CN1849189A - 具有液压操作膨胀机构的液压机械夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种液压机械夹紧装置，其中它的一端设计成具有外包络面的摇枕吊轴，其上可安装一个或多个工具。摇枕吊轴包括外膨胀装置(6)，其外表面由所述包络面组成，具有较薄的径向膨胀壁和轴向的圆锥形内表面，摇枕吊轴还包括中心销(8)，其外径小于所述装置内表面的直径，其中，在中心销(8)与膨胀装置之间的空间设有连接到活塞(9)的中间装置(7)。通过液压操作装置可使中间装置(7)轴向移动，其中，中间装置(7)和外膨胀装置(6)具有互相作用的圆锥形表面，当中间装置朝一个方向轴向移动时使外膨胀装置(6)径向膨胀，而中间装置在另一方向的轴向移动由于外膨胀装置(6)的径向收缩而引起松脱。

Description

具有液压操作膨胀机构的液压机械夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的液压机械夹紧装置。

发明背景

人们知道有各种实施例的夹紧装置，其一端用来装在旋转的或者也可以是非旋转的机加设备上，例如钻床、铣床、车床等，而另一端用来可拆卸地固定镗孔车刀、工件、转换元件、毂或类似物体、例如钻头、铣刀、圆盘锯刀、砂轮等。

这种夹紧装置可由心轴组成。通常这样构成这种已知的心轴，即利用机械装置，例如键、花键或类似装置，或通过热压连接，将可互换工具固定在心轴的旋转方向并利用螺母或螺钉防止轴向移动。这种机械锁定装置不会提供理想的精度和工具的圆周轨迹，并经常难以达到理想的对中心，这又会引起不平衡，并由于该不平衡导致加工工具和机械加工设备发生振动。另外还经常难以松脱心轴与工具之间的连接，并且操作耗费时间，特别是在利用热压连接安装工具的情况下更是如此。

WO98/32562A1公开了一种具体为液压夹紧衬套的心轴，其具有较薄的外壁，和在所述外壁内部径向四周围延伸液压介质的间隙，该间隙充满液压介质，当增压时，引起所述外壁径向向外膨胀，并由此将工具对中并夹紧在夹紧体上。

WO98/32560A1公开了一种液压机械式夹紧衬套形式的心轴，其包括与心轴构成整体的套筒，所述套筒具有较薄的壁以及向套筒自由端稍微呈圆锥形的内表面，夹紧衬套另外包括在套筒内部可轴向移动的活塞，并且该活塞具有与套筒内表面相同的圆锥形形状。为了实现活塞在套筒内的移动，所述套筒通过螺纹接套闭合于外端，这使有可能在套筒内引入用于推动活塞的液压介质，由此提供套筒的径向膨胀，并将例如工具锁定。

WO 97/13604A1公开了一种心轴，其由具有较薄的膨胀壁并具有轴向圆锥形内表面的外套筒和与活塞连接的内套筒构成。内套筒和外套筒具有相互作用的圆锥形表面，并且利用活塞使内套筒朝一个方向轴向移动来实现外套筒的径向膨胀，而内套筒朝另一方向轴向移动造成解除而外套筒的径向收缩。

除现有心轴具有上述问题/缺点以外，对于根据现有技术的心轴来说，抗弯曲的刚性也是一个共性问题。也就是说，当采用强力工具时，由于机床工具固定件中抗弯曲的刚性太低可能引起振动。而该振动又会造成被所加工的表面粗糙。

因此需要这样一种心轴，既便宜而又结构简单，并且同时具有高的抗弯曲刚性，使有可能用强力工具进行精确地机械加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述问题的液压机械夹紧装置。

通过如在权利要求1中所述的液压机械夹紧装置来实现这个目的。

本发明提供一种液压机械夹紧装置，其一端设计成具有外包络面的摇枕吊轴(mandrel pin)，其上可施加一个或多个工具。该摇枕吊轴包括外膨胀装置，其外表面包括所述包络面，并具有较薄的径向膨胀壁和轴向的圆锥形内表面，摇枕吊轴另外还包括中心销，其外径小于所述装置的内表面直径，其中，在中心销与膨胀装置之间的空间，设有与活塞相连的中间装置。通过液压操作装置可使中间装置轴向移动，其中，中间装置和外膨胀装置具有相互作用的圆锥形表面，当中间装置在一个方向轴向移动时使外膨胀装置径向膨胀，而中间装置在另一方向的轴向移动由于外膨胀装置(6)的径向收缩引起松脱。

这样具有以下优点，即工具得到具有极佳对中和平衡的强力固定件，并同时该装置提供直力的夹紧工具。另外还有如下优点，即整个中心销获得受力，中心销的整体结构使能良好地接受扭矩，从而具有高度的抗弯曲刚性。

外膨胀装置和/或中间装置可由外套筒和/或中间套筒组成。这样具有如下优点，即外膨胀装置和/或中间装置可具有均匀的包络面。

液压装置可包括设在活塞一端的加压室和活塞另一端的卸压室。上述室均能用液压介质填充和加压。这样具有获得简化安装和拆卸作业的优点。

互相作用的圆锥形表面可具有自锁的锥度。这样具有在操作中可使压力室减压的优点。

例如呈密封环形状的密封装置设在活塞与封闭活塞的室的筒形壁之间。这样具有避免在活塞端面之间出现液压用液体可能分流的优点。

密封装置还可设置在中心销与中间套筒之间。这样具有使所用的拆卸压力小于安装压力的优点。

夹紧装置可大部分结合到用于装在机加设备上的部件中。这样具有能取得更加高的抗弯曲刚性的优点。另外还具有使心轴得到小巧紧凑使用方便的优点。

夹紧装置可具有从动孔和/或从动销，用于连接工具上相应的从动销和/或从动孔。这样具有获得更加安全工具固定件的优点。

附图说明

现通过典型实施例，并参考附图，对本发明进行更为详细的说明，

其中：

图1表示根据本发明的心轴实施例。

图2表示在本发明实施例中的压力流。

图3表示根据本发明的心轴可替换实施例。

图4表示根据本发明的轴。

具体实施方式

图1示出根据本发明部分剖开条件下的液压机械心轴1。

图中所示的心轴1包括例如呈V形凸缘形式的过渡部分3，用于连接在旋转或非旋转机加设备相应圆锥形空腔内的圆锥体4和用于可拆卸连接一个或多个工具2并将其固定在夹紧体5上的摇枕吊轴或夹紧体5。过渡部分3、圆锥体4和夹紧体5形成整体单元。

过渡部分3和圆锥体4是本技术领域的已知型式，因而无需详细说明。圆锥体4适于被导入旋转机加设备，例如钻床、车床、铣床或类似机床的相应圆锥形空腔内。当然也能将圆锥体形成机加设备的整体件，因此仅是夹紧体构成本装置的发明部分。此在图4中示出，该图示出根据本发明具有完整夹紧体41的机床轴40。该图还示出轴40通过轴颈连接在轴承42和43中。

为了使用可能将一个或多个工具2连接到心轴上，夹紧体构成具有呈外套筒6形式的外膨胀装置、呈中间套筒7形式的中间装置以及中心销8。

夹紧体还可构造成使其包括室10，其中设置活塞9。活塞9通过以下方式与中间套筒7刚性地连接，例如焊接、制螺纹、软焊、胶粘或其组合方式，例如制螺纹与胶粘组合。另一种方法是活塞9可构成中间套筒7的整体件。

由于制造原因，夹紧体5由两部分构造是有利的，这两部分相互连接采用以下方式，例如，焊接、制螺纹、软焊，胶粘或其组合方式。这在图1中用接头20表示。

外套筒6具有较薄的壁，以使这些壁可能变形，特别是朝向工具2的壁径向膨胀，从而将该工具夹紧到心轴上。将工具夹紧到外套筒6上不会使中间套筒7发生显著的变形。外套筒6和中间套筒7具有互相作用的圆周锥形表面11，其锥度使得互相作用的圆锥形表面自锁，即在加压后，由于对圆锥形表面施加径向压力，使这些表面不能自身相互滑动。

室10由活塞9和中间套筒7限定，以便形成两个压力室。在活塞9外端的第一压力室12用于使活塞9并进而使中间套筒7向内，即朝夹紧方向移动，从而经由中间套筒7引起外套筒6膨胀，并因此夹紧工具2。在活塞9的内端具有第二压力室13，用于使活塞9并进而使中间套筒7朝相反的方向移动，从而松脱工具。设置压力室12和13，以通过任何适合种类的液压介质进行加压。经由第一连接部15和通道14到达第一压力室12，经由第二连接部16和通道17到达第二压力室13。连接部15和16分别适当地连接到外部加压泵(未示出)上。

当要安装工具2时，将工具2推到外套筒6上。此后，经由压力通道14，利用某一预定压力的液压介质，从连接部15对室12加压，在室12内的压力使活塞9，并由此也使中间套筒7朝锁定方向，即向着过渡部分3移动，因此使外套筒6的壁径向膨胀，并将工具2对中且夹紧到膨胀的外套筒6上。由于圆锥形表面11是自锁，因此夹紧接头将没有松脱的危险。

当松脱工具2时，经由通道17从连接部16对压力室13加压，因此活塞9被压向心轴的外端，致使外套筒6收缩并在松脱工具2的同时恢复其原始形状。

在操作期间压力室12和13不加压，工具的夹紧是完全机械式的。仅在安装和拆卸工具2期间进行液压加压。

图1中所示的心轴在夹紧体上可另外设有从动孔(未示出)，从动销可与其啮合，以达到工具从动旋转。另一种方法是工具可包括通孔，紧固螺钉可插入其中，并旋进到凸缘的孔内。还有一种方法是，夹紧体可设有从动销，用于与工具上相应孔啮合。

为了避免出现液压用液体从一个压力室分流到另一个压力室，可将压力室12和13彼此间密封，因为分流又使安装/拆卸无法进行。该密封由密封环18组成是有利的，其将活塞9与室的筒形外壁之间密封。

该装置还可设有另一个密封环19，用于在中心销8与中间套筒7之间密封，以避免液压用液体在中间套筒7与中心销8之间接触面上泄漏。如图1所示，优选地将该密封环装在中心销8外端附近，以使在拆卸期间能用液压用液体对中间套筒7与心轴销8之间的接触面进行润滑。这样具有以下效果，即由于仅在拆卸期间能用液压介质对中间套筒7与中心销8之间的接触面进行润滑，因此在安装期间中间套筒7与中心销8之间的摩擦力高于拆卸期间它们之间的摩擦力，并且由于在拆卸期间中间销对中心销的摩擦力小于其在安装期间的摩擦力，因此在拆卸期间所需的压力低于在安装期间所用的相应压力。从而没有必需的拆卸压力高于可利用压力的危险，否则当需要拆卸压力等于或高于安装压力时情况可能就是这样。

该装置另外还可设有密封环21，用于在外表面6与中间表面7之间密封，以确保在外表面6与中间表面7之间不会出现液压用液体的不良泄漏。在这种情况下，密封环21与密封环18一起限定加压侧，而密封环18与密封环19一起限定拆卸侧。

在图1中，所示的外套筒6和中间套筒7是均匀的套筒。然而外套筒6和/或中间套筒7也可由开槽套筒构成，其中槽由轴向凹槽构成。与使用均匀的套筒相比，当用开槽套筒时，只需较小的力就可得到径向膨胀。由此使用开槽外套筒具有可用较小安装压力的优点。

外套筒的外表面不一定是圆筒形，但要适合于被夹紧连接的工具/工件的形状。因此，外表面的截面可以是多边形、方形、八边形等。

在先前已知的装置中，经由薄的外套筒来接受力的传送。在重型机加过程中会造成巨大振动，因为结构特别不能接受该装置承受的弯曲力矩。本发明的结构具有这样的结果，即代之以主要通过中心销来接受所接受的力。这在图2中用箭头示出。由于中心销是整体结构，以及其构成夹紧体的整体部分，因而使能接受比薄外套筒大得多的力，其结果是工具2可在非常高的负载下工作，而且不会造成切削表面出现凹槽的振动。因此本发明具有构成很高抗弯曲刚度结构的优点。

在图3中，示出本发明的可替换实施例。在图3所示的实施例中，图1的夹紧体5除了用于接受工具的部分外还被结合到过渡部分/圆锥体中。在此情况下压力室连接部31，32位于V形过渡部分33上。图3中所示的心轴33使能接受更大的力，并由此对操作工具具有更好的抗弯曲刚性。

在上述说明中已示出中间套筒外表面和外套筒内表面的锥度，其直径向着心轴外端递增。当然这种情况也可以是相反的，即直径向着心轴外端递减。

此外在上述说明中，将外膨胀装置和中间装置分别描述成外套筒和中间套筒。然而可以理解，这些装置可由开槽装置组成，或将其分成一个或多个装置，共同构成环形或多边形结构的整体或部分。

心轴可反复使用多次。当然也可以使工具夹紧在心轴中，并从机加设备上拆下整个心轴，保持心轴和工具的组合单元，以便随后用上述工具进行加工。

Claims (11)

1、一种液压机械夹紧装置，其中它的一端设计成具有外包络面的摇枕吊轴，其上可安装一个或多个工具，其特征在于，摇枕吊轴包括外膨胀装置(6)，其外表面由所述包络面组成，具有较薄的径向膨胀壁和轴向的圆锥形内表面，摇枕吊轴还包括中心销(8)，其外径小于所述装置内表面的直径，其中，在中心销(8)与膨胀装置之间的空间设有连接到活塞(9)的中间装置(7)，通过液压操作装置可使中间装置(7)轴向移动，其中，中间装置(7)和外膨胀装置(6)具有互相作用的圆锥形表面，当中间装置在一个方向轴向移动时使外膨胀装置(6)径向膨胀，而中间装置在另一方向的轴向移动由于外膨胀装置(6)的径向收缩而引起松脱。

2、根据权利要求1的夹紧装置，其特征在于，外膨胀装置(6)和/或中间装置(7)由套筒组成。

3、根据权利要求1或2的夹紧装置，其特征在于，液压装置包括设在活塞(9)一端的加压室(12)和活塞(9)另一端的卸压室(13)，所述室(12，13)均能用液压介质填充和加压。

4、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，这样设置中间套筒(7)的锥度，即要使中间套筒(7)的直径朝向外端递增。

5、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，互相作用的圆锥形表面具有以便于自锁的锥度。

6、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其中，在室内设置活塞(9)，其特征在于，优选将呈密封环(18)形状的密封装置设在活塞(9)与室的筒形外壁之间。

7、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，优选呈密封环(19)形状的密封装置设在中心销(8)与中间套筒(17)之间。

8、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，优选呈密封环(21)形状的密封装置设在外套筒(6)与中间套筒(17)之间。

9、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，所述装置基本上被结合到用于装在机加工设备上的部件中。

10、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，所述装置由机床轴的整体部分组成。

11、根据前述任一权利要求的夹紧装置，其特征在于，夹紧装置具有从动孔和/或从动销，用于连接工具上相应的从动销和/或从动孔。

Images