CN108326330B - 一种模块化接头 - Google Patents

Abstract

本发明的模块化接头，包括接头本体和紧固机构，接头本体上设有凸部和与之配合的凹部及过渡部，凸部包括柱体、第一定位平面及第一过渡面，柱体包括柱面、凹槽，凹槽包括圆弧面、第二过渡面及避空面，凹部包括第二定位平面、内孔及内孔与过渡部之间用于容纳紧固机构的螺钉孔，紧固机构包括驱动槽、外螺纹面、球面、与球面相切的锥面及第三过渡面，凸部装配于凹部内并通过紧固机构紧固，紧固机构通过外螺纹面安装于螺钉孔中，紧固机构旋转向下运动时，球面和锥面同时压紧凹槽的圆弧面迫使凸部与凹部相向运动直到凸部的第一定位平面紧贴于凹部的第二定位平面。本发明具有结构简单、定位精确、能提高连接的可靠性和安全性的优点。

Description

一种模块化接头

技术领域

本发明主要涉及金属切削刀具领域，尤其涉及一种模块化接头。

背景技术

为了提高刀具接口的精度及稳定性，现有技术中出现了较多的模块式接口，一般采用轴孔配合与带锥面的螺钉侧向压紧。例如日本专利JP2004076857A公布了一种切削刀具模块式接口，包括一个接头本体：圆柱形凸出部分带一个配合限位凹槽，凹槽分上下两层，上层为限位的腰型孔，下层为接受螺钉压紧的锥面，孔型凹形部分与一个螺钉孔相连；一个压紧螺钉：从上至下依次为用于安装的外螺纹面，限位配合的柱形圆面，提供压紧力的锥面；当此接口按照凹槽与螺钉孔对应的方式安装于孔型凹形部分时，此压紧螺钉安装与接头本体的螺钉孔旋转向下运动，首先螺钉柱形圆面与腰型孔配合限位，防止接口两部分在周向的旋转，压紧螺钉继续旋转向下运动，直至压紧螺钉锥面压紧在与之配合的凹槽锥面上，由于锥面的母线与接口轴向存在非90°角度关系，迫使接口两部分压紧在一起，从而达到连接接口的目的。这种接口结构简单，部件少，但是也存在一些缺点：首先，压紧力由两个理想锥面传递，为线接触，由于制造误差的存在，实际可能是点、线接触，压紧力的可靠性不高；其次，接口间的防转由圆柱面被动的和平面来实现，不可避免的存在间隙，导致接口间在周向具有一定的防转功能但重复周向向定位精度不高；最后，该结构腰型孔加工形状及尺寸精度要求较高，加大了接口制造成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、定位精确、能提高连接的可靠性和安全性的模块化接头。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种模块化接头，包括接头本体和紧固机构，所述接头本体上设有凸部和与之配合的凹部及过渡部，所述凸部包括柱体、第一定位平面及它们之间的第一过渡面，所述柱体包括柱面、凹槽，所述凹槽包括圆弧面、第二过渡面及避空面，所述凹部包括第二定位平面、内孔及内孔与过渡部之间用于容纳紧固机构的螺钉孔，所述紧固机构包括驱动槽、外螺纹面、球面、与球面相切的锥面及外螺纹面与球面之间的第三过渡面，所述凸部装配于所述凹部内并通过紧固机构紧固，所述紧固机构通过外螺纹面安装于螺钉孔中，紧固机构旋转向下运动时，球面和锥面同时压紧凹槽的圆弧面迫使凸部与凹部相向运动直到凸部的第一定位平面紧贴于凹部的第二定位平面。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述紧固机构的第三过渡面为直径大小等于球面直径D1且与球面相切的柱面或包含于此柱面内的其他曲面。

所述圆弧面为圆柱面的一部分，圆弧面与球面接触所形成的圆弧是半圆或劣弧，圆弧的弦高H2与圆弧面半径R关系满足H2≤R。

所述凹槽的圆弧面与球面在尺寸上达到标准的轴孔配合关系，圆弧面的轴线C3与螺钉孔的轴线C2成夹角α1。

所述紧固机构的锥面角度α＝α1，球面直径D1，且直径D1小于外螺纹面的螺纹小径。

所述紧固机构的锥面角度α与圆弧面的轴线C3和螺钉孔的轴线C2所成夹角α1满足：5°<α＝α1<30°。

所述螺钉孔与内孔相连，且螺钉孔轴线C2处于内孔轴向中部，螺钉孔轴线C2距离第二定位平面的距离L3与内孔深度L2满足关系1/3L2<L3<2/3L2，最优L3＝1/2L2。

所述凹槽轴向位置满足紧固机构压紧时，紧固机构的锥面切点A位于凹槽的圆弧面上，且紧固机构球面的球心O落于柱面内部。

所述第二过渡面及避空面设置为曲面或平面。

所述凹槽或与之对应的螺钉孔个数设置为是1个或2个，当个数为2个时，其轴线夹角为β，60°≤β≤180°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的模块化接头，在凸部和凹部轴孔配合时，在紧固机构的球面与锥面同时作用于凹槽上的圆弧面，球面与圆弧面可以形成一个其接触平面内的轴孔配合，完全限制了凸部和凹部在周向上的旋转，从而提高了模块化接头的定位精度，尤其是对接头本体连接后周向角度要求较高的场合，提高了接头本体连接的可靠性和准确性，该模块化接头的结构简单可靠、安装方便，更换快捷，接口制造难度低，使用寿命高；

2、本发明的模块化接头，在凸部和凹部轴孔配合时，在紧固机构的球面与锥面同时作用于凹槽上的圆弧面，作用力通过球面接触的圆弧和锥面接触的直线段，虽然作用力都垂直锥面母线，但接触部分确是空间复合形式，这种结构增加了接头本体间压紧力的分配，受力均衡，保证了接头本体连接的可靠性与安全性。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体结构分解示意图。

图2是本发明实施例1的剖面示意图。

图3是本发明实施例1中紧固机构的多个角度示意图。

图4是本发明实施例1中紧固机构的结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图6是本发明实施例1中连接工作时球面接触位置示意图。

图7是图6的剖视图。

图8是本发明实施例2的剖面示意图。

图9是本发明实施例2中一个紧固机构角度示意图。

图10是本发明实施例2中紧固机构的结构示意图。

图11是图10的剖视图。

图12是本发明实施例2中连接工作时球面接触位置示意图。

图13是图12的剖视图。

图中各标号表示：

1、接头本体；11、凸部；12、凹部；121、第二定位平面；122、内孔；123、螺钉孔；13、过渡部；14、柱体；141、柱面；142、凹槽；143、圆弧面；145、第二过渡面；146、避空面；15、第一定位平面；16、第一过渡面；2、紧固机构；21、驱动槽；22、外螺纹面；23、球面；24、锥面；25、第三过渡面。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

图1至图7示出了本发明模块化接头的第一种实施例，包括接头本体1和紧固机构2，接头本体1上设有凸部11和与之配合的凹部12及过渡部13，凸部11包括柱体14、第一定位平面15及它们之间的第一过渡面16，柱体14包括柱面141、凹槽142，凹槽142包括圆弧面143、第二过渡面145及避空面146，凹部12包括第二定位平面121、内孔122及内孔122与过渡部13之间用于容纳紧固机构2的螺钉孔123，紧固机构2包括驱动槽21、外螺纹面22、球面23、与球面23相切的锥面24及外螺纹面22与球面23之间的第三过渡面25，凸部11装配于凹部12内并通过紧固机构2紧固，紧固机构2通过外螺纹面22安装于螺钉孔123中，紧固机构2旋转向下运动时，球面23和锥面24同时压紧凹槽142的圆弧面143迫使凸部11与凹部12相向运动直到凸部11的第一定位平面15紧贴于凹部12的第二定位平面121。在凸部11和凹部12轴孔配合时，在紧固机构2的球面23与锥面24同时作用于凹槽142上的圆弧面143，球面23与圆弧面143可以形成一个其接触平面内的轴孔配合，完全限制了凸部11和凹部12在周向上的旋转，从而提高了模块化接头的定位精度，尤其是对接头本体1连接后周向角度要求较高的场合，提高了接头本体1连接的可靠性和准确性，该模块化接头的结构简单可靠、安装方便，更换快捷，接口制造难度低，使用寿命高；在凸部11和凹部12轴孔配合时，在紧固机构2的球面23与锥面24同时作用于凹槽142上的圆弧面143，作用力通过球面23接触的圆弧和锥面24接触的直线段，虽然作用力都垂直锥面24母线，但接触部分确是空间复合形式，这种结构增加了接头本体1间压紧力的分配，受力均衡，保证了接头本体1连接的可靠性与安全性。

本实施例中，紧固机构2的第三过渡面25设置为直径大小等于球面23直径D1且与球面23相切的柱面或包含于此柱面内的其他任意曲面，本实施例中，第三过渡面25为此柱面。过渡面25保证了紧固机构2能够顺利安装于螺钉孔123中，并且能够使球面23作用于圆弧面143上。

本实施例中，圆弧面143为圆柱面的一部分，圆弧面143与球面23接触所形成的圆弧是半圆或劣弧，圆弧的弦高H2与圆弧面143半径R关系满足H2≤R。此要求在第三过渡面25为最大柱面、强度最好的情况下，也能够保证紧固机构2的球面23在工作时能够作用在圆弧面143上。

本实施例中，凹槽142的圆弧面143与球面23在尺寸上达到标准的轴孔间隙配合关系，圆弧面143的轴线C3与螺钉孔123的轴线C2成夹角α1。轴孔间隙配合关系使得在凸部11和凹部12轴孔配合时，在紧固机构2的球面23与锥面24同时作用于凹槽142上的圆弧面143，球面23与圆弧面143可以形成一个其接触平面内的轴孔配合，完全限制了凸部11和凹部12在周向上的旋转，从而提高了模块化接头的定位精度，尤其是对接头本体连接后周向角度要求较高的场合，提高了接头本体连接的可靠性和准确性。

本实施例中，紧固机构2的锥面24角度α＝α1，球面23直径D1，且直径D1小于外螺纹面22的螺纹小径。保证了紧固机构2能够顺利安装于螺钉孔123中。

本实施例中，紧固机构2的锥面24角度α与圆弧面143的轴线C3和螺钉孔123的轴线C2所成夹角α1满足：5°<α＝α1<30°。此夹角作用是把紧固机构2的压紧力，分解为沿轴线C1压紧凸部11的第一定位平面15与凹部12的第二定位平面121的轴向力及沿轴线C2压紧柱体14与内孔122的径向力。此角度大，转化后的轴向压紧力较小，径向压紧力较大；此角度小，转化后的轴向压紧力较大，径向压紧力较小；本模块化接头中，轴向压紧力要求较高，径向压紧力较低，本实施例中，α＝15°。

本实施例中，螺钉孔123与内孔122相连，且螺钉孔123轴线C2处于内孔122轴向中部，螺钉孔123轴线C2距离第二定位平面121的距离L3与内孔122深度L2满足关系1/3L2<L3<2/3L2，最优L3＝1/2L2。保证螺钉孔123与凹槽142的结构强度。

本实施例中，凹槽142轴向位置满足紧固机构2压紧时，紧固机构2的锥面24切点A位于凹槽142的圆弧面143上，且紧固机构2球面23的球心O落于柱面141内部。此时，紧固机构2的锥面24和球面23能够同时作用在圆弧面143上，且球面23能够起到设计要求的完整作用。

本实施例中，第二过渡面145及避空面146设置为曲面或平面。主要起到不干涉紧固机构2工作的作用。

本实施例中，凹槽142或与之对应的螺钉孔123个数设置为是1个或2个，当个数为2个时，其轴线夹角为β，60°≤β≤180°。此夹角太小时，60°≤β＜90°，2个紧固机构2压紧后，2个压紧力不垂直，会产生相互影响、抵消的部分作用力，柱体14与内孔122配合的接触点变化较小，但柱体14与内孔122配合的稳定性较差；此夹角太大时，90°＜β≤180°2个紧固机构2压紧后，2个压紧力不垂直，会产生相互影响、抵消的部分作用力，柱体14与内孔122配合的稳定性较好，但柱体14与内孔122配合的接触点变化较大，一般优选；90°≤β≤120°，本实施例中，β＝90°。2个压紧力垂直，不会产生相互影响，柱体14与内孔122配合的接触点变化较小、配合的稳定性较好。

实施例2：

图8至图13示出了本发明模块化接头的第二种实施例，该模块化接头与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，紧固机构2的第三过渡面25区别于第一种实施例的柱面设置为曲面；紧固机构2与螺钉孔123个数为1；凹槽142由圆弧面143(劣弧)、第二过渡面145、避空面146构成。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种模块化接头，包括接头本体(1)和紧固机构(2)，所述接头本体(1)上设有凸部(11)和与之配合的凹部(12)及过渡部(13)，所述凸部(11)包括柱体(14)、第一定位平面(15)及它们之间的第一过渡面(16)，其特征在于：所述柱体(14)包括柱面(141)、凹槽(142)，所述凹槽(142)包括圆弧面(143)、第二过渡面(145)及避空面(146)，所述凹部(12)包括第二定位平面(121)、内孔(122)及内孔(122)与过渡部(13)之间用于容纳紧固机构(2)的螺钉孔(123)，所述紧固机构(2)包括驱动槽(21)、外螺纹面(22)、球面(23)、与球面(23)相切的锥面(24)及外螺纹面(22)与球面(23)之间的第三过渡面(25)，所述凸部(11)装配于所述凹部(12)内并通过紧固机构(2)紧固，所述紧固机构(2)通过外螺纹面(22)安装于螺钉孔(123)中，紧固机构(2)旋转向下运动时，球面(23)和锥面(24)同时压紧凹槽(142)的圆弧面(143)迫使凸部(11)与凹部(12)相向运动直到凸部(11)的第一定位平面(15)紧贴于凹部(12)的第二定位平面(121)。

2.根据权利要求1所述的模块化接头，其特征在于：所述紧固机构(2)的第三过渡面(25)为直径大小等于球面(23)直径D1且与球面(23)相切的柱面或包含于此柱面内的其他曲面。

3.根据权利要求1所述的模块化接头，其特征在于：所述圆弧面(143)为圆柱面的一部分，圆弧面(143)与球面(23)接触所形成的圆弧是半圆或劣弧，圆弧的弦高H2与圆弧面(143)半径R关系满足H2≤R。

4.根据权利要求1所述的模块化接头，其特征在于：所述凹槽(142)的圆弧面(143)与球面(23)在尺寸上达到标准的轴孔配合关系，圆弧面(143)的轴线C3与螺钉孔(123)的轴线C2成夹角α1。

5.根据权利要求4所述的模块化接头，其特征在于：所述紧固机构(2)的锥面(24)角度α＝α1，球面(23)直径D1，且直径D1小于外螺纹面(22)的螺纹小径。

6.根据权利要求5所述的模块化接头，其特征在于：所述紧固机构(2)的锥面(24)角度α与圆弧面(143)的轴线C3和螺钉孔(123)的轴线C2所成夹角α1满足：5°<α＝α1<30°。

7.根据权利要求1所述的模块化接头，其特征在于：所述螺钉孔(123)与内孔(122)相连，且螺钉孔(123)轴线C2处于内孔(122)轴向中部，螺钉孔(123)轴线C2距离第二定位平面(121)的距离L3与内孔(122)深度L2满足关系1/3L2<L3<2/3L2。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块化接头，其特征在于：所述凹槽(142)轴向位置满足紧固机构(2)压紧时，紧固机构(2)的锥面(24)切点A位于凹槽(142)的圆弧面(143)上，且紧固机构(2)球面(23)的球心O落于柱面(141)内部。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的模块化接头，其特征在于：所述第二过渡面(145)及避空面(146)设置为曲面或平面。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的模块化接头，其特征在于：所述凹槽(142)或与之对应的螺钉孔(123)个数设置为是1个或2个，当个数为2个时，其轴线夹角为β，60°≤β≤180°。