CN1942275A - 膨胀卡紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种膨胀卡紧装置，具有：基体(2)；位于该基体(2)轴向端部区域的膨胀套筒(4)，该套筒形成用于容纳将被卡紧部件的中心插孔(5)；以及围绕膨胀套筒(4)的卡环(6)，二者形成一个位于它们之间的环形压力室(7)，并且它与基体(2)螺纹连接，压力室(7)充满液压介质(11)并且膨胀套筒(4)能够弹性变形，由于卡环(6)通过相对于基体(2)的旋转轴向地移动同时压力室(7)的容积减小，从而将部件固定在插孔(5)内，其中膨胀套筒(4)包括多个轴向延伸并且从环向观察时彼此间隔的狭缝(4b)，膨胀套筒(4)相对于压力室(7)被密封以防止任何液压介质(11)进入狭缝(4a)。

Description

膨胀卡紧装置
本发明涉及一种膨胀卡紧装置，包括：基体；位于该基体轴向端部区域的膨胀套筒，该套筒形成用于容纳将被卡紧部件的中心插孔；以及围绕膨胀套筒的卡环，二者形成一个位于它们之间的环形压力室，并且它与基体螺纹连接，压力室充满液压介质并且膨胀套筒能够弹性变形，由于卡环通过相对于基体的旋转轴向地移动同时压力室的容积减小，从而将部件固定在插孔内。
这种类型的卡紧装置已知如DE19525574C1，在实践中用于固定工具例如相应机械工具的工作主轴上的研磨或钻孔工具。为此目的，将被卡紧的工具轴被插入膨胀套筒的插孔内，并且卡环随之被旋在膨胀套筒上同时压力室的容积减小，这样套筒由于压力室内渐增的压力而向内变形并且将工具轴固定在插孔内。
已知卡紧装置的膨胀套筒通常具有薄壁构造以使所需变形力保持在较低水平。但是薄壁结构同时也造成了缺陷，即膨胀套筒的硬度不是非常高。
因此本发明的目的在于制作一种开头提到那种类型的膨胀套筒以使其具有更高硬度。
根据本发明，这一目的可被实现，其中在膨胀套筒内包括多个轴向延伸并从环向观察时彼此间隔的狭缝，膨胀套筒相对于压力室被密封以防止任何液压介质进入狭缝。根据本发明提供的纵向狭缝，造成膨胀套筒在径向变得“更加柔软”，这样在给定的壁厚度下为形变而施加的径向压力就减小了，或相反地，在给定的恒定变形力下可增加膨胀套筒的壁厚度而不影响变形。因此，根据本发明的轴向狭缝使得可能使用具有更大壁厚度和从而更大横向硬度的膨胀套筒，从而更能耐受侧向负载同时允许高膨胀率。横向硬度不因轴向狭缝而减小。
在本发明的另一个实施例中，膨胀套筒相对于压力室的必要密封借助于中间套筒得以实现，更具体而言后者可固定于基体和/或膨胀套筒。
已经证实具有轴向狭缝是非常有利的，这样就它们就可以在两个轴端部闭合，更具体而言即不会朝着膨胀卡紧装置的前侧开放。这样轴向狭缝就可以例如使用放电加工方法被制造。
在采用这种中间套筒的情况下，应确保中间套筒不与卡环接触，特别是在膨胀卡紧装置的前端。实验已经示出，不这样的话跑合精度会受到影响。
根据另一个实施例，针对压力室在其面对基体的一端进行密封以防止液压介质渗漏已采取了措施，该措施借助于塑料密封环实现，后者即使在可由根据本发明的膨胀卡紧装置获得的高膨胀率情况下也可充分弯曲以可靠地密封。
当根据本发明的另一个实施例的压力室充满弹性固体，同时滑环元件的液压介质位于弹性固体和卡环的压力表面以将压力从卡环转移至固体时，此类密封也是可取的。这种构造是基于不用现有技术的液体液压介质而是用弹性以及环状的固体充满压力室的想法，这样就省却了复杂的密封结构。插入压力室的滑环确保了环形固体在面对卡环的压力表面的至少大部分端部区域同卡环的旋转运动分离，因此只有压力而无摩擦或扭力通过端部表面导入固体。已经发现在这种模式下，可避免弹性固体材料的凸起，并且也可将磨损保持在极低水平。例如由适宜的金属合金、塑料或陶瓷材料制成的滑环，还可同时具有密封功能。
在本发明实施例的另一个演变中，采取预防措施，使固体由多个在压力室中依次排列的环形部件构成。压力室应当至少具有大致相同的内径和外径。
还提供一个挡止件，它界定卡环的轴向位移，这样压力室内可获得的最大压力被限制在给定范围内。
此外，可在卡环上安装传动元件如滚筒扳手或镰刀式扳手的接合装置。
最后，本发明的膨胀卡紧装置可用于轴/套筒的连接。也可以静态提供于工作台等等。
本发明的膨胀卡紧装置还可作为心轴卡盘进行描述。在这种情形下它包括基体；位于该基体轴向端部区域的膨胀套筒；以及接合至膨胀套筒中的卡环，二者形成位于它们之间的环形压力室，并且它与基体螺纹连接。在该心轴卡盘结构中，当压力在压力室内累积起来时膨胀套筒向外变形，从而固定滑移到膨胀套筒上的部件。
根据本发明的另一个优选实施例，参照所附权利要求和下面对于附图的实施例描述，其中：
图1示出根据本发明的膨胀卡紧装置的实施例的纵向截面图，作为处于未致动状态的膨胀卡盘进行描述；
图2示出处于致动状态的图1所示膨胀卡盘；以及
图3为膨胀卡盘的分解图。
图1在纵向截面描述了根据本发明的膨胀卡盘1的实施例，其结构为一个快速释放的锥形工具保持器。膨胀卡盘1包括一个基体2，由空间上稳定的材料制成，在其左侧(附图中)端部区域包括一个安装锥体3用于卡紧加工刀具的旋转驱动工作主轴。在基体2的另一轴端部具有一个与基体2一体形成的薄壁的膨胀套筒4，但也可为一个固定接合于基体2的独立部件。膨胀套筒4形成中心插孔5，例如将被卡紧的钻铣刀具的刀具的圆柱轴可插入其中。
膨胀套筒4被作为连接螺母进行描述的卡环6围绕，在卡环面对安装锥体3的轴端部被旋入基体2，为此在基体2上和卡环6的内侧具有相应的螺钉部分9a、9b。膨胀套筒4和卡环6之间形成了一个内径和外径恒定的环形压力室7，它在面对安装锥体3的轴向端部由膨胀套筒4的台阶4b界定，在另一个轴向端部由卡环6的凸缘6a界定。如实施例所述，压力室7充满由两个相邻放置的环形元件11a、11b形成的弹性固体11。还可额外在压力室7的右端、卡环6的凸缘6a和外置环形元件11b面对凸缘6a的端部表面之间，提供滑环12，一方面在凸缘6a的区域内将卡环6从固体11分离，另一方面作为密封元件。
压力室7内部的压力可以改变，这是由于卡环6相对于基体旋转并且在这种情形下轴向位移从而使得压力室7的容积改变。具体而言，结构是这样的，在卡环6的右手端位置(如图1所示)，压力室7的容积足够大从而使得压力室7内的弹性环形元件11得以松弛。当卡环6被旋出图1所示的端部位置，旋至基体2之上直到图3所述的左端位置，其中卡环6顶着基体2的轴向挡止件10，压力室7的轴向长度以及其容积在不断地减小。弹性环形元件11a至11b就此被弹性挤压，这样压力室7内的压力升高并且薄壁膨胀套筒4向内变形以卡紧插入插孔5内的部件。在卡环6从图1所示的端部位置到达图3所示的端部位置产生位移的过程中，几乎全部的轴向压力被施加于环形元件11，由于环形元件11通过所存在的润滑油在其外围面与卡环6分离开，并借助于滑环12在其面对凸缘6a的端部表面与卡环6分离开，这样卡环6可相对于固体11充分自由移动。
从附图中可明显看出，本发明的膨胀卡盘1的膨胀套筒4具有相对厚的壁；包括6个在环形方向上彼此规则间隔并径向穿过膨胀套筒4的轴向狭缝4b。狭缝4b在端部封闭，也就是说，它们在距膨胀套筒4轴向端部一定距离的地方终止。
在所述的实施例中，狭缝4b在环形方向上彼此规则间隔并具有相同的长度。当然也可能是狭缝4b的不规则排列，是具有不同长度的实施例。此外，狭缝4b被放电加工在膨胀套筒4中，狭缝4b前端的初始孔4c在附图中非常明显。
为防止固体11突出的塑料材料在卡紧操作中进入狭缝4b，膨胀套筒4借助于在膨胀套筒4上滑动并固定于基体端部的中间套筒13相对于压力室7实现密封。中间套筒可由例如塑料、铁或黄铜制成，在其基体端部包括一个用来界定其基体端部的压力室7的径向向外凸出的法兰13a。提供在压力室7内的法兰13a和固体11之间的是塑料制成的密封环14，用于密封尤其会在高膨胀率情况下在卡环6和中间套筒13之间出现的挤压间隙。
从附图中不能明显看出中间套筒13未与卡环6接触，即，在两个部件之间具有一个环形间隙以防止任何对跑合精度的破坏。

Claims (12)

1.一种膨胀卡紧装置，具有：基体(2)；位于该基体(2)轴向端部区域的膨胀套筒(4)，该套筒形成用于容纳将被卡紧部件的中心插孔(5)；以及围绕膨胀套筒(4)的卡环(6)，二者形成一个位于它们之间的环形压力室(7)，并且它与基体(2)螺纹连接，压力室(7)充满液压介质(11)并且膨胀套筒(4)能够弹性变形，由于卡环(6)通过相对于基体(2)的旋转轴向地移动同时压力室(7)的容积减小，从而将部件固定在插孔(5)内，
其中膨胀套筒(4)包括多个轴向延伸并且从环向观察时彼此间隔的狭缝(4b)，膨胀套筒(4)相对于压力室(7)被密封以防止任何液压介质(11)进入狭缝(4a)。
2.一种膨胀卡紧装置，具有：基体(2)；位于该基体(2)轴向端部区域的膨胀套筒(4)；以及接合至膨胀套筒(4)中的卡环(6)，二者形成位于它们之间的环形压力室(7)，并且它与基体(2)螺纹连接，压力室(7)充满液压介质(11)并且膨胀套筒(4)能够弹性变形，由于卡环(6)通过相对于基体(2)的旋转轴向地移动同时压力室(7)的容积减小，从而将部件固定在插孔(5)内，
其中膨胀套筒(4)包括多个轴向延伸并以环形方向上看彼此间隔的狭缝(4b)，膨胀套筒(4)相对于压力室(7)被封闭以防止任何液压介质(11)进入狭缝(4a)。
3.如权利要求1或2所述的膨胀卡紧装置，其中提供一个中间套筒(13)以相对于压力室(7)密封膨胀套筒(4)。
4.如权利要求3所述的膨胀卡紧装置，其中中间套筒(13)被固定于基体(2)和/或膨胀套筒(4)。
5.如前述任一项权利要求所述的膨胀卡紧装置，其中轴向狭缝(4b)在它们两个轴端部处被封闭。
6.如前述任一项权利要求所述的膨胀卡紧装置，其中压力室(7)在面向基体(2)的端部借助塑料密封环(14)进行密封以防止液压介质的任何渗漏。
7.如前述任一项权利要求所述的膨胀卡紧装置，其中压力室(7)充满弹性固体(11)作为液压介质。
8.如权利要求7所述的膨胀卡紧装置，其中滑环元件(12)位于弹性固体(11)和卡环(6)的压力表面(6a)之间以将轴向压力从卡环(6)传递至固体(11)。
9.如权利要求8所述的膨胀卡紧装置，其中滑环元件(12)具有密封功能。
10.如权利要求7至9中任一项所述的膨胀卡紧装置，其中固体(11)包括多个依次排列的环形元件(11a、11b、11c、11d)。
11.如权利要求7至10中任一项所述的膨胀卡紧装置，其中压力室(7)具有大致恒定的内径和/或外径。
12.如前述任一项权利要求所述的膨胀卡紧装置，其中从膨胀套筒(4)的环向观察时狭缝(4b)彼此规则间隔。
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