專利名稱：用于機(jī)床的工件保持設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的工件保持設(shè)備。具體地說(shuō)，工件保持設(shè)備構(gòu)造成它通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸而被推到機(jī)床主軸上的操作位置或者從主軸上的操作位置松開(kāi)。
背景技術(shù)：
在工件被機(jī)加工的金屬加工操作中，一些類型的設(shè)備必須將工件保持在機(jī)床中的適當(dāng)位置，從而能成功地實(shí)施機(jī)加工過(guò)程。這種類型的設(shè)備稱為“工件保持”設(shè)備。在生產(chǎn)諸如齒輪的帶齒制件時(shí)，工件保持設(shè)備通?？杀粴w類為心軸卡盤。用于夾持小齒輪柄的心軸卡盤的例子可參見(jiàn)Mark的美國(guó)專利第3，083，976號(hào)和Taschl的美國(guó)專利第3，244, 427 號(hào)。在Jaehn的美國(guó)專利第3，735，994號(hào)中可找到用于環(huán)齒輪的心軸卡盤的例子。在Jaehn 的美國(guó)專利第3，517，939號(hào)中可找到擴(kuò)展成與小齒輪的孔相接觸的心軸卡盤。將工件保持設(shè)備緊固到機(jī)床主軸或者將其從機(jī)床主軸頂出傳統(tǒng)上是非常耗時(shí)的手動(dòng)執(zhí)行的操作，因?yàn)橥ǔＳ斜仨毿o到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的許多螺栓。當(dāng)移除心軸卡盤時(shí)，除了松開(kāi)和移除所有螺栓必需的時(shí)間外，通常必須利用頂出螺釘來(lái)“破壞”心軸卡盤外部錐形表面和主軸孔的錐形內(nèi)表面之間的接觸。工件保持設(shè)備還可經(jīng)由附連到主軸的接合件來(lái)緊固到機(jī)床主軸。接合件包括位于其上的多個(gè)凸耳。在內(nèi)表面上具有螺旋狀設(shè)置的凹槽的工件保持模塊套在接合件上定位以與凸耳配合。然后，接合件經(jīng)由可移除手柄來(lái)手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，以通過(guò)凸耳和螺旋凹槽的協(xié)作式螺紋狀作用來(lái)“向下拉”模塊。通過(guò)插入手柄并沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)接合件來(lái)使模塊與接合件松開(kāi)。另外，工件保持設(shè)備可經(jīng)由如Curtis的美國(guó)專利第6，260, 855號(hào)中所示的機(jī)床拉桿的作用而緊固到機(jī)床主軸。拉桿的運(yùn)動(dòng)分為兩部分，其中一種向后運(yùn)動(dòng)用于將工件保持設(shè)備緊固到主軸孔的錐形內(nèi)表面上，而另一向后運(yùn)動(dòng)用于致動(dòng)工件保持設(shè)備而將工件保持在位以進(jìn)行機(jī)加工。工件通過(guò)拉桿的第一向前運(yùn)動(dòng)而從工件保持設(shè)備松開(kāi)，拉桿的附加的向前運(yùn)動(dòng)用于使工件保持設(shè)備與主軸孔的錐形內(nèi)表面松開(kāi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種包括心軸卡盤、外環(huán)、夾緊環(huán)和墊環(huán)的心軸卡盤工件保持組件。心軸卡盤包括位于其周界周圍的多個(gè)保持斜凸耳和頂出斜凸耳。外環(huán)包括位于其內(nèi)直徑表面上的多個(gè)互補(bǔ)的保持斜坡和頂出斜坡。心軸卡盤被插入機(jī)床主軸，然后轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸以使保持斜凸耳與保持斜坡配合，因而心軸卡盤將被拉到抵靠主軸的位置。為了脫開(kāi)，主軸的反向轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致頂出斜坡與頂出斜凸耳配合以使心軸卡盤從主軸松開(kāi)。因此，借助于本發(fā)明，不需要工具來(lái)將心軸卡盤緊固到機(jī)床主軸。


圖1是示出本發(fā)明的心軸卡盤組件的各部件的分解圖。
圖2是部分組裝好的心軸卡盤的剖視圖。圖3是示出心軸卡盤和外環(huán)的斜凸耳和斜坡的放大圖。圖4是定位在機(jī)床主軸上的本發(fā)明的心軸卡盤組件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在對(duì)本發(fā)明的任何特征和至少一種構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明之前，應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于將其應(yīng)用至下面說(shuō)明書(shū)所述或附圖中所示的構(gòu)造細(xì)節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠呈其它構(gòu)造，并能夠以各種方式來(lái)實(shí)踐或?qū)嵤?。還有，應(yīng)理解的是，這里所用的措詞和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目的，而不應(yīng)被認(rèn)作為是限制性的。在此使用“包括”、“具有”和“包含”及其變型意味著包含了下文所列的物品及其等效物以及附加的物件。盡管下文在描述附圖時(shí)可參照諸如上、下、向上、向下、向后、底部、 頂部、前、后等的方向，但出于方便可相對(duì)于附圖(如通常所示)來(lái)進(jìn)行參照。圖1示出工件保持組件的各元件，心軸卡盤2能經(jīng)由該工件保持組件附連于諸如齒輪制造機(jī)器的機(jī)床的主軸4 (能繞工作軸線W轉(zhuǎn)動(dòng))的孔5并從該孔中移除，這種機(jī)器例如是如美國(guó)專利第6，712，566號(hào)中所示的CNC(數(shù)控)機(jī)器，該專利的公開(kāi)內(nèi)容以參見(jiàn)方式納入本文。工件保持組件包括外環(huán)6、夾緊環(huán)8和墊環(huán)10。夾緊環(huán)8可包括位于夾緊環(huán)最外面的周界周圍的多個(gè)間隔開(kāi)的凹槽觀，下面將進(jìn)一步討論這些凹槽。當(dāng)組裝好時(shí)(圖 2)，夾緊環(huán)8在墊環(huán)10內(nèi)定位成夾緊環(huán)8的肩部12與墊環(huán)10的互補(bǔ)肩部14鄰抵。夾緊環(huán)8諸如通過(guò)多個(gè)螺釘(未示出)而緊固到主軸4，由此將墊環(huán)10定位到主軸4上。外環(huán) 6諸如通過(guò)多個(gè)螺釘16 (示出兩個(gè)螺釘)而緊固到墊環(huán)10。由于這種布置，可看到墊環(huán)10 與外環(huán)6 —起可相對(duì)于主軸4和夾緊環(huán)8轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3示出心軸卡盤2和外環(huán)6的附連特征。心軸卡盤2包括位于其周界周圍的多個(gè)斜凸耳，即保持斜凸耳18和頂出斜凸耳20。外環(huán)6包括位于其內(nèi)直徑表面上的多個(gè)互補(bǔ)的斜坡，即保持斜坡22和頂出斜坡M。較佳地，有至少兩個(gè)斜凸耳18和20以及至少兩個(gè)斜坡22和24。尤為較佳地，有三個(gè)斜凸耳18和20以及三個(gè)斜坡22和24。保持斜凸耳18以如下方式定位在心軸卡盤2的周界上，S卩，當(dāng)心軸卡盤2被插入外環(huán)6并轉(zhuǎn)過(guò)一預(yù)定量以通過(guò)主軸4來(lái)保持(例如，沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)90°或者以一預(yù)定量的扭矩來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)，保持斜凸耳18將與保持斜坡22配合并且心軸卡盤2將被拉到抵靠主軸4的位置(圖4)。為了脫開(kāi)，主軸4的反向轉(zhuǎn)動(dòng)將導(dǎo)致頂出斜坡M與頂出斜凸耳20 配合，以使心軸卡盤2與主軸4松開(kāi)。S卩，心軸卡盤2的錐形柄沈?qū)钠涞挚繖C(jī)床主軸4 的錐形孔5的表面3的位置松開(kāi)。然后，可從機(jī)床移除心軸卡盤2。盡管墊環(huán)10與外環(huán)6能一起相對(duì)于主軸4和夾緊環(huán)8轉(zhuǎn)動(dòng)，但借助于在主軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持固定的墊環(huán)10和外環(huán)6來(lái)實(shí)現(xiàn)將心軸卡盤2緊固到主軸4內(nèi)并將心軸卡盤2從主軸4中頂出，正如下面將進(jìn)一步討論的那樣。在圖4中示出用于保持墊環(huán)10和外環(huán)6的較佳機(jī)構(gòu)，其中柱塞32示出為定位在主軸外殼30內(nèi)，但柱塞32能定位在與夾緊環(huán)8 或主軸4分開(kāi)的任何元件或結(jié)構(gòu)內(nèi)或上。柱塞32可通過(guò)諸如液壓、氣動(dòng)、電氣或手動(dòng)的任何適當(dāng)?shù)姆绞角斑M(jìn)到接納孔34內(nèi)或從接納孔退出(接納孔中的一個(gè)或多個(gè)接納孔位于墊環(huán)10內(nèi))。當(dāng)前進(jìn)到接納孔34內(nèi)時(shí)，墊環(huán)10和外環(huán)6被鎖止轉(zhuǎn)動(dòng)，由此允許主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)以使心軸卡盤2緊固到外環(huán)6內(nèi)或從外環(huán)6頂出心軸卡盤2。
另外，可能理想的是包括用于在機(jī)加工操作過(guò)程中防止墊環(huán)10和外環(huán)6相對(duì)于主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。圖4示出柱塞36，該柱塞能前進(jìn)到與夾緊環(huán)8中的一個(gè)凹槽觀配合，由此將墊環(huán)10和外環(huán)6鎖定到夾緊環(huán)8和主軸4。借助于這種鎖定，防止外環(huán)6 (沿任一方向)的附加的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由此確保避免外環(huán)6內(nèi)的心軸卡盤2由于主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而過(guò)度旋緊或松開(kāi)，或者在機(jī)加工過(guò)程中避免心軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向的反向。柱塞36可經(jīng)由第二柱塞38、彈簧 40以及具有凸輪狀表面44的端蓋42前進(jìn)和縮回?？煽吹酵ㄟ^(guò)將柱塞38推離墊環(huán)10 (例如以諸如液壓、氣動(dòng)、電氣或手動(dòng)的任何適當(dāng)方式)，柱塞36上的指狀突起部46將在彈簧 48的力的作用下沿凸輪表面44跨騎，由此使柱塞從其位于凹槽觀內(nèi)的位置提升出來(lái)并使墊環(huán)10和外環(huán)6與夾緊環(huán)8和主軸4脫開(kāi)。以相反的方式，使柱塞38朝墊環(huán)10前進(jìn)將使柱塞38向內(nèi)推動(dòng)到凹槽觀中的一個(gè)凹槽內(nèi)。較佳地，端蓋42包括位于接納孔34內(nèi)的延伸部50 (圖4)，該延伸部在墊環(huán)10的內(nèi)表面處或附近終止，由此通過(guò)柱塞32的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)柱塞38的運(yùn)動(dòng)(及由此柱塞36的運(yùn)動(dòng))。因此，使墊環(huán)10和外環(huán)6與夾緊環(huán)8和主軸4脫開(kāi)可與鎖止墊環(huán)10和外環(huán)6相對(duì)于主軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。在操作時(shí)，由于夾緊環(huán)8、墊環(huán)10和外環(huán)6如上所述和如圖2中所示組裝到主軸4 上，心軸卡盤2(為了說(shuō)明的目的示出有已知類型的傳統(tǒng)夾持夾頭52和端部件M，它們并不是本發(fā)明的一部分)被插入外環(huán)6、墊環(huán)10，且墊環(huán)10和外環(huán)6通過(guò)前進(jìn)的柱塞32而被鎖止轉(zhuǎn)動(dòng)，柱塞36 (如果存在的話)從凹槽觀縮回。然后，主軸4沿合適的方向轉(zhuǎn)過(guò)合適的量以使保持斜凸耳18與保持斜坡22配合，從而將心軸卡盤2拉到抵靠主軸4的位置(圖 4)。然后，柱塞32縮回，且柱塞36 (如果存在的話)前進(jìn)到凹槽28內(nèi)，以將墊環(huán)10和外環(huán) 6鎖定到夾緊環(huán)8和主軸4。然后，諸如錐形小齒輪的工件62被插入心軸卡盤2內(nèi)，其中工件的柄由于可釋放地附連于凸耳64的拉桿(未示出)的向后運(yùn)動(dòng)而被夾頭52夾持。在機(jī)加工之后，工件62通過(guò)拉桿和夾頭52的相反運(yùn)動(dòng)而從心軸卡盤2松開(kāi)，且為了任何另外的工件重復(fù)工件裝載、機(jī)加工和松開(kāi)的順序。當(dāng)有必要從主軸4移除心軸卡盤2時(shí)，墊環(huán)10和外環(huán)6經(jīng)由前進(jìn)的柱塞32被鎖止轉(zhuǎn)動(dòng)，柱塞36-如果存在的話一從凹槽觀縮回。然后，主軸4沿合適的方向(與上述配合過(guò)程相反)轉(zhuǎn)過(guò)合適的量，由此使頂出斜坡M與頂出斜凸耳20配合以使心軸卡盤2從主軸4松開(kāi)(即，心軸卡盤2的錐形柄沈?qū)钠涞挚繖C(jī)床主軸4的孔5內(nèi)的錐形表面3的位置松開(kāi))。然后，可從機(jī)床移除心軸卡盤2。應(yīng)當(dāng)理解到當(dāng)將心軸卡盤2插入主軸孔5時(shí)，通常在心軸卡盤柄的錐形表面沈與錐形孔表面3之間存在足夠的摩擦，由此心軸卡盤2將與主軸4 一起不打滑地轉(zhuǎn)動(dòng)，以使保持斜凸耳18與保持斜坡22配合。然而，鍵和鍵槽結(jié)構(gòu)(未示出)可被包括到心軸卡盤和主軸上的適當(dāng)位置，以加強(qiáng)兩者之間的接觸。如需要，可包括蓋子56、58和/或60，以防止或減小通過(guò)機(jī)加工流體、金屬顆粒、研磨膏、磨削屑等對(duì)心軸卡盤組件的各部件的污染。盡管已作討論和說(shuō)明的本發(fā)明示出一種包括端部件和收縮的工件柄夾持夾頭的心軸卡盤，但本發(fā)明不設(shè)想或限制成包括這種元件或其特定的類型或設(shè)計(jì)。工件在本發(fā)明的心軸卡盤上被支承、夾持或空間定位的方式如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解那樣取決于被機(jī)加工的工件的特定幾何形狀和尺寸。因此，工件在本發(fā)明的心軸卡盤上被支承、夾持或空間定位的方式并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。例如，可在本發(fā)明的心軸卡盤內(nèi)使用膨脹夾頭來(lái)夾持環(huán)齒輪。 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于其特定形式。本發(fā)明旨在包括對(duì)本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的各種改型，而不偏離所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)床的工件保持設(shè)備，所述工件保持設(shè)備包括心軸卡盤，所述心軸卡盤具有至少一個(gè)保持斜凸耳和至少一個(gè)頂出斜凸耳； 外環(huán)，所述外環(huán)具有至少一個(gè)保持斜坡和至少一個(gè)頂出斜坡； 夾緊環(huán)； 墊環(huán)；由此所述心軸卡盤能通過(guò)所述至少一個(gè)保持斜凸耳與所述至少一個(gè)保持斜坡的轉(zhuǎn)動(dòng)配合而附連于所述機(jī)床的主軸，且所述心軸卡盤能通過(guò)所述至少一個(gè)頂出斜坡與所述至少一個(gè)頂出斜凸耳的轉(zhuǎn)動(dòng)配合從所述機(jī)床的所述主軸移除。
2.如權(quán)利要求1所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，所述夾緊環(huán)定位在所述墊環(huán)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，所述夾緊環(huán)包括位于其最外面的周界周圍的多個(gè)間隔開(kāi)的凹槽。
4.如權(quán)利要求1所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，所述心軸卡盤包括外周界，所述至少一個(gè)保持斜凸耳與所述至少一個(gè)頂出斜凸耳位于所述外周界上。
5.如權(quán)利要求1所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，所述外環(huán)包括內(nèi)直徑表面，所述至少一個(gè)保持斜坡與所述至少一個(gè)頂出斜坡位于所述內(nèi)直徑表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，還包括用于在所述主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持所述墊環(huán)和所述外環(huán)固定的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，所述用于保持的裝置包括能延伸到所述墊環(huán)內(nèi)的接納孔中的柱塞。
8.如權(quán)利要求3所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，還包括能從所述墊環(huán)延伸到所述夾緊環(huán)上的所述間隔開(kāi)的凹槽中的一個(gè)凹槽由此將所述墊環(huán)和所述外環(huán)鎖定到所述夾緊環(huán)的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，通過(guò)第一柱塞和第二柱塞來(lái)實(shí)現(xiàn)所述鎖定，所述第一柱塞能運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)使所述第二柱塞與所述凹槽配合和脫開(kāi)的運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的工件保持設(shè)備，其特征在于，還包括能延伸到所述墊環(huán)內(nèi)的接納孔中以在所述主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持所述墊環(huán)和所述外環(huán)固定的柱塞，其中所述柱塞的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述第一柱塞的運(yùn)動(dòng)，由此所述墊環(huán)和所述外環(huán)與所述夾緊環(huán)和所述主軸的脫開(kāi)與對(duì)所述墊環(huán)和所述外環(huán)相對(duì)于所述主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖止同時(shí)進(jìn)行。
11.一種將工件保持設(shè)備定位在機(jī)床上的方法，所述方法包括將夾緊環(huán)插入墊環(huán)內(nèi)并將所述夾緊環(huán)附連到所述機(jī)床的主軸，所述主軸具有主軸孔； 將外環(huán)附連到所述墊環(huán)，所述外環(huán)包括內(nèi)直徑表面，至少一個(gè)保持斜坡與至少一個(gè)頂出斜坡位于所述內(nèi)直徑表面上；提供具有外周界的心軸卡盤，至少一個(gè)保持斜凸耳和至少一個(gè)頂出斜凸耳位于所述外周界上，所述心軸卡盤還包括柄部；將所述心軸卡盤經(jīng)由所述外環(huán)插入所述主軸，由此所述心軸卡盤的所述外周界定位在所述外環(huán)的所述內(nèi)直徑表面內(nèi)，且所述柄定位在所述主軸孔內(nèi)； 鎖止所述墊環(huán)和所述外環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)；沿第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述主軸以使所述至少一個(gè)保持斜凸耳與所述至少一個(gè)保持斜坡配合，以由此將所述心軸卡盤拉到抵靠所述主軸的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括解除對(duì)所述墊環(huán)和所述外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖止。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地將所述墊環(huán)和所述外環(huán)鎖定到所述夾緊環(huán)和所述主軸，由此防止在機(jī)加工過(guò)程中所述墊環(huán)和所述外環(huán)相對(duì)于所述主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括從所述主軸移除定位的心軸卡盤， 所述移除包括鎖止所述墊環(huán)和所述外環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)；沿與所述第一方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述主軸，以使所述至少一個(gè)頂出斜坡與所述至少一個(gè)頂出斜凸耳配合，以由此使所述心軸卡盤與所述主軸松開(kāi)；以及將所述心軸卡盤從所述主軸移除。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括心軸卡盤(2)、外環(huán)(6)、夾緊環(huán)(8)和墊環(huán)(10)的心軸卡盤工件保持組件。心軸卡盤包括位于其周界周圍的多個(gè)保持斜凸耳(18)和頂出斜凸耳(20)。外環(huán)(6)包括位于其內(nèi)直徑表面上的多個(gè)互補(bǔ)的保持斜坡(22)和頂出斜坡(24)。使機(jī)床主軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)以使保持斜凸耳(18)與頂出斜凸耳(22)配合，因而心軸卡盤將被拉到抵靠主軸的位置。為了脫開(kāi)，主軸的反向轉(zhuǎn)動(dòng)將致使頂出斜坡(24)與頂出斜凸耳(20)配合以使心軸卡盤與主軸松開(kāi)。因此，不需要工具來(lái)將心軸卡盤緊固到機(jī)床主軸。
文檔編號(hào)B23B31/113GK102548692SQ201080042013
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者C·R·羅納德, D·L·阿利斯, K·E·格拉索 申請(qǐng)人:格里森工場(chǎng)