专利名称:刀具夹紧装置的制作方法
发明的技术领域：
本发明涉及一种安置在机床心轴上的刀具夹紧装置，其中所述刀具夹紧装置包括一牵引杆，在牵引杆的一端设有一夹紧件，以便将位于所述端的刀具连接件的一部分夹紧，还包括一部件，它沿着背离所述夹紧装置的方向向牵引杆施加轴向力，其中向牵引杆施加力的装置包括一个壳体、一个可在壳体内轴向移动的活塞、以及一个封闭在壳体内的可压缩的压力介质。本发明还涉及一种机床心轴。
背景技术：
参照附图A以及下面的相关描述段落，以便更详细地理解现有技术。
发明目的和特征本发明的主要目的是提供一种用于机床心轴的刀具夹紧装置，它完全对称，从而较大程度地消除振动。
本发明的另一个目的是提供一种刀具夹紧装置，它能够比现有技术经受更多的夹紧周期。
本发明的又一个目的是更加精确地减小刀具夹紧装置的轴向长度，目标是减小大约50％的长度。
本发明的又一个目的是刀具夹紧装置应当更容易地安装到机床心轴的壳体上。
为了实现上述的目的，本发明提供了一种安置在机床心轴上的夹紧装置，该夹紧装置包括一个牵引杆，在该牵引杆的一端设有一个夹紧件，用于夹紧位于牵引杆所述端的刀具连接件的一部分，还包括一个部件，它沿着背离夹紧件的方向向牵引杆施加一轴向力，其中用于向牵引杆施加力的装置包括一个壳体、一个位于壳体内并可轴向移动的活塞、以及密封在壳体内的可压缩的压力介质，该压力介质为气体。
在本发明的夹紧装置的优选实施例中，施力部件中的活塞包括一个圆柱形端部以及元件，以便使该端部与圆柱形壳体中的可压缩的压力介质隔绝。
在本发明的夹紧装置的优选实施例中，该活塞包括一个自由端，该自由端通过一螺纹连接部而与该牵引杆相连。
在本发明的夹紧装置的优选实施例中，该活塞和该牵引杆包括用于致冷剂的中央通道。
在本发明的夹紧装置的优选实施例中，该施力部件包括一个山形件，该山形件用于与固定在活塞上的法兰配合。
此外，本发明还提供了一种机床心轴，它包括一个壳体，壳体内设置有一个夹紧装置和一个推杆，其中该夹紧装置包括一个牵引杆，在牵引杆的一端设有一个夹紧件，用于将刀具连接件的一部分夹紧在牵引杆的所述端，还包括一个沿着背离夹紧件的方向向牵引杆施加一个轴向力的部件，其中向牵引杆施加轴向力的部件包括一个壳体、一个在壳体内轴向移动的活塞、以及封闭在壳体内的可压缩的压力介质，该压力介质为气体。
在本发明的机床心轴的优选实施例中，沿着背离夹紧件的方向向牵引杆施加力的部件由气体弹簧组成，该气体弹簧包括一个圆柱形壳体和一个可轴向移动的活塞，该活塞包括一个圆柱形的端部以及一个将端部与壳体内的可压缩压力介质密封隔绝的元件。
在本发明的机床心轴的优选实施例中，活塞包括一个自由端，它通过一个第一螺纹连接部而与牵引杆相连，该推杆通过一个第二螺纹连接部而与活塞相连。
在本发明的机床心轴的优选实施例中，该牵引杆、活塞以及推杆均包括用于致冷剂的通道。
附图的简单描述下面参照附图描述本发明的一个实施例，其中图A示出了机床心轴的纵向剖面图，其中机床心轴带有一种现有技术中的刀具夹紧装置；
图1示出了机床心轴的纵向剖面图，其中机床心轴带有一种根据本发明的刀具夹紧装置。
现有技术及本发明优选实施例的详细描述通常已知的机床心轴包括一种如图A所示的刀具夹紧装置。所述刀具夹紧装置包括一牵引杆B，它具有与夹紧杆C相连的第一端，夹紧杆C为刀具夹紧装置的一部分，刀具夹紧装置在它的操作位置上与刀具连接件(未示出)的一部分啮合，刀具连接件例如为Coromant Capto型或者为ISO-cone型。所述夹紧杆C包括可旋转的夹紧段D，当夹紧杆C处于操作位置时，夹紧段D的自由端径向向外移动。牵引杆B由一组单个盘簧E推动，如图A所示，或者由一螺旋形盘簧推动。当弹簧组/弹簧处于伸展状态时，牵引杆B移向机床心轴上它的其中一个端部位置。当牵引杆B处于所述一个端部位置时，夹紧杆C将处于操作位置，也就是说夹紧杆C夹紧其上所连接的刀具连接件的一部分(未示出)。为了释放刀具连接件的所述部分(未示出)，牵引杆B随着盘簧E的轴向压缩而移向夹紧杆C。此时，段D的自由端将朝内转动，同时刀具连接件部分(未示出)可以被移走。
上述夹紧装置的一个明显缺陷是盘簧E具有相对于牵引杆B的间隙，即它们具有比牵引杆B的直径大的中央孔。这同样发生于螺旋形盘簧的中央孔。因此，所述间隙将导致心轴运转不准确，进而引起振动以及心轴的不平衡，这些问题在高速旋转时更为突出。
为了产生足够大的夹紧力，弹簧必须具有大量对应于圈数的盘。因此，所涉及的弹簧，不管它是单个盘簧E或者是螺旋形盘簧，都将具有较大的轴向长度，进而导致机床心轴的长度同样具有较大的长度。这就意味着当处理、夹紧和旋转机床心轴时出现缺陷。
上面描述的机床心轴能够转动大约500,000个夹紧周期，其中每个周期均包含夹紧和释放刀具连接件的一部分。这似乎是一个令人放心的数目，但是实际上，本发明的一个特别的优点是夹紧周期的数目增加许多，优选为4倍。
图1示出的机床心轴包括壳体3，在壳体3内安装着一个根据本发明的夹紧装置。
根据本发明的夹紧装置包括作为主要部件的“拉伸”气体弹簧，它松动地固定在壳体3内。从图1的上部可以看出，气体弹簧5包括一圆柱形壳体7，在图1所示的壳体3的左手端，壳体7抵靠着壳体3内的一个挡块8，从而气体弹簧5的壳体7被阻挡而不能向上移动，如图1所示。壳体7内还设有一个可移动的活塞9，在活塞9的一端具有一个圆柱形的端部10，它通过密封圈11和12而与壳体7的内部限制性的端壁相接触，所述密封圈沿着所述圆柱形端部的圆周设置。通常，所述圆柱形端部10具有比活塞9大的直径。在毗邻端部10的壳体7的一端，设有一个支座肩部，它延伸360°并向内朝向壳体7的中央。如图1所示，当圆柱形的端部10尽可能地向下移动时，它倚靠着所述肩部。密封圈11和12的目的是密封圆柱形端部10和壳体的内部限制端壁之间的空间，以隔离密封气体弹簧内的气体介质。活塞9包括用于致冷剂的第一中央通孔4。
如图1所示，活塞9的自由端14向外延伸穿过壳体7左端的山形件。所述自由端14通过第一螺纹连接部而与牵引杆16相连，牵引杆16具有另一个用于致冷剂的中央通孔17，该通孔的目的是将致冷剂从图1中牵引杆的下端运输至它的上端。在图1中牵引杆16的上端设有一个以区段18表示的夹紧件，所述区段的一端被夹紧并可以朝向牵引杆16枢轴转动，当牵引杆如图1所示向下移动时，所述区段的自由端能够向外转动至一个操作位置。
在活塞9的中部设置一个径向向外的突出法兰19，它围绕着圆周面而延伸，从而当活塞9移向图1所示的机床心轴的上端时，所述法兰可作为一个挡块。因此所述法兰19将抵靠着气体弹簧5的山形件20，并更加精确地倚靠着图1中所述山形件20的下端。
如图1所示，山形件20通过一密封圈21而与气体弹簧5的壳体7相连，密封圈21封闭着山形件20与壳体7的内侧限制壁之间的腔，从而将被封闭在气体弹簧5中的气体介质6隔离。山形件20还设有其它密封圈22、23和24，它们封闭着活塞9和山形件20之间的腔，从而将封闭在气体弹簧5内的气体介质6隔离。通常被封闭的气体介质6的压力大约为150巴。根据目前优选的一个作法，机床心轴1及其上的气体弹簧5在“未充气”的状态下被运输，即没有高压气体介质6。原因是这种类型的气体弹簧如果含有150巴量级的压力，则根据现行的规定，它们不能进行航空运输。通常气体弹簧5在运输至客户之前被“充气”，因此，气体弹簧5设有一个装填嘴(未示出)或类似的东西。显然上述装填嘴也可应用于对气体介质进行检查或维护等情况。
在圆柱形端部10的自由端区域，具有一个内螺纹，它与推杆25上的外螺纹共同形成了第二螺纹连接部26。所述推杆可移动地位于机床心轴的壳体3内并通过一密封圈27而与内侧限制壁隔离。推杆25还具有用于致冷剂的第三中央通孔28。推杆25的作用将在下面描述。
如图1所示，机床心轴1处于活塞9位于最大向下位置处的状态中。此时静止的活塞9在气体介质6的压力下反过来使得牵引杆16移动，直至牵引杆16位于最大向下位置，同时区段18位于操作位置，也就是说，可转动的夹紧段18的自由端径向向外转动以便与诸如COROMANT CAPTO或者ISO-cone型的刀具连接件的一部分(未示出)相结合。因此被封闭在气体弹簧5的壳体内的气体介质6向圆柱形端部10的内径表面29施加压力，该压力指向活塞9，牵引杆16受到沿轴向的一个持久压力，该压力力图将牵引杆向下移动。所述持久的轴向操作力保证刀具连接件的未示出部分被牢固地连接到牵引杆16的自由端。
当所述刀具连接件的未示出部分将要从牵引杆16中释放时，推杆25相对于机床心轴的壳体3向上移动。通过使得推杆25受到一些未示出的合适的外部件的作用，上述移动得以实现。因此推杆25将使活塞9相对于气体弹簧5的壳体7以及机床心轴的壳体移动。所述活塞9的移动与封闭在气体弹簧5内的气体介质6的作用相反，从而气体弹簧5被压缩。活塞9的自由端与牵引杆16相连，因此活塞9将所述牵引杆朝图1的上端移动，从而刀具连接件的未示出部分可以被释放，这是因为区段18的自由端径向向内转动。当来自推杆的力停止时，即当推杆25返回图1所示的位置时，弹簧9甚至牵引杆16将返回至图1所示的位置，在该位置，牵引杆16与刀具连接件的任何部分都不连接。显然这是可能的，甚至是非常常见的，即紧接着刀具连接件的现有部分被移去之后，刀具连接件的一个新的部分与牵引杆16的自由端相连，也就是说在刀具连接件的一个未示出部分被更换期间，推杆25处于图1中的向上移动位置处。
总而言之，这样就建立了一个气体弹簧，它与单个盘簧或螺旋形盘簧所施加的力相等，却比所述盘簧具有小很多的轴向长度。另外，气体弹簧不包括任何松动元件，这种松动元件在机床心轴高速旋转时将导致不平衡，从而导致随后的振动。
本发明的可能的改动在某些应用中，机床心轴上的夹紧装置可设有楔形部件，当作用在牵引杆上的力传输到牵引杆16上的夹紧装置期间，该楔形部件将产生有利的转换。因此本发明不仅仅限于图1实施例所示的牵引杆16，而是包括许多具有不同类型力转换部件的夹紧装置，在本发明的框架内，本领域的普通技术人员可针对力从牵引杆16传输至夹紧装置而作出各种改变。
不管怎样，以上对刀具连接件的例子的描述不是穷尽的，牵引杆16上的夹紧装置可以按不同方式被设计，从而适应不同的刀具。
上述实施例中的装置为内有气体介质的气体弹簧5的牵引杆提供了一个持久力。但是，在本发明的框架内，可以应用其它类型的密封在壳体内的压力介质，这种压力介质作用于可轴向移动的活塞。但是在这一点上应当适用的是这种压力介质可被压缩，以便使得推杆25向图1中上方的移动成为可能。
权利要求
1.一种安置在机床心轴(1)上的夹紧装置，所述夹紧装置包括一个牵引杆(16)，在所述牵引杆的一端设有一个夹紧件(18)，用于夹紧位于牵引杆所述端的刀具连接件的一部分，还包括一个部件(5)，它沿着背离夹紧件(18)的方向向牵引杆(16)施加一轴向力，其中用于向牵引杆(16)施加力的装置(5)包括一个壳体(7)、一个位于壳体内并可轴向移动的活塞、以及密封在壳体(7)内的可压缩的压力介质，其特征在于，所述压力介质为气体(6)。
2.如权利要求
1所述的夹紧装置，其特征在于，施力部件(5)中的活塞(9)包括一个圆柱形端部(10)，以及元件(11，12)，以便使所述端部(10)与圆柱形壳体(7)中的可压缩的压力介质(6)隔绝。
3.如权利要求
1-2中任一权利要求
所述的夹紧装置，其特征在于，所述活塞(9)包括一个自由端(14)，所述自由端(14)通过一螺纹连接部(15)而与所述牵引杆(16)相连。
4.如权利要求
1所述的夹紧装置，其特征在于，所述活塞(9)和所述牵引杆(16)包括用于致冷剂的中央通道(4，17)。
5.如权利要求
1所述的夹紧装置，其特征在于，所述施力部件(5)包括一个山形件(20)，所述山形件用于与固定在活塞(9)上的法兰配合。
6.一种机床心轴(1)，它包括一个壳体(3)，壳体(3)内设置有一个夹紧装置和一个推杆(25)，其中所述夹紧装置包括一个牵引杆(16)，在牵引杆的一端设有一个夹紧件(18)，用于将刀具连接件的一部分夹紧在牵引杆的所述端，还包括一个沿着背离夹紧件(18)的方向向牵引杆施加一个轴向力的部件(5)，其中向牵引杆(16)施加轴向力的部件(5)包括一个壳体(7)、一个在壳体内轴向移动的活塞(9)、以及封闭在壳体(7)内的可压缩的压力介质(6)，其特征在于，所述压力介质为气体(6)。
7.如权利要求
6所述的机床心轴(1)，其特征在于，沿着背离夹紧件(18)的方向向牵引杆(16)施加力的部件(5)由气体弹簧(5)组成，所述气体弹簧(5)包括一个圆柱形壳体(7)和一个可轴向移动的活塞(9)，所述活塞(9)包括一个圆柱形的端部(10)以及一个将端部(10)与壳体(7)内的可压缩压力介质(6)密封隔绝的元件(11，12)。
8.如权利要求
7所述的机床心轴(1)，其特征在于，活塞(9)包括一个自由端(14)，它通过一个第一螺纹连接部(15)而与牵引杆(16)相连，所述推杆(25)通过一个第二螺纹连接部而与活塞(9)相连。
9.如权利要求
6-8中任一权利要求
所述的机床心轴(1)，其特征在于，所述牵引杆(16)、活塞(9)以及推杆(25)均包括用于致冷剂的通道(17，4，28)。
专利摘要
本发明涉及一种安置在机床心轴上的刀具夹紧装置，所述夹紧装置包括一个牵引杆(16)，在所述牵引杆的一端设有一个夹紧件(18)，用于夹紧位于所述端的刀具连接件的一部分，还包括一个沿着背离夹紧件(18)的方向向牵引杆(16)施加轴向力的部件。本发明还涉及一种机床心轴，其包括一个根据本发明的夹紧件。根据本发明的夹紧装置的特征在于，为了能使部件(5)向牵引杆(16)施加力，所述部件(5)包括一个壳体(7)，一个位于壳体内的能够轴向移动的活塞(9)，以及一个封闭在壳体(7)内的可压缩的压力介质(6)。
文档编号B23B31/26GKCN1166477SQ00805034
公开日2004年9月15日 申请日期2000年3月8日
发明者肯·安德松, 肯 安德松 申请人:桑德维克公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan