CN111266902B - 用于旋转刀具的夹头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种作为用于旋转刀具(1)的刀夹的夹头,具有用于固定在机床的机床主轴(7)上的适配器(5),其中夹头(9)限定空心圆柱状的夹紧通道(11),旋转刀具(1)的刀柄(13)能插入该夹紧通道中并能以夹紧力夹紧在夹紧通道中。根据本发明,夹头(9)的夹紧通道(11)在内周部上具有至少两个直径减小的夹紧位置(15、16),该夹紧位置沿刀具轴向方向通过直径较大的内周部段(17)被彼此间隔开。在夹紧旋转刀具(1)时,这两个夹紧位置(15、16)与刀柄(13)夹紧接合。直径较大的内周部段(17)不与刀柄(13)夹紧接合。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于旋转刀具的刀具夹。
背景技术
这种旋转刀具可以是磨削、铣削、钻孔或攻丝刀具。举例来说,旋转刀具可以被夹持在机身夹头或水压机夹头中。
这种类型的夹头/卡盘具有用于紧固到机床的机床主轴的适配器。夹头限定了空心圆柱状的夹紧通道,旋转刀具的刀柄可以插入该夹紧通道中,并且通过夹紧力被夹持在其中。
在现有技术中,通常的做法是将旋转刀具以大面积的表面压力夹紧在夹头的夹紧通道中。由于制造公差和/或构件公差,出现的问题是在刀柄向上的表面压力通常不是恒定的,而是可变的。这可能导致轴向偏差,其中刀柄线不再与机床主轴轴线同轴取向,从而导致刀具运行中的同轴度误差。
由文献DE 88 14 843 U1已知一种钻孔/铣削刀具。从文献DE 10 2013 005 784A1、DE 84 36 757 U1、DE 296 22 462 U1中分别已知一种带有用于夹紧旋转刀具的夹头的刀具夹。
发明内容
本发明的目的是,提供一种用于旋转刀具的夹头作为刀具夹,其中,能以结构简单的方式避免同轴度误差。
该目的通过根据本发明的用于旋转刀具的夹头实现。
根据本发明,在夹头和旋转刀具之间的大面积的表面压力被取消。相反,夹头的夹紧通道在内周部上具有至少两个直径减小的夹紧位置。这两个夹紧位置在刀柄向上被直径较大的内周部彼此间隔开。因此,当旋转刀具被夹紧时,两个夹紧位置与旋转刀具的刀柄夹紧接合。然而,直径较大的内周部段不与刀柄夹紧接合。
在技术应用中,夹头可以形成为液压膨胀夹头或收缩夹头。在收缩夹头未装夹时,与刀柄直径相比,夹紧通道在常温下具有减小的内径。收缩夹头的夹紧通道可以在热的作用下扩张,从而可以将旋转刀具插入扩张的夹紧通道中。通过冷却,可以使收缩夹头收缩配合在刀柄上以形成夹紧力。
优选地,未装夹的夹头的夹紧通道可以形成为完全的空心圆柱状。另选地,未装夹的夹头的夹紧通道可以具有任何其他合适的空心几何形状,例如多边形的空心几何形状。
夹紧通道可在面向工件的夹头端侧具有向外部的出口。优选的是,第一夹紧位置直接布置在出口旁。在这种情况下,直径减小的第一夹紧位置在端侧的夹紧通道口处过渡到夹头端侧。
在一种技术上的实现方式中,夹紧位置可以具有环绕的、空心圆柱状的夹紧面。该夹紧面可以在装夹到夹头中时力传递地与刀柄接触。夹紧位置或夹紧位置的夹紧面可以关于夹头轴线旋转对称地构造。
夹紧面可以在轴向方向上在面对夹头端侧的、前周缘和后周缘之间延伸,该后周缘可以过渡到上述直径较大的内周部。各个夹紧位置的夹紧面可以在轴向方向上具有变化的内径。另选地,夹紧面可以具有始终恒定的内径。在另一种变型中,夹紧位置的夹紧面可以分成空心圆柱状的夹紧段和锥形扩张的夹紧段。空心圆柱状的夹紧段可以在轴向延伸方向上反向于夹头端侧过渡到锥形扩张的夹紧段中。
在第一变型中,刀柄可以具有圆形轮廓,该圆形轮廓具有完全的圆柱形的外周部。特别重要的是,在负载下防止旋转刀具在夹头中打滑。在这种背景下,在刀柄的圆柱形外周部中可以形成转动止动部,该转动止动部确保了被夹紧的刀具在负载情况下不会打滑。在刀柄中形成的转动止动部可以与夹头夹紧通道的外周部中的轮廓匹配的配合轮廓相互作用。优选地,仅当通过夹头的材料变形而收缩配合在刀柄上时,才进行配合轮廓的轮廓匹配。
可以通过以下方式在结构上简单地实现转动止动部:即,转动止动部可以在刀柄外周部上具有两个在直径上相对的削平部。这些削平部中的每个仅比假想圆周线回移微小的材料偏差,圆柱形的刀柄外周部位于该假想圆周线上。如此确定材料去除的尺寸,使得夹头的夹紧通道中的夹紧位置与刀柄外周部以及与该削平部均以力传递的方式无间隙地接触。
另选地和/或附加地,本发明的第二方面涉及一种形成在夹头中的调节单元。借助于该调节单元,旋转刀具轴线可以与机床主轴-旋转轴线同轴地取向。调节单元可以具有至少一个螺纹孔,该螺纹孔与夹紧通道分开并且可以将调节螺钉拧入该螺纹孔中。通过拧紧调节螺钉,可以在夹头中形成材料应力。在夹头中形成的材料应力导致夹紧通道发生弹性变形,旋转刀具的位置略有变化,从而完成了轴线对齐。
在一具体的实施方式中,螺纹孔可以被设计为具有封闭的孔底的盲孔。螺纹孔还可以轴线平行于夹紧通道延伸并通向夹头端侧。
考虑到将材料应力有效地引入到夹头中,优选的是,调节螺钉具有扩大的螺钉头。当拧紧调节螺钉时,可以将螺钉头夹紧在螺纹孔的开口边缘区域,从而在夹头中形成材料应力。
为了提高夹头的弹性可变形性,优选的是,调节螺钉的螺钉头在开口边缘区域处相对于夹头的材料连接部(Materialsteg)夹紧,该材料连接部在其背离螺钉头的一侧过渡到在变形腔中。在这种情况下,材料连接部弹性地变形到变形腔中。变形腔可以通到螺纹孔中。例如,变形腔可以被实现为沿径向方向构造在夹头中的孔。另选地,变形腔可以是至少部分或完全环绕的环形槽。
螺纹孔可以从开口边缘区域过渡到无螺纹的孔段,在该无螺纹孔段后连接内螺纹部段。考虑到材料连接部的简单的弹性变形,优选的是,在刀具轴向方向上观察,将变形腔布置在内螺纹部段与无螺纹孔段之间。
附图说明
下面根据附图描述本发明的实施列。
在此示出:
图1和图2示出根据第一实施列的夹头;
图3示出在图1和图2中示出的夹头的变型的细节图;
图4示出具有转动止动部的旋转刀具;
图5示出根据第二实施例的夹头。
具体实施方式
图1示出了装夹有旋转刀具1的夹头9。夹头9具有设计为内锥形柄的适配器5,该适配器固定在机床的以虚线表示的机床主轴7上。此外,夹头9被特别设计为具有空心圆柱状的夹紧通道11的收缩夹头9,旋转刀具1的刀柄13插入该夹紧通道中并以夹紧力被夹紧在其中。空心圆柱状的夹紧通道11在面对工件10的夹头端侧12处具有朝向外部的装入开口14。
在图2中,示出了收缩夹头9处于未装夹的状态。因此,收缩夹头9的夹紧通道11在内周部2上具有直径减小的夹紧位置15、16,该夹紧位置在夹头轴向方向上通过直径较大的内周部段17彼此间隔开。两个夹紧位置15、16中的每一个都具有环绕的、空心圆柱状的夹紧面19,该夹紧面在夹头9(图1)装夹的情况下与旋转刀具1的圆柱形刀柄13以力传递的方式接触。夹紧面19关于夹头轴线旋转对称、环绕地延伸。在图2中,夹紧面19在夹头轴向方向上在面对夹头端侧12的前周缘21与后周缘23之间延伸。在前周缘21处,直径减小的夹紧面19过渡到夹头端侧12。因此,前部的夹紧位置15直接布置在夹紧通道11的装入开口14旁。在夹紧位置15的后周缘23处紧接着直径较大的内周部段17。
在图2中,相应的夹紧位置15、16的夹紧面19分别设计为完全的圆柱形,即,具有始终恒定的内径dI。旋转刀具1的刀柄13形成为具有完全的圆柱形外周部的圆形轮廓。
夹头9还未装夹时(图2),内径dI的尺寸小于刀柄外径dA(图2)。为了装夹,通过未示出的加热器加热收缩夹头9,由此使夹紧通道11扩张,使得旋转刀具1可以插入到扩张的夹紧通道11中。通过冷却,收缩夹头9收缩配合到刀柄13上,从而形成夹紧力。以此方式,两个夹紧位置15、16分别与刀柄13夹紧接合,而直径较大的内周部端17无功能地不与刀柄13夹紧接合。
由于两个夹紧位置15、16的夹紧面19设计为完全的空心圆柱状,在轴向方向上观察,夹紧力均匀地分布在夹紧面19上。不同的是,在图3中,夹紧面19被分成圆柱部段25和圆锥部段27。圆柱部段25在轴向方向上反向于夹头端侧12过渡到圆锥形扩张的圆锥部段27。以这种方式可以沿夹头轴向方向改变夹紧力。
另外,在图4中,刀柄13不是完全的圆柱形,而是形成有转动止动部29。借助于转动止动部29,可以在负载的情况下防止夹紧的刀具1在夹头9中打滑。转动止动部29例如在图4中通过在刀柄外周部中的两个在直径上相对的削平部来实现。两个削平部30相对于假想的圆周线31回移微小的材料偏差Δm,圆柱形刀柄的外周位于该假想的圆周线31上。如此确定材料去除的尺寸Δm,使得当夹头9装夹时,沿周部方向观察,夹紧位置15、16与刀柄外周部以及与在其中形成的削平部30均以力传递的方式无间隙地收缩配合。除了上述削平部30外,转动止动部29还可以具有任何其他合适的几何形状。
图5示出了另一实施例,其基本结构与前述实施例相同。因此,参考上述说明。与前述实施例不同的是,在图5中,夹头9还具有调节单元33,借助该调节单元可以使刀具轴线A与机床主轴旋转轴线D同轴地取向。调节单元33在图5中具有与夹紧通道11分开的螺纹孔35和与该螺纹孔共同作用的调节螺钉37。螺纹孔35轴线平行于夹紧通道11取向,并且也与夹紧通道11一样通向夹头端侧12。螺纹孔35被分为内螺纹部段39和无螺纹孔段41,该无螺纹孔段朝向夹头端侧方向在环形肩部43处过渡到直径较大的孔段45。形成为径向孔的变形腔47在内螺纹部段39和无螺纹孔段41之间通入螺纹孔35。由此,在环形肩部43和变形腔47之间形成了可轻微弹性变形的材料连接部49。
在图5中,用虚线表示的调节螺钉37被拧紧在螺纹孔35中。调节螺钉37的扩大的螺钉头38完全沉没在直径较大的孔段45中,并相对于螺纹孔35的环形肩部43夹紧,从而使材料连接部49略微弹性变形到变形腔47内部,以在夹头9中形成材料应力。在夹头9中形成的材料应力会导致夹紧通道11发生轻微的弹性变形。由此导致旋转刀具1的位置发生变化。根据施加到调节螺钉37上的旋拧力矩的大小,可以调节材料应力的大小,以便实现轴线对齐。
另选于图5所示的实施例,不仅可以为前部的第一夹紧位置15分配调节单元33,而且还可以给后方的第二夹紧位置16分配这种调节单元33。第二调节单元33的构造和作用方式与第一调节单元33相同。
Claims (16)
1.一种作为用于旋转刀具(1)的刀夹的夹头,具有用于固定在机床的机床主轴(7)上的适配器(5),该夹头(9)限定空心圆柱状的夹紧通道(11),旋转刀具(1)的刀柄(13)能插入到该夹紧通道中并能以夹紧力夹紧在该夹紧通道中,
其特征在于,
夹头(9)的夹紧通道(11)在内周部具有至少两个直径减小的夹紧位置(15、16),所述夹紧位置沿刀具轴向方向通过直径较大的内周部段(17)彼此间隔开,以及在夹紧旋转刀具(1)时,两个夹紧位置(15、16)与刀柄(13)夹紧接合,而直径较大的内周部段(17)不与刀柄(13)夹紧接合。
2.根据权利要求1所述的夹头,其特征在于,夹头(9)是收缩夹头,该夹头的夹紧通道(11)在环境温度下以及在未装夹的状态下具有相对于刀柄直径(dA)减小的内径(dI),收缩夹头(9)的夹紧通道(11)能在热作用下扩张,从而旋转刀具(1)能插入到扩张的夹紧通道(11)中,通过冷却能使收缩夹头(9)收缩配合在刀柄(13)上,具体是在形成夹紧力的情况下收缩配合在刀柄上。
3.根据权利要求1或2所述的夹头,其特征在于,夹紧通道(11)在面对工件的夹头端侧(12)具有朝向外部的出口(14),第一夹紧位置(15)直接布置在出口(14)旁,和/或直径减小的夹紧位置(15)在夹紧通道(11)的开口边缘处过渡到夹头端侧(12)。
4.根据权利要求1或2所述的夹头,其特征在于,夹紧位置(15、16)具有环绕的、空心圆柱状的夹紧面(19),该夹紧面(19)在夹头(9)装夹的情况下与刀柄(13)力传递地接触,和/或夹紧位置(15、16)或该夹紧位置的夹紧面(19)被设计成关于夹头轴线(D)旋转对称。
5.根据权利要求4所述的夹头,其特征在于,在夹头(9)未装夹的情况下,夹紧面(19)沿轴向方向在面对夹头端侧(12)的前周缘(21)与后周缘(23)之间延伸,和/或夹紧面(19)沿轴向方向具有变化的内径(dI)或具有始终恒定的内径(dI)。
6.根据权利要求1或2所述的夹头,其特征在于,刀柄(13)具有带完全圆柱形外周部的圆形轮廓,或者刀柄(13)具有圆形轮廓,在该圆形轮廓的圆柱形外周部中构造有转动止动部(29),该转动止动部在负载状态下防止被夹紧的刀具(1)打滑并与在夹头(9)的夹紧通道(11)的外周部中的、在收缩后轮廓匹配的配合轮廓共同作用。
7.根据权利要求6所述的夹头,其特征在于,转动止动部(29)在刀柄外周部具有至少一个削平部(30),所述削平部相对于假想的圆周线(31)回移微小的材料偏差(Δm),圆柱形刀柄外周部位于该假想圆周线上,特别是如此确定材料偏差(Δm)的尺寸,使得夹头(9)的夹紧通道(11)中的夹紧位置(15、16)与刀柄外周部以及削平部(30)均以力传递的方式无间隙地接触。
8.根据权利要求5所述的夹头,其特征在于,夹紧面(19)被分为空心圆柱状的夹紧部段(25),该夹紧部段在轴向延伸中反向于夹头端侧(12)过渡到锥形扩张的夹紧部段(27)。
9.根据权利要求6所述的夹头,其特征在于,配合轮廓在收缩在到刀柄(13)上时才通过材料变形实现轮廓匹配。
10.根据权利要求7所述的夹头,其特征在于,转动止动部(29)在刀柄外周部具有两个在直径上相对的削平部(30)。
11.一种用于旋转刀具的夹头,具有用于固定在机床的机床主轴(7)上的适配器(5),其中夹头(9)具有空心圆柱状的夹紧通道(11),旋转刀具(1)的刀柄(13)能插入到该夹紧通道中并能以夹紧力夹紧在该夹紧通道中,夹头(9)具有调节单元(33),借助于该调节单元能将刀具轴线(A)与机床主轴旋转轴线(D)同轴地取向,其特征在于,调节单元(33)具有至少一个与夹紧通道(11)分开的、带有调节螺钉(37)的螺纹孔(35),通过拧紧调节螺钉(37)在夹头(9)中形成材料应力,该材料应力在夹紧通道(11)的弹性变形下导致旋转刀具(1)的位置变化,由此实现轴线对齐。
12.根据权利要求11所述的夹头,其特征在于,螺纹孔(35)是带有孔底的盲孔,和/或螺纹孔(35)轴线平行于夹紧通道(11)构造,和/或螺纹孔(35)通入到夹头端侧(12)。
13.根据权利要求11或12所述的夹头,其特征在于,调节螺钉(37)具有螺纹杆和扩大的螺钉头(38),在拧紧调节螺钉(37)时,螺钉头(38)相对于螺纹孔(35)的开口边缘区域(43)夹紧,由此在夹头(9)中形成材料应力。
14.根据权利要求13所述的夹头,其特征在于,在拧紧状态下,调节螺钉(37)的螺钉头在开口边缘区域(43)处相对于夹头(9)的材料连接部(49)夹紧,材料连接部(49)在其背离螺钉头的一侧过渡到变形腔(47),材料连接部(49)能弹性变形到变形腔内部。
15.根据权利要求14所述的夹头,其特征在于,变形腔(47)是沿径向方向构造在夹头(9)中的孔,或者变形腔(47)是至少部分地环绕的环形槽,和/或为每个夹紧位置(15、16)各配设一调节单元(33)。
16.根据权利要求14所述的夹头,其特征在于,变形腔(47)通入到螺纹孔(35)中,和/或螺纹孔(35)从开口边缘区域(43)起过渡到无螺纹的孔段(41),内螺纹部段(39)紧接着该无螺纹的孔段,变形腔(47)布置在内螺纹部段(39)与无螺纹的孔段(41)之间。
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