专利名称：用于切削刀具可拆卸组装的刀杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于切削刀具可拆卸组装的刀杆，该刀杆包括一个壳体和一个布置在壳体内的夹紧机构，该夹紧机构包括一个插入式元件，它布置成用于配合在刀具内的一个凹形开口中，插入式元件可相对于包括在壳体内的一个衬套管前后运动，该衬套管位于一个内端位置和一个外端位置之间，在该内端位置上，刀具相对于壳体被夹紧，在该外端位置上，刀具被从壳体上拆下来，更加确切地说，通过活塞装置来实现刀具的夹紧和拆下，该活塞装置可在壳体内的一个腔中前后运动并且该活塞装置分离出外室和内室，液压油可供给到外室和内室及从外室和内室供出，以便将插入式元件移向任何一个所述端位置，除了活塞外，活塞装置包括一个带有外部向后渐缩的第一锥形表面的突出部，该锥形表面用于与多个沿切向间隔开的楔形体相配合，楔形体具有内部凹拱形表面和外部凸拱形表面，内部凹拱形表面用于压靠活塞突出部分上的所述第一锥形表面，外部凸拱形表面用于压靠述衬套管中的内部向后扩展表面，活塞突出部分的第一锥形表面具有一个适度的锥角，其目的是在前端位置上使活塞装置产生自锁。
上述那种刀杆一般可以在切屑形成机加工如车削、铣削、钻削和类似加工中的自动机器中发现。这种刀杆的优点在于它们可以快速而简单地进行刀具的更换。在以前所公知的刀杆中令熟练技师感到困难的问题是保证与到达后端位置上的活塞装置相关的楔形体的独特自锁，其目的是将刀具固定在刀杆中。楔形体的自锁是必要的，以便在刀具运行时的长时间内释放室内的油压，而这种楔形体的自锁是以具有小锥角的活塞突出部分的锥形面为基础。
通过本发明以之为基础的调查，已经证实实现楔形体独特自锁的这些困难的一个原因是在活塞突出部分的锥形表面和楔形体的单个内部凹拱形表面之间永久地存在一个较薄的油膜，其原因是活塞突出部分和楔形体被安装在一个永久地充有油的室内。这意味着，所述表面之间的摩擦力变得如此小以致自锁效果不能立即产生作用。为了保持刀具被夹紧时活塞突出部分作用在楔形体和所述插入式元件上的张力，这种自锁是必要的。
本发明的目的是消除前面公知的刀杆中的上述问题，并提供一种刀杆，该刀杆可以可靠方式使与刀具夹紧相关的楔形体独特自锁；所有这些的目的是保证由与夹紧相关的活塞装置所施加的张力得以保持，而不会中断。
根据本发明，上述目的可以通过权利要求1的特征部分所限定的特征来实现。本发明的优选实施例进一步限定在从属权利要求中。
在附图中
图1是通过本发明刀杆的纵向立体剖视图，其中安装在刀杆中的切削刀具局部用视图表示，局部用剖视图表示；图2是立体分解图，它表示包含在刀杆中的活塞装置和与活塞装置相配合的单个楔形体；图3是通过图1的刀杆的纵向剖视图，剖视图的上半部分表示第一功能状态，在该第一功能状态中刀具从刀杆上拆下来，同时下半部分表示了第二功能状态，在第二功能状态中刀具夹紧在刀杆中；以及图4是活塞装置的侧视图。
在图1中，标号1总体上表示刀杆，2表示的刀具可拆卸地安装在该刀杆中。该刀杆呈圆柱形壳体1的形状，该壳体由后部和前部组成，后部包括一个缸体3和一个端壁4，而前部包括一个凸缘5和一个套管6，该套管6向后延伸，该套管6通过一个螺纹接头7连接到缸体3上。在通过螺钉8(见图3)固定在附属机器上的凸缘5中，一个中心孔9凹入并用作刀具2的夹紧装置。
除了头部10外，该刀具2包括一个呈短管件形状的部分11，该部分11从头部向后延伸，管件限制出一个凹形向后的开口12。实际上，套管11的外部包络面和孔9的内表面具有多边形的横截面和轴向锥形的形状。这种刀具可以是商业上可获得的“COROMANTCATTON”牌刀具。如图1中所看到的那样，刀具2配置有至少一个切削刀片13。
沿轴向可前后运动的两个部件布置在壳体1的里面，这两个部件即一个活塞装置14和一个标号为15的插入式元件。如图2和4所看到的一样，活塞装置14包括一个活塞本身16和一个突出部17，该突出部从一侧向前突出。活塞16把设置在壳体1内的腔在一侧分成前室或者外室19及另一侧分成后室或者内室20。各自通过第一和第二通道21和22分别将油供给到这些室及把油从这些室中输出。
具有旋转对称形状的插入式元件15与多个沿切向隔开的指形件23配合，这些指形件安装在环24中，并且通过加厚的向外部分与部分11内侧上的凹槽25配合。在中间部分区域中，通过一个密封环27使插入式元件15相对于布置在壳体1内的衬套管26被密封。通过一侧上的所述密封环27和另一侧的活塞16边缘上的类似密封环28来液压地限定外室19。
在后端，衬套管26一个具有内侧锥形表面29，该表面向后变宽，多个沿切向间隔开的楔形体31上的局部锥形外表面30靠在表面29上。这些楔形体31上的后部平端面靠在环32上，而环32包括在插入式元件15中。楔形体的数目最好是四个。环32通过轴向、不能看见的材料部分连接到插入式元件15上。
如图2和4所看到的那样，活塞突出部17具有第一和第二锥形表面33、34，其中后面那个表面具有比第一表面大得多或者陡得多的锥角。在所示出的示例中，表面33的锥角接近等于4°(这意味着双锥角是8°)，同时，表面34的锥角等于45°。实际上，这些角度可以改变，但是表面33的锥角在各种情况下不应该超过大约6°，从而实现所要的自锁效果。在锥形表面34和活塞16之间有一个变窄的中间细部35。
在图2中，可以看到单个楔形体31如何具有内部凹拱形的表面36，该表面36用于靠压在第一锥形表面33上。在前端上，表面36变成一个辅助的类似凹拱形的表面37，从而与锥形表面34配合。在其它情况下，楔形体由前平面和后平面以及一对相对的平侧表面限定。沿着表面36和30所画出的假想母线之间的角度在各种情况下与沿着锥形面33和衬套管26后端上的内锥形面29所画出的假想母线之间的角度一致。
插入式元件15、指形件23、楔形体31及活塞装置14一起形成了夹紧机构的主要部件，通过该夹紧机构可以将刀具2夹紧在壳体1中或者从壳体1中松开。更加确切地说，夹紧发生在图3下半部所示的状态中。在这种状态中，通过把液压油供给到外室19中，从活塞装置14已被移动到内侧端部位置上，在该位置上，锥形表面33、34拉动楔形体31并把压向一个径向外端位置。起初，楔形体31的径向运动发生得很快，因为靠在每个楔形体表面37上的第二锥形表面34相对较陡(如45°)。当楔形体上的表面37(参见图2)通过锥形面34并且表面36压靠第一锥形面33时，该径向运动相对于活塞装置的径向运动变得缓和。当楔形体31轴向向后运动时，环32和插入式元件15作为一个整体同时被推动。当插入式元件15接近后端位置时，指形件23的加厚自由端部与部分11内部上的凹槽25配合，并且通过插入式元件上的一个加厚局部锥形端部18在凹槽内压装就位。以这种方式，指形件23相对于刀杆锁住刀具2。
当刀具拆下并推出刀杆时，通过通道22把油供给到室20，同时，通过通道21把来自室19中的油返回到油箱内。在进行这些时，插入式元件15将到达一个前端位置，这表示在图3的上半部分中，更加确切地说，活塞突出部17的前平端面38压靠在插入式元件上的类似后端面39上。端面39构成了插入式元件后端上圆柱形凹入部分的底部。在这样情况下，环32使楔形体31沿轴向向前，锥形表面29、30保证楔形体也沿径向进行移动，更加确切地说，沿着向着中心的方向移动。当插入式元件到达前端位置时，指形件23向着中心径向向内弹回，指形件的自由端从与凹槽25的配合中脱开。这意味着，刀具相对于刀杆的紧锁结束了，刀具从刀杆中推出一个距离，然后刀具可手动地从刀杆中取下来。
至于说这里已经描述过的图示刀杆，它基本上是以前公知的。但是，在以前刀杆中，活塞装置14上的锥形表面33整个是光滑的。如开始时所指出的那样，这就意味着，楔形体所需的自动制动的锁紧不能实现。更加确切地说，当室19内的油压一旦被截断，活塞装置的张力就减少了。
本发明的特征在于，在锥形表面33上形成了一个或者多个横向凹槽40，其目的是从表面33、36之间的接触表面排出存在的油。如果多个凹槽相互间隔分布是有利的，单个凹槽是环状并且沿一个垂直于活塞突出部17的几何中心轴线的平面进行延伸。在图4中，一个实施例被放大，根据该实施例，凹槽40的数目等于7个。这些凹槽覆盖了锥形表面的大部分长度。但是，应该指出的是，后部凹槽设置在距离两个锥形面33和34之间的过度线或者过度表面41的某一距离处。按照这种方式，可保证单个楔形体可以从锥形面34逐渐上升到锥形面33中，而不会干扰这些凹槽。因此，在到达后部凹槽之前，表面36可以逐渐上升到锥形面33，并且基本上沿着用42所示出的表面部分在轴向上称动。在这方面，应当指出的是，锥形面33、34之间的过度部分41实际上构成了一个圆形表面部分，而不是一条突然中断的线。
当与活塞装置14沿向后方向移动相关的单个楔形体逐渐上升到锥形面33上并且相对于活塞装置14向后运动时，表面33和36之间的接触表面中的油将被压进凹槽内，并且侧向地排到空着的空间，这些空间形成在每对沿切向间隔开的楔形体之间。这意味着，在表面之间产生急剧增大的摩擦力期间，在主要的没有油的表面中的金属物质相互之间形成接触。因此，当室19内的油压减少到零时，保持了楔形体的明显嵌入，因此，实现了自锁。按照这种方式，不会有损失活塞装置张力的危险，因此不会损害刀具在刀杆中的夹紧。
应该注意到，由于比例原因，凹槽40没有示出在图1和图3中。
实际上，单个凹槽40具有0.2-0.5mm的深度，并且最大宽度处于0.3-0.7mm的范围内。但是这些值并不关键，是可以向上及向上变化的。
权利要求
1.一种用于切削刀具可拆卸组装的刀杆，该刀杆包括一个壳体(1)和一个布置在壳体内的夹紧机构，该夹紧机构包括一个插入式元件(15)，它布置成用于配合在刀具(2)内的一个凹形开口(12)中，插入式元件(15)可相对于包括在壳体(1)内的一个衬套管(26)前后运动，该衬套管(26)位于一个内端位置和一个外端位置之间，在该内端位置上，刀具相对于壳体被夹紧，在该外端位置上，刀具被从壳体上拆下来，更加确切地说，通过活塞装置(14)来实现刀具的夹紧和拆下，该活塞装置可在壳体内的一个腔中前后运动并且该活塞装置分离出外室和内室(19，20)，液压油可供给到外室和内室及从外室和内室供出，以便将插入式元件移向任何一个所述端位置，除了活塞(16)外，活塞装置(14)包括一个带有外部向后渐缩的第一锥形表面(33)的突出部(17)，该锥形表面(33)用于与多个沿切向间隔开的楔形体(31)相配合，楔形体(31)具有内部凹拱形表面(36)和外部凸拱形表面(30)，内部凹拱形表面(36)用于压靠活塞突出部分(17)上的所述第一锥形表面，外部凸拱形表面(30)用于压靠述衬套管(26)中的内部向后扩展表面(29)，活塞突出部分(17)的第一锥形表面(33)具有一个适度的锥角，其目的是在后端位置上使活塞装置产生自锁，其特征在于一个或者多个横向凹槽(40)设置在活塞突出部分(17)的所述锥形表面(33)中，其目的是从第一锥形面(33)和单个楔形体(31)的内表面(36)之间的接触面排出油。
2.如权利要求1所述的刀杆，其特征在于单个凹槽(40)是环形的，并沿着一个垂直于活塞突出部分(17)的几何中心轴线的平面延伸。
全文摘要
本发明涉及切削刀具可拆卸组装的刀杆。包括活塞装置(14)的夹紧机构包括在刀杆中。由于在其相对侧的每侧上受到油压作用的活塞(16)使夹紧机构可轴向移动。带有有适度锥角的锥形表面(33)的突出部分(17)包括在活塞中,突出部分布置成与可以自负方式相对锥形面锁住的楔形体(31)配合。为保证自锁,多个横向凹槽(40)布置在锥形表面(33)上,通过凹槽可把油从锥形表面(33)和楔形体(31)上的内部局部锥形表面(36)之间的接触面中排出。
文档编号B23B31/30GK1277089SQ00108009
公开日2000年12月20日 申请日期2000年6月7日 优先权日1999年6月9日
发明者安德斯·斯科格 申请人:桑德维克公司