专利名称：刀夹组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于机械加工操作的工具，更具体地涉及一种用于在机械加工操作过程中准确地将刀夹固定在刀夹组件内选定径向位置上的刀夹组件。
背景技术：
在生产环境中将机床的故障时间降至最少对制造设备的成功使用至关重要。长期以来，导致所述故障时间的主要因素是更换机床使用的损坏的或磨损的切削工具所需的时间。切削工具由刀夹固定，所述刀夹通常安装在固定于机床上的工具支承元件内。当必须更换切削工具时，连同切削工具的整个刀夹从主轴上被取下。多个连接器被设计成可以快速将刀夹连接在主轴上以及从主轴上拆下以加快工具更换过程。在名称为“用于固定刀夹柄的刀夹组件”的美国专利No.4,736,659中描述了一种这样的装置。该专利由本专利申请的受让人共同拥有并在此引入作为参考。在该专利中描述的刀夹组件采用径向向外压靠在工具支承元件内的两个锁定球与刀夹柄上的孔接合。尽管这种布置很有效并且使刀夹可以在短时间内被取下或被固定在工具支承元件上，但这种布置设计限定了其在具有1英寸或更小宽度的刀夹上的应用。由于许多工业应用要求采用必须安装在小得多的刀夹上的切削工具，因此需要对被设计成具有小于1英寸宽度的刀夹提供快速更换刀夹系统。
这种系统不仅必须具有紧凑的设计，而且必须以有效的方式提供刀夹与刀夹支承元件的连接和拆开，这样使其可以由机械加工操作者实际使用。
在引入在此作为参考的美国专利No.6,270,293和No.6,415,696中描述了适当的紧凑设计的实例。在此描述的设计包括方柄夹紧部件、分别保持在孔和凹口内的锁紧螺钉和锁紧对中螺母。这些部件以微小间隙组装在工具支承元件内。当刀夹被夹紧在工具支承元件内时，优选的是刀夹在径向上与工具支承元件的中心径向轴线对准。然而，将会认识到由于各个部件之间的微小制造误差和刀夹承受的切削载荷，使得刀夹相对于工具支承元件的中心线的径向位置会变化。
本发明是一种改进的可以改善刀夹相对于工具支承元件的径向位置的快速更换工具系统。
发明内容
本发明设计一种刀夹组件，包括用于可释放地固定刀夹并提供刀夹相对于工具支承元件改进的径向位置的工具支承元件。该刀夹组件包括工具支承元件、致动螺栓以及致动对中螺母。工具支承元件包括面向前的表面、沿纵向轴线的孔和沿径向轴线R1的通路。所述通路延伸穿过工具支承元件，并且所述孔与通路和面向前的表面相交并从面向前的表面向后延伸以容纳刀夹。所述通路具有第一孔和第二孔，其中第一孔和第二孔包括至少两个前向壁面。致动螺栓定位在通路内并具有带螺栓锁紧部分的第一端，所述螺栓锁紧部分具有侧面和螺栓锁紧表面。致动对中螺母可旋转地固定在工具支承元件内并通过螺纹固定在致动螺栓的第二端上。致动对中螺母具有对中螺母锁紧部分，其具有包括两个侧面的对中螺母锁紧表面。致动螺栓在锁紧方向上的旋转导致致动对中螺母被拉到螺栓第一端，由此迫使至少前向壁面、致动螺栓侧面以及对中螺母侧面在与径向线R1等距的径向线R1的每侧接合成至少单点接触，从而将致动对中螺母、致动螺栓以及刀夹相对于孔的径向轴线对中。
通过对结合几幅附图做出的详细描述进行研究将会清楚地了解到本发明的以上以及其他特征和优点，其中
图1是根据本发明的刀夹组件的透视图；图2是根据本发明的刀夹组件安装在机床上的槽内的组装剖视图；图3是致动螺栓和致动对中螺母的侧视图；图4是致动螺栓的透视图；图5是致动螺栓的顶视图；图6是致动螺栓的侧视图；图7是致动对中螺母的透视图；图8是致动对中螺母的顶视图；图9是致动对中螺母的侧视图；图10是致动对中螺母的后视图；图11是根据本发明另一实施方式的致动对中螺母的透视图；图12是图11所示致动对中螺母的顶视图；图13是图11所示致动对中螺母的侧视图；图14是图11所示致动对中螺母的后视图；图15是致动对中螺母备选实施方式的侧视图；图16是图15所示致动对中螺母的底视图；图17是工具支承元件备选实施方式的顶视图，表示通路的第一孔的；以及图18是工具支承元件的底视图，表示图17所示通路的第二孔。
具体实施例方式
参照附图，其中相同的附图标记表示同一元件，示出了刀夹组件10。应该指出在对图的描述中，将会理解到的是类似“向前”、“向后”等这样的术语是便于理解的措辞，而并不被认作是脱离所要求的本发明的限定术语。
刀夹组件10包括工具支承元件12，其具有适于可释放地固定刀夹16的孔14。刀夹支承元件12可操作地固定在金属切削领域众所周知类型的机床(未示出)上。
刀夹16通常包括柄18，其具有连接在其上的切削单元，例如固定在凹口内的切削插入件。将会认识到在此采用的术语“刀夹”可以包含被用于将切削工具固定在工具支承元件12上的任何构造。为了更详细地描述刀夹的实例对在此引入作为参考的美国专利No.6,270,293和No.6,415,696做出参照。
刀夹16的柄18和工具支承元件12的孔14可以是不同形状的任何数目，包括圆柱形、正方形、矩形、三角形和摆线形，从而足以容纳在此进一步描述的致动螺栓20。刀夹16的柄18可以过盈配合在工具支承元件12的孔14内。
如图1和2所示，工具支承元件12包括面向前的表面和沿纵向轴线L的孔14。面向前的表面可以与刀夹16上相对的后向邻接表面相配合并且这些表面可以是其他形状，例如圆锥形或平面等等以相互配合接触。孔14从面向前的表面向后延伸以容纳刀夹16的柄18。
在优选实施方式中，致动螺栓20沿纵向轴线L径向上的径向轴线R1定位在工具支承元件12上，以将刀夹16锁紧在工具支承元件12内或将刀夹从工具支承元件上弹出。在此采用的术语“锁紧”指的是致动螺栓与刀夹的锁定。在美国专利No.6,270,293和No.6,415,696中提供了对刀夹锁紧和弹出操作的更详细的描述。如图所示，致动螺栓20定位在沿轴线R1延伸穿过工具支承元件12的通路22内。通路22包括第一孔24和第二孔26，其中第二孔与第一孔直接相对。
参照图1和17，工具支承元件12的第一孔24和第二孔26的前部分别包括至少两个大体上会聚的壁面24a，24b和26a，26b。面24a，24b和26a，26b可以是线性的(图1)或曲线的(图17和图18)，或者按照要求是它们的组合。
如图2-6所示，致动螺栓20具有第一端20a和第二端20b。具有螺栓锁紧表面70的螺栓锁紧部分65位于第一端20a。螺栓锁紧部分65通常是圆柱形的，具有侧面65a。致动对中螺母75(图7-16)可旋转地固定在工具支承元件12内并且可以通过螺纹固定在致动螺栓20的第二端20b。致动对中螺母75具有带对中螺母锁紧表面85的对中螺母锁紧部分80。致动对中螺母75的形状与由第二孔26形成的凹腔相一致。如图7-10和14-16所示，对中螺母锁紧表面85包括两个大体上会聚的侧面85a和85b。侧面85a和85b可以是线性的或曲线或者按照要求是它们的组合。
在优选实施方式中，至少面24a，24b和侧面65a以及面26a，26b和侧面85a和85b被构造成在与径向线R1等距的径向线R1每侧接合成至少单点接触。将会认识到当致动螺栓20在给定方向上旋转时，螺栓锁紧部分65和旋转固定的致动对中螺母75分别靠在第一孔24和第二孔26上沿轴向且线性向前移动并在孔14内对中。例如，致动螺栓20在锁紧方向上按图1中顺时针的旋转导致致动对中螺母75向螺栓第一端22被抽动，由此将对中螺母锁紧表面85和螺栓锁紧表面70一起抽动以将可锁紧表面接合在刀夹上，从而促使螺栓锁紧部分65和致动对中螺母75的侧面85a和85b分别压靠在前向壁24a，24b和26a，26b上并使致动螺栓20沿孔14的中心径向轴线对中。将会认识到由于当刀夹接合致动螺栓20时致动螺栓20沿孔14的中心径向轴线对中，因此刀夹和切削工具也相对于工具支承元件12的径向轴线R1和纵向轴线L对中。
致动螺栓20的第二端20b具有螺纹，该螺纹与延伸穿过致动对中螺母75的孔的内壁上的螺纹配合接合。致动螺栓20具有致动螺栓头140，在其上具有可以是六边形的凹腔145以容纳用于使致动螺栓20旋转的工具。在备选方案中，可以容纳使致动螺栓20旋转的工具的任何构造都是可接受的并且这些构造是紧固件设计领域的技术人员众所周知的。而且，螺栓可以被旋转固定并且可以采用被设计成允许如此旋转的适当对中螺母使致动对中螺母旋转，而不是使螺栓旋转。
图1和2表示致动螺栓20和致动对中螺母75处于锁紧位置以将刀夹固定和对中在工具支承元件12内。支承元件12的第一孔24和第二孔26分别对致动螺栓20和致动对中螺母75提供侧向支承，并且可以限制致动对中螺母75和致动螺栓20沿径向轴线R1的移动。应该指出致动螺栓20和致动对中螺母75都没有通过螺纹固定在工具支承元件12的第一孔24或第二孔26上。鉴于此，当刀夹的柄从工具支承元件上被取下时(可以发生在刀夹组件处于解锁状态时)，致动螺栓20和致动对中螺母75可以沿径向轴线R1自由移动。通过允许这种移动，当刀夹定位在工具支承元件12内并且致动螺栓20在锁紧方向上旋转时，致动对中螺母75向致动螺栓20的第一端20a被抽动。
将会认识到尽管该刀夹组件对小工具是理想的，但其不应该局限于这一用途，并且应该理解到该刀夹组件可以有效用于任何尺寸或型式的刀夹。
考虑到从以上描述中将会理解到本发明及其许多指定优点并且显而易见的是可以在不脱离本发明精神或范围或者牺牲其所有材料优势的前提下对本发明部件的形式、构造和布置做出多种改变，在此之前描述的形式仅仅是本发明优选或示例性的实施方式。
权利要求
1.一种用于可释放地固定刀夹的刀夹组件，所述刀夹组件包括工具支承元件，其具有面向前的表面、沿纵向轴线的孔和沿径向轴线R1的通路，所述通路延伸穿过工具支承元件，所述孔与通路和面向前的表面相交并从面向前的表面向后延伸以容纳刀夹，所述通路具有第一孔和第二孔，其中第一孔和第二孔包括至少两个前向壁面；致动螺栓，其定位在通路内并具有带螺栓锁紧部分的第一端，所述螺栓锁紧部分具有侧面和螺栓锁紧表面；以及致动对中螺母，其可旋转地固定在工具支承元件内并通过螺纹固定在致动螺栓的第二端上，致动对中螺母具有对中螺母锁紧部分，其具有包括两个侧面的对中螺母锁紧表面；其中在致动螺栓与刀夹的锁紧过程中，致动对中螺母被拉到螺栓第一端，由此迫使至少前向壁面、致动螺栓侧面以及对中螺母侧面在与径向线R1等距的径向线R1的每侧接合成至少单点接触，从而将致动对中螺母、致动螺栓以及刀夹相对于孔的径向轴线对中。
2.如权利要求1所述的刀夹组件，其特征在于，在支承元件内的第一孔和第二孔彼此直接相对。
3.如权利要求2所述的刀夹组件，其特征在于，第一孔和第二孔分别向致动螺栓和致动对中螺母提供侧向支承并且使对中螺母和螺栓可以沿径向轴线滑移，由此使得对中螺母和螺栓夹紧刀夹的柄。
4.如权利要求1所述的刀夹组件，其特征在于，致动螺栓的第一端具有带凹腔的头部，所述凹腔与使致动螺栓旋转的工具适配。
5.如权利要求9所述的刀夹组件，其特征在于，致动对中螺母轴向限定在通路内。
6.如权利要求1所述的刀夹组件，其特征在于，致动对中螺母具有多边形形状并装配在工具支承元件上相匹配的多边形形状内，从而可旋转地限制对中螺母。
全文摘要
一种刀夹组件(10)用于可释放地将刀夹(16)固定在刀夹组件内选定的径向位置上。该刀夹组件包括工具支承元件(12)、致动螺栓(20)和致动对中螺母(75)。致动螺母(20)在锁紧方向上的旋转使致动对中螺母(75)、致动螺栓以及刀夹相对于孔(14)的径向轴线在工具支承元件内对中。
文档编号B23B29/00GK1964809SQ200580018854
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月8日
发明者罗伯特·A·埃里克森 申请人:钴碳化钨硬质合金公司