CN108788854A - 一种矩形弹簧刀架夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种矩形弹簧刀架夹持装置，包括主轴和刀架，所述刀架安装在主轴的锥孔中，所述主轴内安装有拉杆，所述拉杆与锥孔之间安装有拉钉和钢球，其特征在于：所述拉杆套在矩形弹簧内，所述矩形弹簧的截面为矩形，矩形弹簧的内径与拉杆的外径差值小于0.05毫米。本发明将拉杆套在矩形弹簧内，矩形弹簧使用寿命高，承载能力强，可以设置较小的空间，由于截面呈矩形，其内径与拉杆的外径间的间隙能更容易做到最小限度，能更好的抑制震动，并且重心稳定，允许偏移的间隙为最小。

Description

一种矩形弹簧刀架夹持装置

技术领域

本发明涉及高速钻攻中心机床的夹持机构，具体涉及一种矩形弹簧刀架夹持装置。

背景技术

钻攻中心机床主轴的高速旋转，通过设置在主轴内刀架的夹持机构带动刀具进行切削加工，刀架通过主轴内拉杆上的弹簧压缩释放，回弹夹紧。主轴的高速旋转产生的震动会影响加工精度，刀架的夹持与松开会使刀架与主轴接触面造成不规则磨损，使刀架与主轴的轴线难以保证在同一直线上，加工精度降低；弹簧多次的压缩与回弹会使弹簧的承载能力与寿命逐渐降低，弹簧的弹力方向偏移，进一步加大刀架与主轴接触面磨损。为了保证高速、高精度的加工模式对主轴内刀架的夹持机构需要设计出更合理的结构。

目前，市场上的刀架夹持机构通过蝶形弹簧使刀架进行释放与夹紧，可以设置很小的空间，具有足够强的弹力，但也存在以下缺陷：多个蝶形弹簧之间的伸缩行程有差别，使其局部存在应力过大，影响使用寿命；蝶形弹簧在拉杆上滑动会有较大的摩擦，不利于拉伸与回弹。

专利号200510093885.5中提到使用一种双螺旋弹簧，截面为圆形，使弹簧与拉杆之间的间隙变得充分小，并得到与蝶形弹簧同等的夹持力。但由于是双弹簧结构，节距必须加大，单支弹簧承载能力下降，两支弹簧没法做到长度一致，承载能力一致，总会导致受力不均匀，一边受力多，一边受力少，对刀架的拉紧力也不平衡，无法提供均等的弹力，而且两支弹簧加工时不可能保证都径向同心，即使以外圆定位磨内孔，再以内孔定位，因两支弹簧的内外径误差不可避免，导致定位总有偏差，加工也难消除内外径的不同心，装配后两支弹簧的同轴度就更难做到，纵使以外径打表，也因本来的内外径不同心而打不准，这样该专利设计中精加工的效果就打了很大折扣，况且装配过程中需要让两支弹簧呈180°对称布置，只能凭肉眼观察，做不到精准，况且在锁螺丝的过程中，随着螺母的旋转，接触端面还不可避免的会在摩擦力作用下偏转一定角度，更是不可能做到设计上理想的对称分布，在主轴的高速旋转中会造成一定的影响，易对拉杆造成冲击，增加磨损的同时，也会加大噪音，引起较大震动。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、加工精度高的矩形弹簧刀架夹持装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种矩形弹簧刀架夹持装置，包括主轴和刀架，所述刀架安装在主轴的锥孔中，所述主轴内安装有拉杆，所述拉杆与锥孔之间安装有拉钉和钢球，其特征在于：所述拉杆套在矩形弹簧内，所述矩形弹簧的截面为矩形，矩形弹簧的内径与拉杆的外径差值小于0.05毫米，所述锥孔的锥面为断续面，锥孔的锥面与刀架为三点接触，所述刀架上设置有凸台，所述凸台卡在主轴轴肩上，凸台与主轴轴肩之间的距离在0.01mm～0.025mm之间。

矩形截面弹簧能产生大的变形量。在相同空间内，正方形截面钢丝弹簧承载能力比圆截面簧要高43-48％。显而易见，矩形弹簧要大于50％以上。在相同条件下，矩形截面钢丝弹簧比圆截面钢丝弹簧的寿命要提高13%-14％。

所述矩形弹簧两端并紧磨平。

所述矩形弹簧靠近锥孔的一端设置有弹簧挡圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明将拉杆套在矩形弹簧内，矩形弹簧使用寿命高，承载能力强，可以设置较小的空间，由于截面呈矩形，其内径与拉杆的外径间的间隙能更容易做到最小限度，能更好的抑制震动，并且重心稳定，允许偏移的间隙为最小。

2、本发明中主轴锥孔的锥面为断续面，三点接触，其余避空，使主轴的轴线与刀架的轴线不受装夹与接触面磨损的影响，保持在同一直线上。

3、本发明中矩形弹簧两端并紧磨平，并紧能增加端面支撑，能更好的保证在受力状态下，使弹簧的重心在轴心位置上，弹簧两端面与两端配合件端面是全接触，弹簧的截面受力更加均匀、稳定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：主轴1，刀架2，锥孔3，拉杆4，拉钉5，钢球6，矩形弹簧7，凸台8，主轴轴肩9，弹簧挡圈10。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种矩形弹簧刀架夹持装置，包括主轴1和刀架2，所述刀架2安装在主轴1的锥孔3中，所述主轴1内安装有拉杆4，所述拉杆4与锥孔3之间安装有拉钉5和钢球6，所述拉杆4套在矩形弹簧7内，所述矩形弹簧7的截面为矩形，矩形弹簧7的内径与拉杆4的外径差值小于0.05毫米，所述矩形弹簧7靠近锥孔3的一端设置有弹簧挡圈10，用来限制矩形弹簧7的位移。

所述锥孔3的锥面为断续面，锥孔3的锥面与刀架2为三点接触，在其锥面上无数个截面都能与锥孔内的断续面呈三点接触，理论上只需要两个及以上完全接触即可，此结构设计综合考虑了磨损与使用寿命，即使多次的拆卸与装夹造成磨损后，还会有更多的点能进行完全接触，完全不影响装配精度，而且具有自动补偿功能，磨损掉一个点，又会在同一截面上出现新的不同点。

所述矩形弹簧7两端并紧磨平，因为并紧才能增加端面支撑，才能磨得更平，更与弹簧的轴心垂直，才能更好的保证在受力状态下，使弹簧的重心在轴心位置上，弹簧两端面与两端配合件端面是全接触，弹簧的截面受力更加均匀、稳定，单支弹簧的加工能较好的保证一外圆定位磨内孔，内心轴孔定位磨外圆，单支弹簧在装配时就可以保证以磨过的外圆表面打表，校正弹簧整体与拉杆的同心，从而更好的解决偏心问题，解决不平衡带来的高速旋转时的震动与噪音，尤其是主轴转速在两万转左右非常显著。

所述刀架2的锥面与主轴轴肩9碰接触磨加工，所述刀架2上设置有凸台8，所述凸台8卡在主轴轴肩9上，凸台8与主轴轴肩9之间的距离在0.01mm～0.025mm之间，以保证高精度的加工与装配。

本发明在工作时利用矩形弹簧7的压缩与拉伸通过连接在刀架2上的拉钉5实现刀架2的夹持与松开，矩形弹簧7通过主轴连接件来实现压缩与拉伸，通过弹簧挡圈10进行限制，在拉杆4被推下时将拉杆4与拉钉5接触面上的钢球6推到环形槽内保持稳定，拉杆4被推入时钢球6从槽内退出，并通过矩形弹簧7的回弹力与主轴锥孔3使刀架2夹紧。从而使的的刀架2的轴线与主轴1的轴线保持在一条直线上，保证相对稳定。

Claims (3)

1.一种矩形弹簧刀架夹持装置，包括主轴（1）和刀架（2），所述刀架（2）安装在主轴（1）的锥孔（3）中，所述主轴（1）内安装有拉杆（4），所述拉杆（4）与锥孔（3）之间安装有拉钉（5）和钢球（6），其特征在于：所述拉杆（4）套在矩形弹簧（7）内，所述矩形弹簧（7）的截面为矩形，矩形弹簧（7）的内径与拉杆（4）的外径差值小于0.05毫米，所述锥孔（3）的锥面为断续面，锥孔（3）的锥面与刀架（2）为三点接触，所述刀架（2）上设置有凸台（8），所述凸台（8）卡在主轴轴肩（9）上，凸台（8）与主轴轴肩（9）之间的距离在0.01mm～0.025mm之间。

2.根据权利要求1所述的矩形弹簧刀架夹持装置，其特征在于：所述矩形弹簧（7）两端并紧磨平。

3.根据权利要求1所述的矩形弹簧刀架夹持装置，其特征在于：所述矩形弹簧（7）靠近锥孔（3）的一端设置有弹簧挡圈（10）。