CN113263344A - 用于机床上的刀具的夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机床上的刀具(18)的夹紧装置(10)，所述夹紧装置具有保持块(12)，所述保持块具有至少两个、特别是多个用于容纳夹紧套筒(14)的凹口(16)，至少两个夹紧套筒(14)容纳在所述凹口(16)中。每个夹紧套筒(14)具有一个夹紧元件(36)，利用所述夹紧元件能够夹紧刀具(18)、特别是夹紧刀具(18)的柄(20)。所述夹紧套筒(14)分别至少部分地穿过保持块(12)中的凹口(16)并且在其与夹紧元件(36)相对置的端部上、即后端上具有扩张元件(34)，所述扩张元件从背后接合保持块(12)或者保持块(12)的配合支撑元件(30)。

Description

用于机床上的刀具的夹紧装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机床上的刀具的夹紧装置、一种根据权利要求13的前序部分所述的机床以及一种根据权利要求14的前序部分所述的夹紧套筒。
背景技术
机床、如牙科铣床通常需要多个不同的刀具，以便满足对切削加工的不同要求。
这样，在牙科铣床中也可以安装不同于铣刀的刀具，例如钻刀或旋转研磨工具。此外，通常还希望刀具具有不同的直径和形状，以及还希望有不同的尺寸。
总体上例如需要提供12至30种刀具。
原则上刀具更换也可以手动地进行，但希望的是，自动地进行刀具更换。为此已知的是，在所谓的刀具库中提供数量众多的不同来源的刀具。刀具库此时具有保持块，所述保持块具有多个凹口，刀具支承在所述凹口中。
为了进行刀具更换，此时，一方面在带有保持块的刀具库与刀具之间以及另一方面在至少一个空的凹口与夹紧的刀具之间进行相对运动，并且进行机床当前使用的刀具到保持块中的空凹口中的转交，并且重新装载保持块的另一个刀具，这个刀具应用作下一个(使用)的刀具。
所述刀具更换优选通常同样自动地进行。为此，刀具容纳在保持块中，但以其柄是可以自由接近的，就是说是从保持块中伸出的。通常设有夹紧套筒，刀具插入所述夹紧套筒中，这里，刀具的柄从夹紧套筒中伸出。
每个夹紧套筒此时容纳在一个凹口中并且通过摩擦锁合保持刀具，但是以这样的方式保持刀具，使得能够自由接近刀具的柄。由于刀具不仅可以具有不同的直径和不同的形状，而且还可以具有不同长度，夹紧套筒以及还有凹口构造成贯穿口，就是说延伸穿过保持块。夹紧套筒也具有贯穿口，从而刀具在其工作侧上也可以从夹紧套筒中伸出。
为了进行刀具更换优选的是，刀具主轴可以以其卡盘自动地抓握刀具的柄并且可以克服夹紧套筒的摩擦阻力将刀具从夹紧套筒中拉出或将其插入夹紧套筒中。
由EP 552 922A1已知一种用于机床上的刀具的夹紧装置，在所述夹紧装置中设有保持块，所述保持块按刀具库的形式可以容纳多个刀具。为此，所述保持块具有多个凹口，所述凹口可以设有一种夹紧套筒，刀具在具有略大直径的区域上弹性地保持在所述夹紧套筒中。
这种具有保持块的刀具库也在牙科机床中已知，为此例如可以参考DE 20 2015100 312 U1。
将刀具转交给刀具库并且还有从刀具库中取出刀具并不简单。一方面需要精确地设置刀具柄在保持块上的位置，例如以0.1至0.2mm的精度设置。这是因为，机床的卡盘必须精确地抓握所述柄，以便能实现要求的平稳的夹紧。
这使得一方面刀具一方面要固定地并且另一方面要略微可退让地支承在保持块上，从而已经提出的是，对于夹紧套筒使用贵金属，如铍铜合金。但尽管这种材料在机械上非常适合，但可惜不是耐腐蚀的；由于形成铜绿，支承的精度较低。
带有保持块和必要时用以装载凹口和夹紧套筒的刀具的刀具库通常是可运动的，例如与机床的刀具臂一起运动。所出现的加速度要求保持夹紧套筒的保持力较高。
由于必要的安全性储备，可以例如施加50N的力作为拉出力。铍铜合金的一个特殊的优点是形状稳定性和长寿命，从而并且由此还有，这种材料的弹性特性即使在有频繁的载荷交变、如在更换刀具时在夹紧套筒上出现的载荷交变时也是稳定的。
由于这些优点已经提出的是，和以前一样，利用铍铜合金夹紧套筒完成工作并且可更换地例如通过锁紧环将所述夹紧套筒固定在保持块上。
发明内容
与此相对，本发明的目的在于，实现根据权利要求1、13和14的前序部分所述的用于机床上的刀具的夹紧装置、机床和用于容纳在夹紧装置中的夹紧套筒，所述夹紧装置、机床和夹紧套筒具有至少同样好的耐久性，较为经济，并且使得机床能够可靠地运行。
所述目的通过权利要求1、13至14来实现。有利的改进方案由从属权利要求得出。
根据本发明设定，所述夹紧套筒以特殊的方式设计：根据本发明的夹紧套筒从背后接合保持块或者保持块的凹口中的配合支撑元件，并且在这里具有特殊的扩张元件，所述扩张元件确保实现这种背后接合。扩张元件是自动外弹的，就是说，所述扩张元件是弹性的，并且只要所述扩张元件已穿过配合支撑元件或保持块，所述扩张元件张开。
所述扩张元件优选具有卡接的贴靠肩，并且具有缝隙，所述缝隙将扩张元件的舌片相互分开。每个舌片都沿径向向外弹开并且因此本身是弹性的。这种弹性的实现方案使得，即使在存在高交变载荷时也确保夹紧套筒具有长使用寿命。
为了能够进一步提高夹紧套筒的使用寿命，所述夹紧元件(疑为夹紧套筒)为了容纳刀具按本身已知的方式具有沿径向向内有弹性的夹紧元件。所述夹紧元件在本发明的优选设计方案中具有向内指向的突起。所述突起沿径向向内朝向刀具并且在夹紧状态下优选贴靠在刀具的保持环上。
所述保持环按本身已知的方式压装或热缩配合到刀具上，并且当所述刀具由钢制成时，所述保持环通常由黄铜制成。所述突起在外部支承在保持环上并且与刀具的狭窄的导向结构一起在夹紧套筒中在内部将保持环固定在希望的位置处。
在克服所述突起在刀具的保持环上的摩擦力的情况下，可以毫无问题地将刀具从夹紧套筒中取出。
根据本发明特别有利的是，在夹紧套筒的后端上构成扩张元件。夹紧套筒的构成有扩张元件的端部称为后端，而设置有容纳刀具的夹紧元件的端部称为前端。
根据本发明的扩张元件具有向外指向的贴靠肩。所述贴靠肩从背后接合刀具保持块的至少一部分。这个部分可以是凹口的后端，或者例如是配合支撑元件的后端，所述配合支撑元件在凹口中沿径向向内突出地构造，或者所述部分可以是这个位置处任意的侧凹口。
所述扩张元件的这种实现方案使得，可以直接由凹口的前端、就是说由与夹紧元件相邻的端部将夹紧套筒导入所述凹口中。所述扩张元件这样发挥功能，即，一旦所述扩张元件移动经过配合支撑元件，则通过一个导入斜面沿径向向内推压扩张元件。如果贴靠肩移动经过配合支撑元件，则扩张元件通过沿径向向外指向的扩张力向外弹开并主要卡接在配合支撑元件上。
通过向内推动扩张元件，可以顺利地重新取出夹紧套筒，这例如可以直接通过螺丝刀来实现。所述贴靠肩同时提供了夹紧套筒在刀具保持块中可靠和确定的定位。这有利于实现刀具进入夹紧套筒的导入可靠性。
在有利的实施形式中，构成有压缩弹簧，所述压缩弹簧在夹紧套筒的在凹口前端处的止挡环与配合支撑元件的前端之间延伸。所述压缩弹簧将扩张元件的贴靠肩压向配合支撑元件并因此使得夹紧套筒可以具有沿轴向精确确定的位置。
所述夹紧套筒可以由任意适当的材料制成，例如PPA制成。由此，根据本发明不必再使用昂贵的材料，如铍铜合金。但定位精度以及还有耐磨损性仍然至少是同样好的。
所述夹紧元件可以有多个沿径向向内作用的夹紧舌片形成，利用所述夹紧舌片能够夹紧刀具。例如可以用四个夹紧舌片绕刀具的周边均匀分布地夹紧刀具。
所述扩张元件也可以由多个舌片、即扩张舌片组成。这里例如也可以使四个扩张舌片按本身已知的方式环形地分布，这里，在扩张舌片之间构成适当的缝隙，以便能实现独立的操作。
当刀具保持在所述夹紧元件中时，所述夹紧元件沿径向向内施加夹紧力，并且扩张元件在夹紧套筒的安装状态下以其夹紧力沿径向向外作用。
根据本发明，在目前为止使用的夹紧块中，也可以通过根据本发明实现的、例如由PPA制成的夹紧套筒来替代由铍铜合金制成的已磨损的夹紧套筒。但也可以同样利用刀具保持块中的相应必要数量的根据本发明的夹紧套筒来实现新的机床。
压缩弹簧支撑在其上的所述止挡环同时在凹口的前端处用作夹紧套筒的导向结构。就是说，所述夹紧套筒在凹口中在其向后的端部中在配合支撑元件上被引导，并且如上所述，在其前端上在止挡环上被引导。
配合支撑环在刀具保持块的凹口中的突出尺寸和止挡环沿径向向外相对于夹紧套筒的其余部分的突出尺寸可以是相同大小的，或者彼此相差例如20％。这些环之间的空间优选由压缩弹簧占据。
附图说明
本发明的其他细节、优点和特征由下面参考附图对多个实施例的说明得出。
其中：
图1示出根据本发明的保持块的透视图，其中示出了根据本发明的夹紧装置和多个刀具；
图2示出装载有夹紧套筒和刀具的保持块的另一个视图；
图3示出根据图1和2的实施形式的另一个视图；
图4示出夹紧套筒、压缩弹簧和示意性示出的刀具的透视图；
图5示出夹紧套筒的一个实施形式的透视图；
图6示出夹紧套筒的一个实施形式的另一个透视图；以及
图7示出夹紧套筒在刀具保持块中的安装状态下的示意性剖视图。
具体实施方式
由图1可以看出夹紧装置10，所述夹紧装置包括保持块12，所述保持块在同样设置多个的凹口16中容纳多个夹紧套筒14。
根据图1的夹紧套筒14分别装载有刀具18。
如由图1可以看到的那样，在保持块12中容纳多个夹紧套筒14。对于每个夹紧套筒设有一个凹口16，并且夹紧套筒14和凹口16是彼此相似的。
在运行中，能给夹紧套筒14任意地装载刀具18。在图1中示出的刀具18中，分别能看到一个柄20，并且此外对于单独示出的刀具18a还能看到工作区22。为了简单起见，所述工作区作为圆柱体示出，这里可以理解的是，在实践中，工作区22可以按铣刀、钻头、旋转研磨工具的形式或任意其他方式设计，并且也可以具有任意的形状和任意的尺寸。
机床具有刀具臂，所述刀具臂按本身已知的方式设有卡盘。所述卡盘可以为了进行刀具更换抓握希望的刀具18的柄20并将其从相关的夹紧套筒14中拉出。
但不再需要该刀具18时，可以将所述刀具引入到相同的位置，就是说引入此时空的夹紧套筒14中，并且在将刀具18放置在这里之后，可以松开卡盘。
所述保持块12与夹紧套筒14和刀具18一起通过保持销24能运动地支承。由此，根据保持块12的运动，刀具18和保持块12受到相应的加速。因此重要的是，刀具18沿径向固定地支承在夹紧套筒14中，并且所述夹紧套筒又固定地支承在凹口16中。
为此设有弹性的支承结构，这种支承结构仅示意性地在图1中示出。至少在右边示出的分解图中可以看到压缩弹簧26。这个压缩弹簧包围夹紧套筒14的确定区域并且使得夹紧套筒14可以沿轴向弹性地支承在保持块12中。
刀具18具有保持环28。刀具在所述保持环上夹紧地保持在夹紧套筒14中。保持环28此外将刀具18的柄20与工作区22分开。
由图2和3可以看到保持块12的其他透视图，所述保持块带有装入的夹紧套筒14和刀具18。由图3用略微放大的图示示出夹紧套筒14。但就此而言，图4以及还有图5、6和7更为清楚。相同的附图标记这里与其他附图中一样指示相同的部件。
夹紧套筒14具有止挡环29。所述止挡环在压缩弹簧的一个侧面上用作用于压缩弹簧26的止挡并且在凹口16中延伸。压缩弹簧26在其另一个侧面上支撑在图7中示出的配合支撑元件30上。所述压缩弹簧在这个位置沿径向在夹紧套筒14的外部延伸。夹紧套筒14在后端30上具有扩张元件34，并且在前端32上具有夹紧元件36。
扩张元件34在所示出的实施例中由4个扩张舌片组成，在这些扩张舌片中由图4可以看到扩张舌片38和40，而由图5还可以看到另外两个扩张舌片42和44。
每个扩张舌片38、40、42和44或者根据图6只有两个彼此相对的扩张舌片具有止挡肩46。所述止挡肩确定为用于贴靠在凹口16的配合支撑元件30上。为此，压缩弹簧26通过将夹紧套筒14推入凹口16中而被压缩，并且一直压缩到止挡肩46向外卡扣在配合支撑元件30上并卡接在这里。在这个位置中，如由图3所示，夹紧套筒14沿轴向可退让地保持在凹口16中。
在装载刀具18时，这种轴向的弹性是重要的，因为即使刀具臂以刀具18过深地插入此时也不会导致夹紧套筒14发生破坏。因此，根据本发明也可以使用经济的PPA用于夹紧套筒14。
夹紧元件36确定为用于在保持环28处保持刀具18。为此，在夹紧元件36的端侧设有突起48，所述突起沿径向向内指向并且通过摩擦锁合保持所述保持环28。
保持环28的直径大于刀具18其余部分的直径。相应地，夹紧元件36在端侧在内部设有略微加大的直径，如由图6可以看到的那样。
所述扩张元件34在扩张舌片38至44之间具有缝隙50，所述缝隙由图4至6可见。
同样在夹紧元件36上也设有缝隙52；全部缝隙都平行于夹紧套筒14的轴线延伸，这里，缝隙52优选朝前端略微变宽。
由图7可以看到处于安装状态下的根据本发明的夹紧装置10。在这个图示中为了清楚起见省去了压缩弹簧26。刀具18以其工作区22延伸穿过夹紧套筒14，并且在所示的实施例中甚至也穿过带有凹口16的保持块12。可以理解的是，在不同的刀具之间，工作区22的长度是不同的。
夹紧元件36在内部具有凸肩54。所述凸肩用作用于夹紧套筒14中的保持环28的轴向止挡。所述保持环28在两侧具有倒圆部；所述倒圆部也可以构造成倒棱并且用于使得保持环28更易于导入夹紧元件36中。
扩张舌片38至44按本身已知的方式也具有导入斜面56，所述导入斜面使得易于导入凹口16中，并且特别是也易于导入配合保持元件30的区域中。

Claims (14)

1.用于机床上的刀具的夹紧装置，所述夹紧装置具有保持块，所述保持块具有至少两个、特别是多个用于容纳夹紧套筒的凹口，在所述凹口中容纳至少两个夹紧套筒，其特征在于，每个夹紧套筒(14)具有一个夹紧元件(36)，利用所述夹紧元件能够夹紧刀具(18)、特别是夹紧刀具(18)的柄(20)，并且所述夹紧套筒(14)分别至少部分地穿过保持块(12)中的凹口(16)并且在其与夹紧元件(36)相对置的端部上、即后端上具有扩张元件(34)，所述扩张元件从背后接合、特别是弹簧加载地从背后接合保持块或者保持块(12)的配合支撑元件(30)。
2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，压缩弹簧(26)在夹紧套筒(14)和凹口(16)的配合支撑元件(30)之间延伸，所述压缩弹簧将扩张元件(34)的贴靠肩(46)压向保持块(12)的配合支撑元件(30)上。
3.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述扩张元件(34)能沿径向向内移动并且在放松状态下具有比所述凹口(16)大的直径。
4.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述扩张元件(34)在导入凹口(16)中和/或导入配合支撑元件(30)中时能被压缩。
5.根据权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述扩张元件(34)具有贴靠肩(46)，特别是在扩张片(38至44)上的贴靠肩，所述扩张舌片在配合支撑元件(30)上或凹口(16)的后端上沿径向向外延伸。
6.根据权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于，每个贴靠肩(46)沿径向或必要时倾斜地延伸，特别是与夹紧套筒(14)的轴线成70°至90°之间的角度地延伸，优选成80°至88°的角度，并且特别是成约85°的角度。
7.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述扩张元件(34)具有导入斜面(56)，所述导入斜面在导入斜面(56)的始端、即在扩张元件(34)的后端上的直径小于凹口(16)的直径，并且所述导入斜面在导入斜面(56)的末端上的直径大于配合支撑元件(30)的内径，这里直径是指在配合支撑元件(30)之外的直径。
8.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述扩张元件(34)具有缝隙(50、52)，所述缝隙在扩张舌片(38至44)之间延伸，并且绕所述扩张元件(34)的周边分布地设置多个扩张舌片(38至44)、特别是2至8个扩张舌片。
9.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)具有止挡环(29)，所述止挡环具有外径，所述外径在贴靠在保持块(12)上并且扩张元件(34)张开时使得夹紧套筒(14)固定在保持块(12)中。
10.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧元件(36)通过多个沿径向向内作用的夹紧舌片(38至44)形成，利用所述夹紧片能夹紧刀具(18)。
11.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，在所述夹紧元件(36)的端侧构成沿切向延伸的沿径向向内指向的突起(48)，通过所述突起特别是能向刀具(18)的柄上施加压力。
12.根据上述权利要求之一所述的夹紧装置，其特征在于，所述保持块(12)由金属制成，并且夹紧套筒(14)由塑料制成，优选由纤维强化的PPA、特别是由Grivory GVX-7H制成。
13.机床，具有用于机床上的刀具的夹紧装置，所述夹紧装置具有保持块，所述保持块具有至少两个、特别是多个用于容纳夹紧套筒的凹口，至少两个夹紧套筒容纳在所述凹口中，其特征在于，每个夹紧套筒(14)具有一个夹紧元件(36)，利用所述夹紧元件能够夹紧刀具(18)、特别是夹紧刀具(18)的柄(20)，并且所述夹紧套筒(14)分别穿过保持块(12)的配合支撑元件(30)或穿过保持块(12)中的凹口(16)，并且所述夹紧套筒在其与夹紧元件(36)相对置的端部上具有扩张元件(34)，所述扩张元件从背后接合保持块(12)的配合支撑元件(30)。
14.用于容纳在根据权利要求1所述的夹紧装置中的夹紧套筒。
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