用于固持筒夹的夹紧装置的制作方法

本发明总体上涉及筒夹和其他夹紧工具，例如但不限于胀轴、各种类型的工具固持器以及类似工装，并且更具体地涉及包括夹紧装置的筒夹附接系统，所述夹紧装置用于使固位在筒夹附接系统中的筒夹的分散和角夹紧误差最小化。所述系统允许改善操纵并减少设置次数。

背景技术

典型地，筒夹装置具有两个或更多个“夹爪”，诸如工具或工件等物体可以被定位在所述两个或更多个“夹爪”之间。所述夹爪形成围绕所述物体的套环。筒夹的夹爪被配置用于围绕物体束紧、并且可以通过围绕筒夹的圆周推动合适的机构来实现。在有时被称为内拉筒夹的另一种类型的筒夹中，筒夹逐渐变细并被拉到套筒中以使夹爪围绕工具或工件束紧。典型地，筒夹由钢制成，这允许夹爪相对于彼此是足够柔性的，以促进对工具或工件的束紧。

通常，筒夹被固持在夹紧装置中，所述夹紧装置被连接到可旋转的轴上，所述轴进而使工具或工件旋转。在工具被夹紧在筒夹中并旋转的情况下，使工具接合工件或被工件接合。在工件被夹紧在筒夹中并旋转的情况下，工件接合工具或被工具接合。

工具或工件的旋转准确度会影响从工件上去除切屑的过程。特别地，工具或工件的旋转准确度典型地是沿着旋转轴线的同心度的函数。通过机械夹紧实现的同心度在旋转过程中通常是不足的或受损的，从而导致径向跳动(runout)，这将对成品工件产生不利影响。由于机床牵拉装置的不同影响以及许多其他影响，在每个夹紧周期中，同心度可能会变化并且产生径向跳动准确度的一定分散。

在用于筒夹的其中一些现有夹紧系统中，夹紧系统的更换是复杂的过程，这需要将整个夹紧系统从机器上拆卸下来，并且在每次筒夹更换时必须重新调节夹紧力。

基于前述内容，对于提供一种筒夹和夹紧装置存在需求，所述筒夹和夹紧装置提供改进的径向跳动准确度以及用于更换机器上的夹紧系统和/或筒夹的更简单的过程。

技术实现要素：

本文披露了一种用于固持筒夹的夹紧装置，所述夹紧装置包括第一夹紧区段，所述第一夹紧区段具有第一安装凸缘和背离所述第一安装凸缘轴向延伸的管状构件。第一孔延伸穿过所述第一安装凸缘和所述管状构件。所述第一安装凸缘被配置用于附接到机床的可旋转主轴上。所述夹紧装置包括拉杆组件，所述拉杆组件具有从其第一末端轴向延伸到第二末端的长形轴。所述长形轴延伸穿过所述第一夹紧区段的所述第一孔。偏置单元(例如，弹簧构型)被安装在所述管状构件上或其中。锁定构件可移除地紧固到所述拉杆组件的所述长形轴上，使得所述偏置单元在所述锁定构件与所述第一夹紧区段的一部分之间被压缩。当所述第一夹紧区段与所述机床的主轴分开时，所述偏置构件保持被压缩。

在一个实施例中，所述第一安装凸缘被配置用于接纳第二夹紧区段。所述第二夹紧区段具有第二安装凸缘和背离所述第二安装凸缘轴向延伸的筒夹接纳部分。第二孔延伸穿过所述第二安装凸缘和所述筒夹接纳部分。所述第二安装凸缘被可移除地联接到所述第一安装凸缘上。所述拉杆组件包括从所述长形轴延伸的筒夹接纳构件。所述筒夹接纳构件被布置在所述第二夹紧区段的第二孔中。

在一个实施例中，筒夹可移除地联接到所述筒夹接纳构件上。所述筒夹具有接近其末端形成的工具或工件固持夹爪。

在一个实施例中，所述筒夹接纳构件可移除地紧固到所述长形轴上。在一个实施例中，通过将所述筒夹接纳构件径向地旋转到所述长形轴中，来将所述筒夹接纳构件可移除地紧固到所述长形轴上。例如，所述筒夹接纳构件包括第一螺纹区域，并且所述长形轴包括第二螺纹区域，所述第二螺纹区域与所述第一螺纹区域螺纹接合以将所述筒夹接纳构件可移除地紧固到所述长形轴上。

在一个实施例中，所述筒夹可移除地紧固到所述筒夹接纳构件上。在一个实施例中，通过将所述筒夹径向地旋转到所述筒夹接纳构件中，来将所述筒夹可移除地紧固到所述筒夹接纳构件上。例如，所述筒夹接纳构件包括第三螺纹区域，并且所述筒夹包括第四螺纹区域，所述第四螺纹区域与所述第三螺纹区域螺纹接合以将所述筒夹可移除地紧固到所述筒夹接纳构件上。

在一个实施例中，所述第一夹紧区段被配置用于接纳至少两个不同大小的第二夹紧区段，所述第二夹紧区段被配置用于接纳相应大小的筒夹。

在一个实施例中，所述管状构件具有径向延伸的邻接表面，所述邻接表面被定位在所述管状构件的第一孔中的预定轴向位置。所述邻接表面被配置用于接合从拉杆的长形轴径向向外延伸的周向唇缘，以限制所述筒夹的轴向移动并防止损坏所述筒夹。

在一个实施例中，所述长形轴包括被配置用于对所述长形轴赋予径向柔性的一个或多个凹部。在一个实施例中，在所述长形轴的外表面与由所述第一孔限定的内表面之间存在间隙，以适应所述拉杆的径向柔性。

在一个实施例中，所述锁定构件包括内表面，所述内表面与所述管状构件的外表面互补并与其滑动接合，以引导所述拉杆，从而控制所述拉杆组件的径向偏心率。在一个实施例中，所述锁定构件包括外表面，所述外表面与所述管状构件的内表面互补并与其滑动接合，以引导所述拉杆组件，从而控制所述拉杆组件的径向偏心率。

在一个实施例中，所述偏置单元环绕所述管状构件的外表面。在一个实施例中，所述偏置单元被布置在由所述管状构件限定的内部区域中。

在一个实施例中，所述锁定构件被拧到所述长形轴的螺纹区域上。在一个实施例中，存在第一防旋转装置，所述第一防旋转装置延伸穿过所述锁定构件并且摩擦地接合所述长形轴以防止所述锁定构件相对于所述长形轴旋转。所述拉杆包括从所述长形轴径向向外延伸的周向唇缘。所述周向唇缘具有在其中形成的轴向槽缝。第二防旋转装置延伸穿过所述管状构件并且被定位在所述槽缝中，以防止所述拉杆组件相对于所述管状构件旋转。

在一个实施例中，所述第一安装凸缘包括轴向延伸穿过其中的多个第一孔洞。多个第一紧固件延伸穿过所述多个第一孔洞中的相应一者，以与所述机床的所述主轴中的对应第一螺纹孔螺纹接合。所述第一安装凸缘包括多个第二螺纹孔，所述第二螺纹孔至少部分地轴向延伸到所述第一安装凸缘中。所述第二安装凸缘包括轴向延伸穿过其中的多个第二孔洞。多个第二紧固件延伸穿过所述第二孔洞中的相应一者并且被拧入所述第二螺纹孔中的相应一者中，以将所述第二安装凸缘可移除地紧固到所述第一安装凸缘上。

在一个实施例中，所述第一安装凸缘包括轴向延伸穿过其中的多个第一孔洞。所述多个第二紧固件的至少子组延伸穿过所述多个第一孔洞中的相应一者，以便与所述机床的所述主轴中的对应第一螺纹孔螺纹接合。

在一个实施例中，所述第二夹紧区段包括径向地拧入所述第二安装凸缘中的多个调节螺钉，以调节筒夹的角误差。

在一个实施例中，所述筒夹接纳构件包括螺纹区域，以用于接纳所述筒夹的相应螺纹区域。在一个实施例中，所述筒夹接纳构件包括至少一个轴向延伸的槽缝，以在所述筒夹接纳构件上形成至少一个轴向腿部。

在一个实施例中，所述偏置单元包括至少一个螺旋弹簧。在一个实施例中，所述偏置单元包括至少一个碟形弹簧。

本文还披露了一种夹紧装置，所述夹紧装置包括第一夹紧区段，所述第一夹紧区段具有第一安装凸缘和背离所述第一安装凸缘轴向延伸的管状构件。第一孔延伸穿过所述第一安装凸缘和所述管状构件。所述第一安装凸缘被配置用于附接到机床的可旋转主轴上并且用于接纳第二夹紧区段。所述第二夹紧区段具有第二安装凸缘和背离所述第二安装凸缘轴向延伸的筒夹接纳部分。第二孔延伸穿过所述第二安装凸缘和所述筒夹接纳部分。所述第二安装凸缘被可移除地联接到所述第一安装凸缘上。所述夹紧装置包括拉杆组件，所述拉杆组件包括长形轴和从所述长形轴延伸的筒夹接纳构件。所述长形轴从其第一末端轴向延伸到第二末端。所述长形轴延伸穿过所述第一夹紧区段的所述第一孔。所述筒夹接纳构件被布置在所述第二夹紧区段的第二孔中。筒夹被联接到所述筒夹接纳构件上。所述筒夹具有接近其末端形成的工具或工件固持夹爪。所述夹紧装置包括被安装在所述管状构件上或其中的偏置单元。锁定构件可移除地紧固到所述拉杆组件的所述长形轴上，使得所述偏置单元在所述锁定构件与所述第一夹紧区段的一部分之间被压缩。当所述第一夹紧区段与所述机床的主轴分开时，所述偏置构件保持被压缩。

本文进一步披露了一种用于更换机床的主轴上的筒夹夹紧装置的方法。所述方法包括提供第一夹紧区段，所述第一夹紧区段具有第一安装凸缘和背离所述第一安装凸缘轴向延伸的管状构件。第一孔延伸穿过所述第一安装凸缘和所述管状构件。还提供拉杆组件，所述拉杆组件具有从其第一末端轴向延伸到第二末端的长形轴。所述长形轴延伸穿过所述第一夹紧区段的所述第一孔。偏置单元被安装在所述管状构件上或其中。锁定构件可移除地紧固到所述长形轴上，使得所述偏置单元在所述锁定构件与所述第一夹紧区段的一部分之间被压缩。所述方法包括：将所述第一安装凸缘紧固到所述机床的所述主轴上，其中所述偏置单元在所述锁定构件与所述第一夹紧区段的一部分之间被压缩。所述方法还包括：将所述第一安装凸缘从所述机床的所述主轴上移除，其中所述偏置单元在所述锁定构件与所述第一夹紧区段的一部分之间被压缩。

附图说明

图1a是本发明的用于固持筒夹的夹紧装置的沿图2的截面a-a截取的截面视图，并且被示出为固持着切削工具；

图1b是图1a的细节1b的放大视图；

图2是本发明的用于固持筒夹的夹紧装置的端视图；

图3是本发明的用于固持筒夹的夹紧装置的另一实施例的沿图4的截面c-c截取的截面视图；

图4是图3的本发明用于固持筒夹的夹紧装置实施例的端视图；

图5是图1a的用于固持筒夹的夹紧装置的透视图；

图6是图1a的用于固持筒夹的夹紧装置的一部分的分解视图；

图7是图1a的用于固持筒夹的夹紧装置的一部分的分解视图；

图8是图1a的用于固持筒夹的夹紧装置的另一实施例的一部分的分解视图；

图9是本发明的用于固持筒夹的夹紧装置的沿图2的截面b-b截取的截面视图，并且被示出为第一夹紧区段以压缩状态安装在机床的主轴中并且第二夹紧部分与第一夹紧部分分开；并且

图10是本发明的用于固持筒夹的夹紧装置的沿图2的截面b-b截取的截面视图，并且被示出为第一夹紧区段在从机床的主轴上移除时保持处于压缩状态并且第二夹紧部分与第一夹紧部分分开。

具体实施方式

如图1所示，总体上用附图标记1000来表示用于固持筒夹的夹紧装置。夹紧装置1000包括可移除地紧固到第二夹紧区段(例如，筒夹卡盘)200上的第一夹紧区段(例如，筒部分)100。第一夹紧区段100包括第一安装凸缘110a和背离第一安装凸缘110a轴向延伸的管状构件110t。第一孔113延伸穿过第一安装凸缘110a和管状构件110t。第一安装凸缘110a被配置用于附接到机床(未示出)的可旋转主轴上。第一夹紧区段100包括拉杆组件140，所述拉杆组件包括从其第一末端143轴向延伸到第二末端144的长形轴140a。长形轴140a延伸穿过第一夹紧区段100的第一孔113。第一夹紧区段100包括被安装在管状构件110t上(如在图1a中)或其中(如在图3中)的偏置单元120(例如，一个或多个螺旋弹簧120’(图9)和/或碟形弹簧120(图1a))。第一夹紧区段100包括可移除地紧固到(例如，拧到)长形轴140a上的阳螺纹149上的锁定构件130(例如，具有阴螺纹130t的螺母)，使得偏置单元120、120’在锁定构件130与第一夹紧区段100的一部分之间被压缩。偏置单元120、120’环绕管状构件110t的外表面147。

如图9所示，第一夹紧区段100被紧固到机床900的主轴800上。主轴800通过轴向开口900a可旋转地安装在机床900中，所述轴向开口延伸进入所述机床中的孔900b中。在将第一夹紧区段100安装到主轴800上的过程中，径向地面向外的周向引导表面900g通过在主轴800的轴向末端800a中的开口滑入所述主轴的孔800b中。当第一夹紧区段100被紧固到主轴800上时，面向轴向方向的邻接表面199接合所述主轴的轴向末端800a。第一紧固件150之一延伸穿过所述多个第一孔洞110h中的相应一者，以与机床900的主轴800中的对应第一螺纹孔800h螺纹接合。第一紧固件150中的每一个的肩部901在相应的每个第一孔洞110h中与轴向邻接表面902相接合。当第一夹紧区段100被安装在主轴800上时，第二夹紧区段200经由径向地面向外的周向引导表面904被引导进入第一夹紧区段100中。第二夹紧区段200通过例如图1a所示的第二紧固件230被紧固到第一夹紧区段100上，使得第二夹紧区段的轴向面905邻接第一夹紧区段100的轴向面906。与前述安装步骤相反地实现将第一夹紧区段100与机床900的主轴800脱接合。

如图10所示，当第一夹紧区段100与机床900的主轴800分开时，偏置构件120’(和图1a中的120)保持被压缩。

第一安装凸缘110a被配置用于接纳第二夹紧区段200。第二夹紧区段200具有第二安装凸缘210a和背离第二安装凸缘210a轴向延伸的筒夹接纳部分210t。第二孔211延伸穿过第二安装凸缘210a和筒夹接纳部分210t。如本文所描述的，第二安装凸缘210a可移除地联接到第一安装凸缘110a上。

拉杆组件140包括从长形轴140a延伸的筒夹接纳构件141。筒夹接纳构件141被布置在第二夹紧区段200的第二孔211中。

在一个实施例中，所述夹紧装置包括可移除地联接到筒夹接纳构件141上的筒夹310、320。筒夹310、320具有接近其末端形成的工具或工件固持夹爪310a、320a。夹紧装置1000被示为处于夹紧构型，其中工件109被夹紧在夹爪310a、320a中，并且拉杆组件140、筒夹接纳构件141以及筒夹310、320处于夹紧位置。箭头k的方向示出了由间隙163的肩部限制的打开方向。

筒夹接纳构件141可移除地紧固到长形轴140a上。在一个实施例中，通过将筒夹接纳构件141径向地旋转到长形轴140a中，来将筒夹接纳构件141可移除地紧固到长形轴140a上。例如，如图6中最佳示出的，筒夹接纳构件141具有第一螺纹区域141t(例如，阳螺纹)，并且长形轴140a具有第二螺纹区域142(例如，阴螺纹)，所述第二螺纹区域与第一螺纹区域141t螺纹接合以将筒夹接纳构件141可移除地紧固到长形轴140a上。

筒夹310、320可移除地紧固到筒夹接纳构件141上。在一个实施例中，通过将筒夹310、320径向地旋转到筒夹接纳构件141中，来将筒夹310、320可移除地紧固到筒夹接纳构件141上。例如，如图6中最佳示出的，筒夹接纳构件141包括第三螺纹区域141u(例如，阴螺纹)，并且如图7和图8所示，筒夹310、320包括第四螺纹区域310t、320t(例如，内部阳螺纹)，所述第四螺纹区域与第三螺纹区域141u螺纹接合以将筒夹310、320可移除地紧固到筒夹接纳构件141上。

第一夹紧区段100被配置用于接纳至少两个不同大小的第二夹紧区段200，所述第二夹紧区段被配置用于接纳相应大小的筒夹310、320(例如，筒夹大小w15、w20、w25等)。

如在图1b中最佳示出的，管状构件110t具有径向延伸并面向轴向方向的邻接表面119，所述邻接表面被定位在管状构件110t的第一孔113中的预定轴向位置。邻接表面119被配置用于接合从拉杆140的长形轴140a径向向外延伸的周向唇缘121的轴向表面121x，以在将工件109从筒夹上移除时限制筒夹310、320的轴向移动并防止损坏筒夹。当工件109被夹紧在筒夹310、320中时，在轴向表面121x与邻接表面119之间形成间隙161。

在一个实施例中，拉杆组件140的长形轴140a包括至少一个凹部144，所述凹部被配置用于对长形轴140a赋予径向柔性。在一个实施例中，长形轴140a是中空的。在一个实施例中，在长形轴140a的外表面121y与由第一孔113限定的内表面118之间形成了间隙162，以用于适应拉杆的径向柔性。

如图1a所示，锁定构件130具有内表面130a，所述内表面与长形轴140a的外表面147互补并与其滑动接合，以引导拉杆组件140，从而控制拉杆组件140的径向偏心率。然而，本发明在这方面不受限制，因为可设想到包括但不限于图3和图4中所示构型的其他构型。例如，如图3所示，锁定构件130’具有外表面130a’，所述外表面与管状构件110t’的内表面147’互补并与其滑动接合，以引导拉杆组件140，从而控制拉杆组件140的径向偏心率。如图3所示，偏置单元120被布置在由管状构件110t’限定的内部区域139中。锁定构件130’被拧到(例如，阴螺纹130t’)长形轴140a的螺纹区域149上。

如图1a和图6所示，第一防旋转装置131(例如，销131b和定位螺钉131a)延伸穿过锁定构件130，并且销131b摩擦地接合长形轴140a以防止锁定构件130相对于长形轴140a旋转。

如图1a和图6所示，长形轴140a包括从其径向向外延伸的周向唇缘121。周向唇缘121具有形成在其中的轴向槽缝121z。第二防旋转装置111延伸穿过管状构件110t并且被定位在槽缝121z中，以防止拉杆组件相对于管状构件110t旋转。

如图6所示，第一安装凸缘110a具有轴向延伸穿过其中的多个第一孔洞110h。多个第一紧固件150延伸穿过所述多个第一孔洞110h中的相应一者，以与机床900(在图9中示出)的主轴800中的对应第一螺纹孔800h螺纹接合。

如图6所示，第一安装凸缘110a包括多个第二螺纹孔110g，所述第二螺纹孔至少部分地轴向延伸到第一安装凸缘110a中。如图7和图8所示，第二安装凸缘210、220各自具有轴向延伸穿过其中的多个第二孔洞210h、220h。多个第二紧固件230延伸穿过第二孔洞210h、220h中的相应一者并且被拧到第二螺纹孔110g中的相应一者中，以将第二安装凸缘210、220可移除地紧固到第一安装凸缘110a上。

在一个实施例中，第一安装凸缘110a具有轴向延伸穿过所述第一安装凸缘的多个第一孔洞110h，并且所述多个第二紧固件230’(比紧固件230更长)的至少子组延伸穿过所述多个第一孔洞110h中的相应一者，以与机床(未示出)的主轴中的对应第一螺纹孔螺纹接合。

如图7所示，在一个实施例中，第二夹紧区段200具有径向地拧到第二安装凸缘210中的多个调节螺钉220q，以调节筒夹320的角误差。

如图6所示，筒夹接纳构件141具有螺纹区域142，以用于接纳筒夹310、320的相应螺纹区域310t、320t(图7和图8)。

在一个实施例中，筒夹接纳构件141具有至少一个轴向延伸的槽缝141r，以在筒夹接纳构件141上形成至少一个轴向腿部141l。

本发明包括一种用于更换机床900(在图9中示出)的主轴800上的筒夹夹紧装置的方法。所述方法包括提供第一夹紧区段100，所述第一夹紧区段具有第一安装凸缘110a和背离第一安装凸缘110a轴向延伸的管状构件110t，第一孔113延伸穿过第一安装凸缘110a和管状构件110t；提供拉杆组件140，所述拉杆组件包括从其第一末端143轴向延伸到第二末端144的长形轴140a。长形轴140a延伸穿过第一孔113。偏置单元120被安装在管状构件110t上或其中，并且锁定构件130、130’可移除地紧固到拉杆组件140的长形轴上，使得偏置单元120在锁定构件130、130’与第一夹紧区段100a的一部分之间被压缩。

所述方法包括将第一安装凸缘110a紧固到机床900(在图9中示出)的主轴800上，其中偏置单元120’(例如，螺旋弹簧)在锁定构件130与第一夹紧区段100的一部分110p(轴向肩部)之间被压缩。当将第一安装凸缘110a从机床900(在图9中示出)的主轴800上移除时，偏置单元120在锁定构件130与第一夹紧区段110a的一部分之间被压缩。

虽然本发明已经参考其详细实施例进行了展示和描述，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等效物替换其要素。另外，可以进行修改以使特定的情形或材料适应本发明的传授内容而不背离其本质范围。因此，意图是本发明不限于在以上详细描述中披露的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。