膨胀夹持套筒和液压膨胀夹持卡盘的制作方法

背景技术：

1、本发明涉及一种膨胀夹持套筒。此外，本发明涉及一种液压膨胀夹持卡盘。

2、使用液压膨胀夹持卡盘(也被称为水力膨胀夹持卡盘)以便接收切削工具以及将切削工具连接到机床的主轴或驱动轴杆。为此，相应的液压膨胀卡盘包括工具插口，切削工具的轴杆可插入到所述工具插口中，且切削工具的轴杆可固定在所述工具插口中。所述固定通过工具插口的液压控制可逆变形来实现。

3、本发明的问题

4、基于上文，本发明解决的问题是，提出一种用于接收切削工具的有利的装置。

5、问题的解决方案

6、根据本发明，此问题通过一种膨胀夹持套筒来解决，所述膨胀夹持套筒包括具有用于切削工具的工具插口的套筒主体，其中所述套筒主体在纵向方向中以及在横向于纵向方向的径向方向中膨胀，其中套筒主体包括界定套筒主体中的液压腔室的压力膜，且其中套筒主体包括针对用于激活压力膜的机械致动器的插口。

7、此外，根据本发明，此问题通过一种包括此类膨胀夹持套筒的液压膨胀夹持卡盘来解决。

8、相对于膨胀夹持套筒给出的以下优点和优选设计反过来也可适用于液压膨胀夹持卡盘。

9、根据本发明的液压膨胀夹持卡盘现具有根据本发明的膨胀夹持卡盘，且反过来，根据本发明的膨胀夹持卡盘适当地经设计用于根据本发明的液压膨胀夹持卡盘或用于形成此液压膨胀夹持卡盘。

10、在此情况下，膨胀夹持套筒包括具有用于切削工具的工具插口的套筒主体，所述切削工具具体地说是具有轴杆的可旋转切削工具，例如铣削工具、钻机或绞孔器。因此，膨胀夹持套筒适当地经设计以便接收相应的切削工具，使得取决于操作状态，切削工具的轴杆可插入到工具插口中，且轴杆还可固定在工具插口中。

11、套筒主体一方面在纵向方向中且另一方面在横向于纵向方向的径向方向中延伸，其中套筒主体例如取决于设计变型在纵向方向上伸长。工具插口方便地围绕在纵向方向上延伸的套筒主体的中心纵向轴线设计，且通常在原始位置具有圆柱形几何结构。

12、此外，套筒主体包括界定套筒主体中的液压腔室的压力膜。此处，液压腔室方便地用于通过工具插口的液压控制或液压起始的可逆变形而将切削工具的轴杆固定在工具插口中。

13、此外，套筒主体包括针对用于激活压力膜的机械致动器的插口，所述压力膜通常设计为柔性的。因此，膨胀夹持套筒具体地经设计以便将由致动器经由压力膜施加的机械力转换为液压腔室中的液压，且经由液压腔室中的液压提供工具插口的可逆变形。套筒主体适当地经设计，使得工具架的体积因工具架的可逆变形而减小。

14、其中套筒主体被设计为整体式套筒主体以及其中此整体式套筒主体形成压力膜的设计变型是优选的。因此，套筒主体优选地制造成一个整体件且一体地设计，且压力膜被设计为一体式组件。其中套筒主体由金属或金属合金组成的设计变型尤其有利。

15、由金属或金属合金制成的此整体式套筒主体进一步优选地借助于3d印刷工艺产生，例如借助于所谓的直接金属激光烧结(dmls)，借助于所谓的直接增材激光构造(clad)，或借助于所谓的细丝金属印刷(fff方法/fdm方法)。

16、当套筒主体形成液压腔室以及空隙时以及当压力膜使液压腔室和空隙彼此分离时，是有利的。此空隙具体地说为内部空隙，其通常通过用于机械致动器的插口连接到套筒主体周围的环境。优选地，未设计空隙和液压腔室之间的连接。

17、无论如何，在大多数应用中，液压腔室优选地在纵向方向上在套筒主体的膨胀的至少40％上，更优选地在至少50％上延伸。此外，液压腔室通常具有非常近似于空心圆柱体的几何结构。方便地，液压腔室和工具插口还围绕套筒主体的中心纵向轴线同心地布置。

18、所述空隙又通常在纵向方向上在某一长度上延伸，所述长度大于或等于纵向方向上套筒主体的膨胀的20％，更优选地大于或等于30％。空隙的几何结构非常近似于空心圆柱体段，其进一步优选地相对于套筒主体的前述中心纵向轴线同心地布置。所述空隙通常围绕中心纵向轴线在小于或等于180°，更优选地小于或等于120°的角范围内延伸。

19、如已经指示，提供用于激活压力膜的机械致动器，其通常是膨胀夹持套筒的一部分。用于致动器的插口通常包括一种类型的对接件，致动器自身可支撑在所述对接件上以将力传递到压力膜。优选地，致动器被设计为螺杆，例如被设计为平头螺杆，且插口适当地被设计为具体地说在径向方向上延伸的螺纹孔。在此情况下，螺纹接着充当用于致动器(即，螺杆)的对接件。

20、具体来说，当致动器由螺杆形成时，另外有利的是，压力膜包括加强壁区作为对接件或作为致动器的工具通路。此外，其中当相对于压力膜的膨胀在纵向方向上检视时加强壁区大致居中定位的设计在此情况下是有利的。此外，当加强壁区的膨胀与致动器的尺寸相适应(即，例如与充当致动器的螺杆的直径相适应)时是有利的。

21、此外，其中套筒主体形成内壁和外壁的设计是有利的，其中内壁形成工具插口，其中液压腔室形成于内壁和外壁之间，且其中外壁包括空隙并借此形成压力膜。内壁接着使工具插口与液压腔室分离，且外壁使液压腔室与周围环境分离。此外，其中当在纵向方向上检视时形成三个部分的内壁的设计在此处是典型的。中心部分方便地具有比邻接中心部分的两个外部部分大的壁厚度。

22、为了填充液压腔室，套筒主体进一步方便地包括至少一个填充开口，即第一填充开口。填充开口优选地被设计为螺纹孔或包括至少一个螺纹孔。另外优选地，连接通道邻接填充开口并将填充开口连接到液压腔室。在此情况下，用于密封元件的插口通常设计在填充开口中，在连接通道中，或在填充开口与连接通道之间的过渡区中(例如球形密封件)。

23、取决于应用，套筒主体进一步包括用于填充液压腔室的第二填充开口。第二填充开口优选地根据与第一填充开口相同的方式设计。两个填充开口接着适当地在空间上彼此分离地布置，例如布置在套筒主体的中心纵向轴线的相对侧上，和/或当在纵向方向上检视时布置在套筒主体的相对端处。

24、具体来说，当套筒主体包括两个填充开口时，优选地省略用于将液压腔室连接到外部液压系统的液压界面。因此，具体来说，省略用于连接到用于膨胀夹持套筒的载体单元的液压界面，即，通常根据本发明的液压膨胀夹持卡盘的载体单元。

25、或者，套筒主体具有用于将液压腔室连接到外部液压装置的相应液压界面。接着例如由一个或多个通道或孔形成液压界面。

26、此外，膨胀夹持套筒的设计是有利的，其中套筒主体形成具有若干孔的凸缘，所述孔用于将套筒主体旋拧到载体单元，通常是根据本发明的液压膨胀夹持卡盘的载体单元。套筒主体通常在纵向方向上从第一端向第二端延伸。两端中的一个因而形成所述凸缘。优选地，在此些情况下，液压腔室通常另外在纵向方向上延伸到凸缘中。

27、其中套筒主体包括例如销或凹口等定位辅助件的设计也是有利的，通过所述定位辅助件，使膨胀夹持套筒在载体单元(通常是根据本发明的液压膨胀夹持卡盘的载体单元)的插口中的定位更容易，借此具体来说确保膨胀夹持套筒可容易地在预定旋转位置中定位在插口中。

28、当套筒主体经设计以便形成防旋转特征，即固定膨胀夹持套筒相对于载体单元(通常是根据本发明的液压膨胀夹持卡盘的载体单元)的相对旋转位置时，也是有利的。为此，举例来说，套筒主体包括用于接收若干凹槽块的凹槽，或套筒主体包括一个或多个凹槽块。

29、在一些应用中，由套筒主体进一步形成若干腔，即，套筒主体包括一个或多个腔，即，除用于液压装置的腔外的准腔，用于形成空隙，以及用于形成用于致动器的插口。因而通常使用这些额外腔来节省材料和成本。其中一种类型的蜂巢结构形成在套筒主体中至少位于一个区中的设计变型尤其有利，其中所述蜂巢结构因而形成此些额外腔。当套筒主体是借助于3d印刷工艺制造时，此些设计变型特别有利和优选。

30、此外，其中套筒主体包括用于传递冷却剂的至少一个冷却通道的设计是有利的。如果如上文所描述套筒主体因而包括内壁和外壁，则根据一个设计变型的所述至少一个冷却通道导引穿过所述外壁。

31、如上文已经陈述，根据本发明通过一种包括上文描述的膨胀夹持套筒的液压膨胀夹持卡盘来进一步解决所陈述的问题。液压膨胀夹持卡盘经设计用于机床或在机床上设计。如果液压膨胀夹持卡盘经设计用于机床，则其方便地包括机器界面，例如中空轴杆锥体界面(hsk界面，简言之hsk)或较陡的锥体界面(sc界面，简言之sc)。

32、与此无关，在根据本发明的液压膨胀夹持卡盘中，省略常规地与经典的液压膨胀夹持卡盘一起使用的夹持活塞的形成。实际上，液压膨胀夹持卡盘包括具有压力膜的夹持套筒和致动器。

33、此外，液压膨胀夹持卡盘方便地包括用于膨胀夹持套筒的具有插口的载体单元。插口通常至少近似为圆柱形。载体单元优选地经设计用于到膨胀夹持套筒的可以按可逆的方式释放的连接，其中进一步优选地，膨胀夹持套筒可借助于至少一个螺杆连接固定到载体单元或固定在载体单元中。膨胀套筒因此被设计为替换零件。在一些应用中，载体单元和膨胀夹持套筒还经设计用于压入配合。

34、根据至少一个设计变型，载体单元包括前侧上的一个或多个螺纹孔，用于形成夹持套筒和载体单元之间的一个或多个螺杆连接。载体单元的此设计对于具有凸缘的膨胀夹持套筒特别有利。

35、或者，载体单元包括端面上的螺纹，用于旋拧在锁定环上以及因此用于将膨胀夹持套筒固定在载体单元的插口中。载体单元和相关联的膨胀夹持套筒因而通常经设计使得膨胀夹持套筒在组装过程中埋头于插口中，且插口在端部侧以锁定环准闭合。

36、锁定环通常具有大于插口的直径的外径。也就是说，径向方向上锁定环的膨胀大于径向方向上插口的膨胀。锁定环的内径通常具有径向方向上的膨胀，其大致对应于膨胀夹持套筒的工具插口的膨胀。

37、其中载体单元包括例如销或凹口等定位辅助件的设计也是有利的，通过所述定位辅助件，使膨胀夹持套筒在插口中的定位更容易，借此具体来说确保膨胀夹持套筒可容易地在预定旋转位置中定位在插口中。

38、当载体单元及具体地说载体单元的插口经设计以便形成防旋转特征，即固定插入的膨胀夹持套筒相对于载体单元的相对旋转位置时，也是有利的。为此，举例来说，插口包括用于接收若干凹槽块的凹槽，或插口包括一个或多个凹槽块。

39、当载体单元包括用于致动器的开口时，也是有利的。所述开口具体地说被设计为进出开口，即，被设计为允许自外部接近安装于插口中的膨胀夹持套筒的致动器的开口。

40、当载体单元包括另一开口时也是有利的。所述另一开口具体地说被设计为另一进出开口，即被设计为允许自外部接近安装于插口中的膨胀夹持套筒的填充开口的开口。

41、在一些应用中，载体单元还包括用于填充膨胀夹持套筒的液压腔室的至少一个填充开口。填充开口优选地被设计为螺纹孔或包括至少一个螺纹孔。另外优选地，液压通道邻接填充开口。在此情况下，用于密封元件的插口通常设计在填充开口中，在连接通道中，或在填充开口与连接通道之间的过渡区中(例如球形密封件)。

42、如果载体单元包括用于填充膨胀夹持套筒的液压腔室的至少一个填充开口，则通常还形成液压界面，经由所述液压界面，实现载体单元与安装于插口中的膨胀夹持套筒之间的液压流体的交换。在此情况下，用于例如密封环等密封件的支座通常集成到液压界面中。

技术实现思路