方式操作。
在两个支腿之间的内侧上可设置退刀凹槽，以便在该位置上减小切口效应。除了使切口效应最小化之外，还可以使用退刀凹槽来设定推力节段的刚度。为了获得最佳夹紧效果，必须注意的是，在推力节段使夹紧节段沿轴向方向位移之前，首先使夹紧节段沿径向方向夹紧刀具轴。
优选地，推力节段与第一支承节段相接。这继而可以受到刀夹体中的推力支承件在轴向上的支撑。在这种设计中，由夹紧节段的轴向位移产生的反作用力可以直接支撑在刀夹体上。
还可以提供与推力节段相接的退刀凹槽。如果推力节段具有两条支腿，则可以在推力节段的两侧设置相应的退刀凹槽。这些以及设置在内部的退刀凹槽用于防止切口应力。另外，夹紧力可受到退刀凹槽尺寸的影响，推力节段利用该尺寸产生所需的轴向位移。
优选地，第二支承节段被布置在夹紧节段的外侧。如果第二支承节段在轴向方向上建立在刀夹体中，则这是有利的。这种几何形状使推力节段更容易地让其自身移动远离第一支承节段。
在此优选地，在第二支承节段和基本上在径向方向上延伸的夹紧节段之间布置有环形弹簧节段。弹簧节段用于在径向上刚性地支撑夹紧节段，同时允许所需的轴向位移。根据一个优选实施例，提出了第二支承节段具有面向第一支承节段的轴环。这种设计的优点在于，限定有限的表面用于使扩张式夹紧套管与刀夹体压力密封连接。例如，可以将扩张式夹紧套管焊接到刀夹体上。
设置在刀夹上的支承面优选地为圆锥体。通过这种方式，如果夹紧节段将刀具压靠在接触表面上，则可实现刀具的自动定心。另外，由于圆锥体的楔效应，可以大大增加最大传递扭矩。
第二支承面优选通过其圆周表面以固定的方式保持在刀夹体中。在负载下，这增加了刀具保持在刀夹中的径向刚度。
原则上，扩张式夹紧套管可以直接插入到刀夹体中并且与其密封连接，从而在扩张式夹紧套管与刀夹体之间形成压力室。或者，也可以在围绕扩张式夹紧套管布置密封套管，从而形成可以以刀夹体中的刀片架的方式使用的独立的扩张式卡盘。
本发明的有利实施例从属权利要求中将显而易见。
附图说明
将在下文中参照附图中描绘的实施例来解释本发明。附图显示：
-图1示意性地示出了根据本发明的其中保持有刀具的刀夹；
-图2示出了保持在图1的刀夹中的扩张式夹紧套管的放大视图；
-图3示出了其中保持有刀具轴的扩张式夹紧套管在夹紧之前的截面图；以及
-图4示出了其中保持有刀具轴的扩张式夹紧套管在夹紧之后的与图3对应的视图。
具体实施方式
在图1中，示出了具有刀夹体2的刀夹1的节段。接收开口9中心延伸穿过刀夹，刀具4的轴3(在此示意性地示出)可以插入到该接收开口中。
刀具可以是例如钻头铣刀或铣制刀具。基本上，可以插入的任何加工刀具都应该精确地夹紧，以便可以传递高的扭矩和弯曲负载。
在刀具4上设置有止挡件5，在这种情况下，该止挡件形成为外圆锥体。如果刀具4被夹紧在刀夹1中，则止挡件5抵靠在设置在刀夹体上的接触表面7上。在这种情况下，该接触表面被设计成圆锥形套筒。接触表面7和止挡件5的锥角为[原文如此]大约3°至45°。或者，止挡件也可以被设计为轴向平支座、圆锥形支座或者圆柱形支座。
在这种情况下，刀具1被设计成扩张式卡盘。为此，在刀夹体2中布置有扩张式夹紧套管10，该扩张式夹紧套管限定其自身与刀夹体2之间的压缩空间12。这可以通过介质(例如，液压流体)以固有地已知方式在压力下放置，使得刀具轴3在扩张式夹紧套管内沿径向方向被夹紧。
在下文中，参照图2从左向右描述了扩张式夹紧套管10的设计，即从外侧开始朝向刀夹的内部。
扩张式夹紧套管10具有位于刀夹体2中的接收凹陷部15中的第一支承节段14。第一支承节段14用作压缩空间12在轴向方向上的边界。
支承节段14是与中心轴线M同心布置的环形圈。这也适用于下文描述的扩张式夹紧套管10的沿中心轴线M延伸并与该中心轴线同心的套管状节段。
由倾斜于中心轴线M布置的两个支腿18,20形成的推力节段16连接到第一支承节段14。第一支腿18从第一支承表面14向外倾斜延伸，而第二支腿朝向内部倾斜延伸。
支腿18,20相对于中心轴线的角度为大约3°至45°。
填充做为具有基本恒定的内径的套管的夹紧节段22邻接推力节段16的背向第一支承表面14的端部。夹紧节段22的内径和第一支承节段14的内径大致限定延伸穿过刀具体2的接收开口9的直径。
基本上沿径向方向向外延伸的弹簧节段24邻接夹紧节段22的背向第一支承节段的端部。在实践中，弹簧节段可以设计成类似于碟形弹簧的圆锥形。
环形弹簧节段24的外圆周邻接第二支承节段26。在所示的实施例中，支承节段26具有一个圆周表面，其通过该圆周表面在径向方向上抵靠在支承凹槽28的外圆周和面向第一支承节段14的凸缘30上，并且抵靠在接收凹槽的底部上。
凸缘30与接收凹槽28的底部的接触在背向第一支承部段14的一侧上限定压缩空间12。
在第一支承节段14和第二支承节段28的区域中，扩张式夹紧套管10以密封的方式连接到刀夹体2上。具体地讲，扩张式夹紧套管可以被焊接。
退刀凹槽38可以设置在第一支承节段14和第一支腿18之间的过渡部处、在两个支腿18,20之间的过渡部处、在第二支腿20和夹紧节段22之间的过渡部处以及从弹簧节段24到支承节段26的过渡部处。
压缩空间12可以通过图1所示的供应孔40接收压力冲击。这用于压缩夹紧节段22，使得该夹紧节段在径向方向上被夹紧在刀具轴3上。
如果压缩空间12中的压力进一步增大，则支腿18,20也朝向中心轴线M向内压入。由此夹紧节段22被推动远离第一支承节段14，使得夹紧在夹紧节段22中的刀具轴3也在轴向方向上位移(见图4中的箭头P)。通过比较图3和图4可以清楚地看出这种效果。
图3中示出了推力节段16以凸起的方式围绕刀具轴3向外延伸的初始状态。
在图4中，可以看出，推力节段16在径向方向上被压缩，从而使夹紧节段22沿轴向方向(参照图4)向右位移。具体地讲，可以看出，弹簧节段24在其径向内圆周处也向右位移。
由于保持在夹紧节段中的刀具轴的轴向移动，使刀具轴3的止挡件5以固定的方式被拉入到刀夹1的接触表面7中，使得刀具4精确地并且具有高刚性地固定在此处。
为了说明，图4中明显夸大地示出了由于夹紧引起的扩张式夹紧套管10的变形。在实践中，弹簧节段24的径向内部端部的轴向行程大约为10微米至100微米。

Claims (18)

1.一种用于扩张式卡盘的扩张式夹紧套管(10)，所述扩张式夹紧套管具有第一支承节段和第二支承节段(14,26)以及可夹持刀具轴(3)的夹紧节段(22)，其特征在于布置在所述夹紧节段(22)和所述第一支承节段(14)之间的推力节段(16)。
2.根据权利要求1所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述推力节段(16)在横截面中具有倾斜于所述夹紧节段(22)的所述中心轴线(M)延伸的至少一个支腿(18,20)。
3.根据权利要求2所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，设有多个倾斜布置的支腿(18,20)。
4.根据权利要求2或3所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述推力节段具有彼此合并并且倾斜于所述夹紧节段(22)的所述中心轴线(M)在相反的方向上延伸的两个支腿(18,20)。
5.根据权利要求4所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述两个支腿(18,20)限定所述扩张式夹紧套管的凸起。
6.根据权利要求4或5所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述两个支腿(18,20)之间的所述内侧设置有退刀凹槽(38)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述推力节段(16)邻接所述第一支承节段(14)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述退刀凹槽(38)邻接所述推力节段(16)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述第二支承节段(26)径向布置在所述夹紧节段(22)的外侧。
10.根据权利要求9所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，在所述第二支承节段(26)和所述夹紧节段(22)之间布置有沿大致径向方向延伸的环形弹簧节段(24)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，所述第二支承节段(26)具有面向所述第一支承节段(14)的凸缘(30)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的带有扩张式夹紧套管的扩张式卡盘，其中在所述夹紧节段和所述推力节段的外侧径向布置有密封套管，使得压力室限定在所述扩张式夹紧套管和所述密封套管之间。
13.一种刀夹(1)，所述刀夹带有根据权利要求1至10中任一项所述的扩张式夹紧套管(10)，其特征在于，为刀具侧止挡件(5)设置有接触表面(7)。
14.根据权利要求13所述的刀夹(1)，其特征在于，所述扩张式夹紧套管(10)保持在刀夹体(2)中，并且所述接触表面(7)被布置在所述刀夹体(2)上。
15.根据权利要求14所述的刀夹，其特征在于，所述接触表面(7)是圆锥体。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的刀夹，其特征在于，所述第一支承节段(14)轴向抵靠所述刀夹体(2)中的推力支承件(15)。
17.结合权利要求10根据权利要求13至16中任一项所述的刀夹，其特征在于，所述第二支承节段(26)通过其圆周表面以固定的方式保持在所述刀夹体(2)中。
18.一种使用扩张式卡盘夹紧刀具(4)的方法，其中，在第一步骤中，将所述刀具(4)的轴(3)插入到所述扩张式卡盘中，然后所述扩张式卡盘经受压力，使得所述扩张式卡盘的所述夹紧节段(22)沿径向方向夹紧所述刀具轴(3)，并且所述扩张式卡盘的所述推力节段(16)使所述夹紧节段(22)位移，并且因此所述刀具轴(3)在轴向方向上位移，使得刀具侧止挡件(5)被压靠在所述刀夹(1)的接触表面(7)上，由此产生轴向预应力。
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