CN1185362A

CN1185362A - 无键钻卡

Info

Publication number: CN1185362A
Application number: CN97117839A
Authority: CN
Inventors: 堀内健吾; 佐藤雅之
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1998-06-24
Also published as: TW363470U; US5918886A; DE19736891A1; KR19980018937A; KR100254909B1; JPH10118813A; JP3108654B2

Abstract

无键钻卡,它具有卡住刀具后部相对于轴作前后移动的升降部件;能在沿升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动的相同方向中移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪,且能通过刀具传给卡爪的切削阻力和传给轴的动力的扭转所致升降部件的移动,可不用卡具扳手而自动地卡紧刀具,其特征是,在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽,而刀具的后部能相对于V形槽自由装卸。

Description

无键钻卡

本发明涉及无键钻卡。

一般地说，无键钻卡是由卡具通过手上紧来保持住钻头、丝锥等刀具。用来保持这种刀具的卡具的夹紧力取决于卡具的卡爪与刀具间的摩擦力。因此，当卡爪与刀具间打滑时，就要进一步收紧卡具或是减少切削量以减小刀具的切削阻力。

实开昭50-99585号公报(先有技术1)中描述了“一种防止钻卡空转的机构，它的特征是：在卡具柄的顶端设置楔形的凹部，使能够嵌合到此凹部的钻柄侧端部在对齐到这一凹部中且嵌合上时便停止转动，由此来补充卡具对钻头夹紧力的不足”。

实公平3-29056号公报(先有技术2)涉及到“钻头夹持结构”公开了在卡具中设置半月形凹部的结构，其中描述到的“钻头夹持结构的特征是：它具有相对于可旋转的轴能同心地自由装卸的本体、安装在此本体顶部的卡爪间隔调整部、以及装配于此卡爪间隔调整部内侧且沿周边方向邻接的多个卡爪，借助卡爪，握持住钻柄的外周面，可使钻头轴线与本体的轴线一致，钻柄的横剖面为圆形，钻柄的末端设有由此柄的圆形外周面一半的第一圆弧状部，通过此柄轴线的平面状第一转动传递面组成的具有半圆形横剖面的凸部，在本体的顶部，沿此本体的轴线方向形成有开口的凹部，凹部中嵌合上述凸部，此凹部具有与通过本体转动轴线的平面即通过上述凸部第一回转轴线的平面亦即凸部的第一转动传递面面接触的第二转动传递面，以及相对此钻柄的圆弧状部分形成的第二圆弧状部分。

在无键钻卡之中，夹持钻头、丝锥等刀具的卡爪与刀具之间打滑时，会引起卡爪的摩耗与损伤以及径向跳动，加工精度差、机械与卡具与刀具等破损，装配于刀柄上的带伤的钻头等刀具则易引起径向跳动而不能用于高精度加工中。

即使因刀具与卡爪之间打滑造成卡爪的磨耗少而能够使用无键钻卡，但由于丧失了初始精度也就不能用于有一定精度要求的加工中，或是由于卡爪的夹紧力减弱而成为自动机械故障的原因。

为此采取了增强收紧无键钻卡的方法或是减少切削量以减少钻头等刀具的切削阻力等方法，但是增强收紧的情形中夹紧力是有限度的，收缩得过头就会成为卡具破损的原因；在减少切削量的情形，不仅费时与增大加工费用，而且不能适用于强力切削。

无键钻卡中由于卡爪的夹紧力依赖于切削阻力，当开始时因手的收紧力弱或是因卡爪摩耗而致卡爪打滑，就不能获得所需的刀具夹紧力。

于是考虑过如先有技术1所述的，在卡具柄的顶端设置楔形的凹部，或是如先有技术2所述的，于卡具中设置半月形的凹部，由此来防止刀具的打滑。

但在先有技术1中，由于在卡具柄的顶端设置楔形的凹部，当用卡爪夹紧刀具柄时，卡爪会在夹紧刀具时前移，当把刀具推压向刀具顶端方向时，卡具柄并不连动地移向前方，因而存在有刀具后部容易脱离开卡具柄顶端面的问题。于是，卡爪随着其保持刀具的粗度变细而更进一步前移，而出现了刀具的后部逐渐与卡具柄脱离接触的问题。此外，当刀具受到冲击力作用时，此冲击力将直接施加到所述凹部，而由于外周并无支承件，就会有使此凹部出现裂纹或缺陷等问题。

此外，先有技术1是用于通常的钻卡中而不能用于内部不具有贯通芯孔的无键钻卡。在加工方面，遇到的是需将硬度必须在HRC50以上的凹部直接在卡具柄中加工出的方法，这样便会有不利于提高产率的问题。

先有技术2中是把刀具的后部嵌合到半月形的凹部中，卡具的重心与几何中心偏离，因而在高速转动时的平衡性差。再有，配合到半月形凹部中的刀具后部则加工成直角形式，而用研磨工具在角部加工成弧形，要一直进入到内部来切削90°部分便很困难，为了获得充分的配合，需要用比研磨工具的R更大的半径进行充分地深切削，这样相配合的部分留剩的很少，而不能用于细的钻头或易折断的丝锥。而且对于已进行了半切削的丝锥柄就不能再使用丝锥扳手。

在刀具后部配合到半月形的凹部中时，支持刀具的部分只限于侧面的一点，而在背面则未受到支承，平衡性不好，易于扭曲，因而会折断丝锥等刀具。将刀具后部设置于半月形凹部中时，当从卡具的卡爪处于大张开的状态下将中心钻或是将半月形凹部半径以下的粗度细的钻头插入到卡爪之间时，由于刀具后部的全体进入到凹部之中而卡具的中心轴线与刀具的中心则原样地保持偏离，就会发生径向跳动或刀具脱落等事故的问题。

为了解决上述各个问题，提出了这样的无键钻卡，它将刀具后部卡住，借助由刀具传递给卡爪的切削阻力和由传递给轴的动力的扭转导致的升降部件的移动，能不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，这种钻卡的特征是，在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部能相对于V形槽自由装卸。

还提出了这样的无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动的相同方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具夹住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可以不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，这种钻卡的特征是，在升降部件的内侧插入固定有V形槽部件，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

还提出了这样的无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动的相同方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可以不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，这种钻卡的特征是，在升降部件的内侧插入有V形槽部件，且在升降部件与V形槽部件之间装设止转部件，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

还提出了这样的无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动相同的方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可以不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，这种钻卡的特征是，升降部件与V形槽部件整体成形，并在升降部件的卡爪开口部一侧的端面形成有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

还提出了这样的无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动相同的方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可以不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，这种钻卡的特征是，使升降部件的与轴对接端面部充分地大于轴端面内径，以防升降部件嵌入轴内侧，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面形成有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

图1是本发明的实施形式的无键钻卡经部分切开的剖面正视图，也是升降部件与V形槽部件位于卡爪后部状态的视图。

图2是上述无键钻卡经部分切开的另一剖面正视图，也是升降部件与V形槽部件位于卡爪开口部一侧状态的视图。

图3是上述无键钻卡的说明性分解立体图。

图4是上述升降部件经部分切开的剖面与V形槽部件的视图。

图5是将较粗的刀具安装于无键钻卡中时的说明性正视图。

图6是将较细的刀具安装于无键钻卡中时的说明性正视图。

图7是本发明另一实施形式的具有止转部件的升降部件和V形槽部件的局部剖面图。

图8是本发明的又一实施形式的具有偏心插入部的V形槽部件的端视图。

图9是本发明的又另一实施形式的使升降部件与V形槽部件成形为整体结构的升降部件的纵剖面图。

图10是刀具后部的立体图。

图11是与上述相同的但具另一种形状的刀具后部的立体图。

图12示意性说明刀具后部装于V形槽中在转动过程中受力的情形。

图13是作为附属部件的带角度的标准件的正视图。

图中各附号的意义如下。

1：轴

11，卡环；12，阴螺纹；13，(与卡具柄的)嵌合部；14，卡爪开口部侧端面

2：升降部件

21，V形槽部件；21a，螺栓形部；21b，V形槽部；21c，偏心插入部，21d，止转件(止转销)；21e，轴侧插入部；21f，V形槽部；22，轴对接面；23，卡爪安装部；24，阳螺纹；25，T形槽；26，阴螺纹。

3：卡爪

4：转套

41，阳螺纹；42，推力轨道轮

5：卡爪导引件

51，卡爪导槽

6：推力球

7：锥环

71，扳手槽；72，阴螺纹

8：卡具柄

9：刀具(钻头，丝锥等)

91，刀具后部；92，刀具柄，93，刀具顶端

100：带角度的标准件

下面根据示明本发明实施形式的无键钻卡经部分剖开的剖面正面，且升降部件与V形槽部件位于卡爪后部的状态的图1；示明上述无键钻卡经部分剖开的又一剖面正面，且升降部件与V形槽部件位于卡爪开口部一侧状态的图2，说明此无键钻卡的分解立体图的图3；示明上述升降部件经部分剖开的剖面与V形槽部件的视图的图4；将较粗的刀具安装于无键钻卡中时的说明性正视图的图5；将较细的刀具安装于无键钻卡中时的说明性正视图的图6；以局部剖面图表明的本发明的具有止转部件的升降部件和V形槽部件的另一实施形式的图7；以端视图表明的本发明的具有偏心插入部的V形槽部件的又一实施形式的图8，以纵剖面图表明的本发明的使升降部件与V形槽部件成形为整体结构的升降部件的又另一实施形式的图9；以立体图示明刀具后部的图10；以立体图示明的与上述相同的组具另一种形状的刀具后部的图11；示意性说明刀具后部装于V形槽中在旋转过程中受力情形的图12；以及由正视图示明的作为附属部件的带角度的标准件的图13，由此来说明本发明的实施形式。

现来说明本发明实施形式的无键钻卡。无键钻卡的组装如以下所述。从轴1的后部通过推力球6和推力轨道轮42安装上转套4。然后从相反方向将升降部件2拧合到轴1的阴螺纹12之上，再把具有卡爪导槽51的卡爪导引件5插入于轴1外侧和转套4之间。随后将可沿卡爪导槽51前后自由移动的卡爪3安装于升降部件2的T型槽25之中。最后将设于锥环7中的阴螺纹72拧合到设于转筒4的阳螺纹41上而将无键钻卡组装好。无键钻卡在工作机械的主轴或卡具柄8之上安装嵌合轴1的嵌合部13。在进一步安装刀具9时，可握持住卡环11与锥环7相互转动，扩展开卡爪3的内周间隔，插入刀具9，再按反向转动锥环7使之锁紧，将刀具9固定。

在卡爪导引件5中，在它的周面上三等分的各个位置上形成三个卡爪导槽51。在各卡爪导槽51中使卡爪3安装成可前后自由移动，卡爪3是以其后部钩挂到升降部件2的卡爪安装部23中T形槽25内的形式安装到升降部件2上，由于升降部件2通过锥环7的转动也能相对于轴1转动并沿前后移动，因而安装于升降部件2上的卡爪3也能前后移动。如图1与图2所示，伴随升降部件2沿前后(箭头A-A′)方向的移动，卡爪3能一面改变卡爪相互内周直径的大小，一面自由移动。具体地说，卡爪3如图5所示沿箭头B的方向即移向卡爪前方时，三个卡爪相互间的内周直径便变小而能支承住细的刀具9，而当相反如图6所示，沿箭头C的方向即移向卡爪后方时，三个卡爪相互间的内周直径便增大而能支承粗的刀具。通过和升降部件2、V形槽部件21一起移动的卡爪3的移动，卡爪3就能夹持住不同粗度的刀具9。

升降部件2是圆筒状体，圆筒状体的外周面上形成有阳螺纹24，在刀具后部安装侧的卡爪开口部一侧形成有卡爪安装部25。在示明于图1至6的实施形式中，升降部件2在圆筒状体内周面的轴1一侧形成了阴螺纹26，而圆筒状体内周面的卡爪3一侧则由内径比阴螺纹26内径大的圆筒内平面组成。在升降部件2的卡爪安装部23中，在将安装部端面圆周三等分的各个位置处形成了三条T形槽25。T形槽25安装连接到卡爪3的后部上。当升降部件2的阳螺纹24的直径变大时，由于上紧到轴1的阴螺纹12上不易松动，加大阳螺纹24的螺距或使表面光滑化就可以。

升降部件2的阴螺纹26插入固定V形槽部件21，在升降部件2的卡爪开口部一侧形成V形槽。V形槽部件21由可以拧合到升降部件2的阴螺纹26中的螺栓形部21a、具有比螺栓形部21a的外径大的外径且有平面状外周面的V形槽部21b所组成。V形槽部21b是具有由两个平面状斜面组成60°角的凹部底面的V形槽。V形槽部件21的螺栓形部21a同升降部件2的阴螺纹26拧合之后最好加以焊接固定。

V形槽部件21的V形槽部21b的外径应大于无键钻卡能适用的最大刀具9的直径。因此，升降部件2的阳螺纹24的外径应和卡爪安装部23的外径的尺寸大致相同或稍小。V形槽部21b的两个平面状斜面组成的V形底部的角度由40°至70°，而最好是60°或45°。

在图7、图8与图9中，示明了本发明的升降部件2与V形槽部件21的另一实施形式，图7的升降部件2使轴1侧的圆筒状体内周面形成平面状的内周面，且使其内径小于卡爪3一侧的圆筒状体内周面的内径。与此相对应，嵌合的V形槽部件21也使V形槽21b的外周面形成平面状，使轴侧插入部21e的外周面形成外径小的平面状。这一实施形式的升降部件2和V形槽部件21在V形槽部件21嵌合于升降部件2中之后，便在它们相互接合的任意一个部件上开孔，而在此孔中插入止转件即止转销21d。上述升降部件2、V形槽部件21、止转件21d可用焊接方式固定。在此实施形式中，升降部件2和V形槽部件21虽然相互间作平面状接触，但通过插入止转件21d来防止其转动。

图8示明本发明的又一实施形式的V形槽部件21，相对于V形槽部21b的圆柱面中心使偏心插入部21c的圆柱面中心偏心而形成。与此V形槽部件相对应的升降部件2则是由内周面的圆心同圆筒的外周面的圆心偏心形成，当把它们嵌合则不会转动。升降部件2和V形槽部件21是由焊接等方法固定。

此外，图中虽未示明，但也可使升降部件2的内表面形状取作多边筒形，使插入其中的V形槽部件21的外表面形状取作相应的多边柱形嵌合好后加以固定。

图9示明升降部件2的又另一实施形式，升降部件2与V形槽部件取整体成形结构，21f为V形槽部。

图9所示的升降部件2使升降部件2的卡爪安装部23的外周面形成圆锥形，同时增大升降部件2与轴对接面22的面积使其大于轴1的卡爪一侧端面14的面积，用以防止升降部件2嵌入到轴1的筒的内侧。上述轴对接面22的面积大的特征即使是升降部件2和V形槽部件21并非整体成形的实施形式也能应用。

刀具9的刀具后部91a如图10所示呈60°的角形，或也可切削成较60°稍小一些的锐角，此时最好准备好图13所示的带角度的标准件100作为另外部件的附件，嵌合到60°角凹部101中而成为60°角的角形。

当刀具9为丝锥时，可如图11所示使刀具后部91b成为四边柱状，由于它的四个角的角部与V形槽的斜面相接，故能起到和图10中角形的刀具后部91a相同的作用。

依据本发明实施形式构成的无键钻卡，可通过卡具柄8安装于图中未示明的钻床等的工作机械上。无键钻卡的升降部件2的卡爪开口部一侧端面上的V形槽部21b为与它对应的切削成倒V形的凸状角形的刀具后部91插合，然后使卡环11与锥环7相互反转，令三个卡爪组成的卡爪3的内周直径变窄，而把刀具9的刀具柄92夹紧。当刀具9是丝锥时，为防止因卡具的逆转而松驰，使用图中未示明的扳手卡在锥环7中加工出的扳手的槽71中，靠操作者的力能在进行切削之前将丝锥上紧。

工作机械的转动力通过夹具柄8传至轴1，一面扭转升降部件2，一面从V形槽部21b和卡爪3传给刀具9。此时，位于刀具9顶端的切削部分93同时作用有起到止转作用的切削阻力。对于通过此切削阻力而获得刀具9的夹持力的无键钻卡的情形，由于轴1以及刀具9的扭转，V形槽部21b与刀具后部91的相配合，就能在防止刀具9与升降部件2的旋转打滑的同时，把全部扭转力传递给升降部件2，因而卡爪3能够牢靠地夹紧，可以获得强劲的夹持力。此时的卡爪3与通常的卡具相同，能起到两重作用，即能以高精度的保持力保持刀具9的中心轴线，同时能以夹紧力防止刀具的打滑。此外，即使是施加有不能靠卡爪3的摩擦力保持住的切削阻力，由于V形槽21b和刀具后部91相配合，也不会有刀具9的打滑转动。

在切削加工之中，作用于刀具后部91上的力由于是沿相对于图12的刀具后部91的圆心成点对称的两处的斜线部分f、f起作用，故能有很好的左右平衡而不会导致弯曲。

本发明具有下述效果。

将刀具的后部装配于随着夹持住粗度不同的刀具柄的卡爪移动而一起移动的升降部件的V形槽中，这样就能与由手收紧卡具的力无关地将切削阻力传递给无键钻卡。同时，在卡爪与刀具之间不会发生刀具打滑，能由卡爪牢靠地保持住刀具。

于是，不会损伤刀具柄从而不会损害刀具的精度。此外，能够进行由通常的钻卡难以进行的攻丝作业。

由于卡爪和刀具之间不打滑，卡爪的磨耗少，能长时间保持初始精度，而由于能长时间地用于精密加工，这同传统的钻卡相比，耐用性有了显著地提高。

即使在施加有已不能仅由卡爪来经受的强的切削阻力时，刀具也不会打滑而能进行强力切削，因而可以缩短工时和降低成本。

能够适应从刀具直径细的尺寸到大的尺寸的各种粗细的刀具，通常能把刀具后部安装到升降部件的V形槽中。

由于能将升降部件的螺距增大，与传统的情形相比，可以减少开关卡爪时的旋转次数和减少转动作业，因而能够简捷地更换刀具。

与将直接防止刀具打滑的止动件固定于夹具柄或夹具上的方法相比，当刀具受到冲击时将止滑件设于无键钻卡的升降部件中的结构则能吸收升降部件的外径与推力球的冲击，而且由于升降部件是由两种部件增硬V形槽且外侧为柔软的材料，故不会有裂纹或缺陷故障。

刀具的保持范围广，可不必使用价高而且只能保持单一尺寸的弹簧夹头，能节省费用。

在高精度的无键钻卡之中，同时具有不使刀具打滑的强劲保持力和减轻径向跳动的高精度的夹持力。

Claims

1.无键钻卡，它将刀具后部卡住，借助由刀具传递给卡爪的切削阻力和由传递给轴的动力的扭转导致的升降部件的移动，而能不使用卡具扳手就自动地卡紧刀具，其特征是，在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部能相对于V形槽自由装卸。

2.无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动的相同方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，其特征是，在升降部件的内侧插入固定有V形槽部件，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

3.无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部一侧的方向移动的相同方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，其特征是，在升降部件的内侧插入有V形槽部件，并在升降部件与V形槽部件之间装设止转部件，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面中设有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

4.无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部这一侧的方向移动相同的方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，其特征是，升降部件与V形槽部件整体成形，并在升降部件的卡爪开口部一侧的端面形成有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。

5.无键钻卡，它具有：用于卡住刀具后部以相对于轴作前后移动的升降部件；能在与升降部件朝卡爪开口部这一侧的方向移动相同的方向移动的同时使内周直径缩小而将刀具卡住的卡爪，且能通过刀具传递给卡爪的切削阻力和传递给轴的动力的扭转所致升降部件的移动，可不使用卡具扳手而自动地卡紧刀具，其特征是，使升降部件的与轴对接端面部充分地大于轴端面内径，以防升降部件嵌入轴内侧，且在升降部件的卡爪开口部这一侧的端面形成有V形槽，而刀具的后部则能相对于V形槽自由装卸。