專(zhuān)利名稱(chēng):主軸的刀具夾緊和頂出機(jī)構(gòu)的制作方法
本發(fā)明關(guān)于機(jī)床主軸上夾緊和頂出標(biāo)準(zhǔn)刀柄的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明特別適用于傳統(tǒng)的刀柄，即那些被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)采用的標(biāo)準(zhǔn)刀柄，用于自動(dòng)機(jī)床上的被分類(lèi)為ANSI標(biāo)準(zhǔn)B5，TC45的。這些刀柄都有一個(gè)退拔柄，以便置于機(jī)床主軸端相配合的退拔孔中。退拔的大頭端連著切削刀具用來(lái)加工工件，而在刀柄的小頭端或尾端，軸向伸出一個(gè)夾緊頭。
各種各樣的機(jī)構(gòu)曾被設(shè)計(jì)來(lái)配合這個(gè)夾緊頭以便把刀柄夾緊在主軸中，例如，在美國(guó)專(zhuān)利4，347，753號(hào)中公開(kāi)了一種裝在拉桿端的彈簧夾頭，用來(lái)抱住刀具端部的夾緊頭。彈簧夾頭被向內(nèi)夾緊把夾緊頭鎖在彈簧頭中同時(shí)把刀柄拉進(jìn)主軸。用來(lái)鎖緊彈簧夾頭和把刀柄緊緊地拉進(jìn)主軸孔中的力是由裝在主軸中的一疊貝氏彈簧產(chǎn)生的。彈簧夾頭的放松是靠液壓力壓縮貝氏彈簧來(lái)使彈簧夾頭放開(kāi)的。
然而，先有技術(shù)的夾緊系統(tǒng)要求在主軸中裝相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，并需要在主軸上開(kāi)一個(gè)軸向通孔以及其他困難的加工作業(yè)。本發(fā)明取消了所需的通過(guò)整個(gè)主軸的中心孔，同時(shí)把刀柄鎖緊在主軸上時(shí)也不需要傳統(tǒng)的穿過(guò)主軸中心的拉桿。而本發(fā)明的夾緊和頂出機(jī)構(gòu)被布置在圍繞主軸的外部但在主軸套和套組合件內(nèi)。
本發(fā)明的改進(jìn)了的夾緊和頂出機(jī)構(gòu)允許主軸被做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，提高制造效率增加操作穩(wěn)定。整個(gè)組合非常緊湊，當(dāng)主軸裝入套中以后，它只占主軸和套之間很小的空間。因此，在支承主軸的主軸箱中只需要很小的附加空間來(lái)安置本發(fā)明的機(jī)構(gòu)。此外，由于它的獨(dú)特布局，本機(jī)構(gòu)操作時(shí)只有一小部分的力是作用在主軸承上的，這樣就降低了整個(gè)主軸組合的維修需要而增加了它的壽命。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)楸狙b置不穿過(guò)主軸的中心孔，所以在主軸尾端沒(méi)有操作機(jī)構(gòu)。這就允許整個(gè)主軸箱可做成最小的尺寸使它具有簡(jiǎn)潔和流線型的設(shè)計(jì)以改善機(jī)床的外觀。
此外，這種布局中，重復(fù)作用在夾緊頭上把刀柄拉進(jìn)主軸并使它夾緊在主軸中的力經(jīng)常和夾緊頭同心，即使夾緊頭和刀柄以及主軸是不同心的。
本發(fā)明的改進(jìn)了的刀具夾緊和頂出機(jī)構(gòu)特別適用于自動(dòng)機(jī)床中采用的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。這些刀柄有一個(gè)退拔柄用來(lái)放置于機(jī)床主軸端相配的孔中。它們都有一個(gè)軸向向后伸出的夾緊頭。本發(fā)明的夾緊機(jī)構(gòu)包括一組鎖緊銷(xiāo)，徑向地穿過(guò)主軸，這組銷(xiāo)中的幾個(gè)被主軸可滑動(dòng)地支持著，并且在同一平面中，所以當(dāng)它們被向內(nèi)地推向主軸軸心時(shí)，它們和刀柄上夾緊頭的內(nèi)表面嚙合把整個(gè)刀柄向內(nèi)拉進(jìn)主軸孔。
一組放松銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于鎖緊銷(xiāo)，也徑向可滑動(dòng)地穿過(guò)主軸。這些放松銷(xiāo)也都同樣地被置于一個(gè)平面中，但這個(gè)平面和包含鎖緊銷(xiāo)的平面沿著主軸軸向錯(cuò)開(kāi)。這些放松銷(xiāo)被這樣布置，當(dāng)它們被向內(nèi)推向主軸軸心時(shí)，它們和夾緊頭的外側(cè)嚙合，把刀柄從主軸套中往外推，把刀柄頂出。
鎖緊銷(xiāo)和放松銷(xiāo)都由圓柱凸輪所促動(dòng)，圓柱凸輪包圍在主軸上并可沿主軸外表面軸向地滑動(dòng)。圓柱凸輪被多個(gè)彈簧加壓，方向是使凸輪嚙合這些鎖緊銷(xiāo)的內(nèi)側(cè)，把它們向內(nèi)推向主軸軸心，和刀柄上的夾緊頭嚙合從而把它拉進(jìn)主軸孔并把它夾緊以便進(jìn)行機(jī)械加工。另一方面，用氣壓或液把凸輪反方向推動(dòng)，頂著彈簧壓力使鎖緊銷(xiāo)放松而脫出與夾緊頭的嚙合，并和放松銷(xiāo)嚙合而把它們向內(nèi)推向主軸軸心進(jìn)而和夾緊頭的外側(cè)嚙合而把刀柄推向外，把它從主軸中頂出來(lái)。圓柱凸輪和主軸能相對(duì)浮動(dòng)，所以當(dāng)它把力傳給銷(xiāo)時(shí)，它就被銷(xiāo)移到和夾緊頭同心的位置，所以傳給夾緊頭的力和夾緊頭是同心的，即使夾緊頭和主軸不同心。
本發(fā)明的上述的及其他的目的，通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本說(shuō)明書(shū)中示例性裝置的詳細(xì)敘述會(huì)進(jìn)一步明確。
圖1是通過(guò)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特點(diǎn)的機(jī)床主軸組合中心的斷面圖;
圖2是沿圖1中2-2線的斷面圖;
圖3是沿圖1中3-3線的斷面圖;
圖4是部分詳細(xì)斷面圖，顯示刀柄的夾緊頭正被頂出主軸。
現(xiàn)在特別注意圖1，顯示了一種能用于加工中心的主軸組合，此加工中心備有換刀機(jī)構(gòu)能夠換刀，這里用10來(lái)表示該刀具。刀具10通常包括一個(gè)退拔柄11，它適于放入主軸15端部的相配的退拔孔12中。刀具10包括從柄11的小頭端軸向伸出的夾緊頭16，它配合主軸15中的適當(dāng)機(jī)構(gòu)使刀具10被夾緊在孔12中或把工具10自孔12中頂出。刀具10的另一端則備有刃部17，刃部跟著主軸15一起旋轉(zhuǎn)以加工工件。
主軸15是被支承于主軸套20中，套20可滑動(dòng)地裝在主軸箱中(未圖示)。主軸套20被可滑動(dòng)地支持在主軸箱中可作軸向運(yùn)動(dòng)，如眾所周知的那樣，使主軸15帶同它的刀具10作軸向運(yùn)動(dòng)，靠近或離開(kāi)被加工的工件。
主軸15被一對(duì)減摩軸承22在其前端和一個(gè)適當(dāng)?shù)妮S承(未圖示)在其另一端，可旋轉(zhuǎn)地支持于主軸套20中。軸承螺母23擰在主軸15的螺紋上使軸承22定位。最前面的軸承22的外圈頂住平隔圈25的凸緣24，平隔圈25則頂住被布置于主軸套20中適當(dāng)環(huán)形槽中的環(huán)形彈簧圈26。螺母23備有內(nèi)凸緣27，用來(lái)頂住第二個(gè)軸承22的內(nèi)圈。因此，當(dāng)一個(gè)軸承22的外圈頂住凸緣24，而另一個(gè)軸承的內(nèi)圈頂住凸緣27時(shí)，擰緊螺母23就能調(diào)節(jié)兩個(gè)軸承的予加載荷。
把刀具10鎖緊在主軸15中是通過(guò)三個(gè)鎖緊銷(xiāo)30來(lái)完成的，鎖緊銷(xiāo)30可滑動(dòng)地放在各孔31中，各孔31繞著主軸15以均勻的間隔徑向地延伸。三個(gè)鎖緊銷(xiāo)30被置于同一平面中，此平面和主軸軸心垂直，圖3中可清楚看出。同樣地，三個(gè)放松銷(xiāo)35被可滑動(dòng)地置于各孔36中，各孔36繞著主軸15以均勻的間隔徑向地延伸穿入主軸。三個(gè)放松銷(xiāo)35被置于一個(gè)也垂直于主軸軸心的平面中，但此平面和鎖緊銷(xiāo)30的平面錯(cuò)開(kāi)。
如圖1中清楚所示，夾緊頭16是一個(gè)回轉(zhuǎn)體，它的內(nèi)環(huán)表面向下退拔而形成截頭錐37，而夾緊頭16的上部則向上退拔而形成截頭錐38。鎖緊銷(xiāo)30被置于其位置上，所以當(dāng)?shù)毒?0被完全坐進(jìn)主軸的退拔孔12中時(shí)，鎖緊銷(xiāo)30的向內(nèi)運(yùn)動(dòng)將嚙合夾緊頭16的環(huán)形退拔表面37并產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的向上力于刀具10上，將它緊緊拉進(jìn)孔12并把它鎖緊在此位置上。另一方面，放松銷(xiāo)35被置于一個(gè)平面中，所以當(dāng)它們被向內(nèi)推時(shí)，它們嚙合夾緊頭16的環(huán)形退拔表面38，產(chǎn)生一個(gè)力把刀具10從主軸孔12中頂出。
鎖緊銷(xiāo)30和放松銷(xiāo)35各自被凸輪環(huán)40促動(dòng)而進(jìn)入它們的鎖緊和放松工位，凸輪環(huán)40有圓柱形的外形并包圍著主軸如圖1所示。凸輪環(huán)40被裝在主軸15外面可相對(duì)于主軸作軸向滑動(dòng)。它也可以相對(duì)于主軸作浮動(dòng)，因而當(dāng)它對(duì)銷(xiāo)加壓力時(shí)，銷(xiāo)就調(diào)節(jié)凸輪環(huán)40的中心，使它和夾緊頭16同心。因此，通過(guò)鎖緊銷(xiāo)30加到夾緊頭16上把刀具10拉進(jìn)主軸并將之鎖緊的力，經(jīng)常和夾緊頭16同心，即使夾緊頭在通常情況下和退拔柄11以及主軸15是不同心的，凸輪環(huán)40包括兩個(gè)徑向相對(duì)的階級(jí)孔含有一個(gè)小直徑的孔41和一個(gè)同心的大直徑孔42。
軸承螺母23包括兩個(gè)螺孔43用以接納螺柱44的螺紋端。兩個(gè)螺柱44穿過(guò)凸輪環(huán)40的小直徑孔41，螺柱41的上端有法蘭45，法蘭45被置于大孔42中。大孔42和小直徑孔41之間形成肩胛46，肩胛46和法蘭45接觸以限止凸輪環(huán)40向上的運(yùn)動(dòng)。
凸輪環(huán)40的內(nèi)表面上有一個(gè)斷面呈三角形的環(huán)形缺口50，用來(lái)配合鎖緊銷(xiāo)30和放松銷(xiāo)35。這樣，當(dāng)凸輪環(huán)40在它行程的上極限時(shí)，如圖1所示，缺口50對(duì)準(zhǔn)放松銷(xiāo)35。因此這些銷(xiāo)子能進(jìn)入缺口中而和環(huán)形表面38脫離嚙合。然而，當(dāng)發(fā)生這情況時(shí)，鎖緊銷(xiāo)30的端頭被凸輪環(huán)40的內(nèi)徑嚙合而把銷(xiāo)向內(nèi)推入，和環(huán)形退拔表面37嚙合，把刀具10緊緊地拉入主軸的孔12并把它鎖緊于此。
另一方面，當(dāng)凸輪環(huán)40被向下移到它的行程的下極限時(shí)，如圖4所示，缺口所形成的空間移到和鎖緊銷(xiāo)30對(duì)準(zhǔn)，所以鎖緊銷(xiāo)30可以進(jìn)入缺口50而放松刀具10的夾緊頭16。然而，凸輪環(huán)40的內(nèi)徑現(xiàn)在嚙合著放松銷(xiāo)35的端頭，把它們向內(nèi)推向主軸15的軸心，進(jìn)而嚙合夾緊頭16的環(huán)形退拔表面38，對(duì)夾緊頭16加壓力，把刀具10推出主軸的退拔孔12而頂出刀具。
凸輪環(huán)40被多個(gè)置于凸輪環(huán)40壁上各盲孔52內(nèi)的壓簧51壓向行程的上極限。各盲孔52平行于凸輪環(huán)40的軸心向縱向延伸，并沿著環(huán)形凸輪環(huán)40分隔布置。在軸承螺母23的壁上設(shè)有相配的盲孔53，以收納從孔52伸出來(lái)的彈簧51的端頭。
凸輪環(huán)40被氣壓或液壓從相反方向促動(dòng)以把刀具10從主軸15中松出。為此，一個(gè)有階級(jí)直徑的傳動(dòng)套55被置于主軸15和主軸套20之間的環(huán)形空間中，套55包括一個(gè)環(huán)形肩56，用來(lái)和彈簧圈57頂接以保持套的定位如圖1所示。套55的上端的外徑小于主軸套20的內(nèi)徑，形成環(huán)形通道60用以和主軸套20壁上形成的腔室61相通。
套55的下端有一個(gè)縮小的內(nèi)徑，它包圍著但并不接觸著主軸15，套55同時(shí)也有一個(gè)縮小的外徑來(lái)與主軸套20的內(nèi)壁相配以組成一個(gè)環(huán)形缸62，用來(lái)收容環(huán)形活塞65。因此，從腔室61進(jìn)入通道60的液壓作用在活塞65的端部推著它向下，如圖1所見(jiàn)，使得它的端頭66頂住凸輪環(huán)40的端頭，使凸輪環(huán)40抵抗彈簧51的壓力而移到圖4所示位置。
當(dāng)通道60中的液壓被解除后，活塞65就被卷簧67推回到它原來(lái)的位置如圖1所示，卷簧67被置于由活塞65的縮小直徑部分和主軸套20的內(nèi)壁所形成的環(huán)狀空間中。彈簧67的一端頂在由活塞的縮小直徑部分形成的肩胛68上，而另一端頂在放在主軸套20內(nèi)壁上環(huán)形槽中的彈簧圈69上。在活塞65的外壁備有適當(dāng)?shù)拿芊猸h(huán)70，而活塞65的內(nèi)徑備有密封環(huán)71，以防止泄漏。
因此可以明白，彈簧51的作用是把凸輪環(huán)40保持在它的行程的上極限以促動(dòng)鎖緊銷(xiāo)30把刀具10夾緊在主軸15的孔12中。當(dāng)需要放松刀具時(shí)，液壓被加入通道60以促動(dòng)活塞65把凸輪環(huán)40推下到圖4所示位置，使刀具10從主軸15的退拔孔12中放松并被頂出。當(dāng)通道60中的氣壓或液壓被解除后，彈簧67把活塞65推回到它的原來(lái)位置，這樣，由于彈簧51的作用，使得凸輪環(huán)40回到它的原來(lái)位置如圖1所示。
上面對(duì)圖示實(shí)施例所作的對(duì)本發(fā)明示例性的詳細(xì)解釋?zhuān)梢悦靼姿峁┑母牧嫉牡毒邐A緊和頂出機(jī)構(gòu)是適用于機(jī)床的主軸，它可以方便地裝在主軸和支持它的主軸套之間的環(huán)形空間中。本發(fā)明的改進(jìn)了的夾緊和頂出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但非常實(shí)用。
雖然本發(fā)明的圖示實(shí)施例被相當(dāng)詳細(xì)地為了公開(kāi)實(shí)施例結(jié)構(gòu)而作了解釋?zhuān)靼资撬龅墓ぞ咧皇菫榱耸纠?，而本發(fā)明的創(chuàng)意可以被做成其他的結(jié)構(gòu)形式而不偏離后面權(quán)利要求
中所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于主軸的刀具夾緊和頂出機(jī)構(gòu)，它有一個(gè)軸向的孔用來(lái)收容刀具，刀具有一個(gè)向后伸出的夾緊頭，上有鎖緊表面(37)和頂出表面(38)，至少一個(gè)鎖緊銷(xiāo)(30)相對(duì)于主軸徑向可滑動(dòng)地裝成可被推動(dòng)而嚙合該鎖緊表面，以把刀具緊緊地夾緊在主軸的孔中，至少一個(gè)放松銷(xiāo)(35)相對(duì)于主軸徑向可滑動(dòng)地裝成可嚙合該頂出表面而把刀具從主軸中頂出，其特征為，有一圓柱凸輪(40)圍繞在主軸外周可以同心地滑動(dòng)，可選擇地把該鎖緊銷(xiāo)和該鎖緊表面嚙合而把刀具夾緊在主軸中，或者把該鎖緊銷(xiāo)和該鎖緊表面脫離嚙合而使該放松銷(xiāo)和該頂出表面嚙合，使刀具從主軸中頂出，彈簧裝置(51)用來(lái)把該圓柱凸輪往一個(gè)方向壓，使該鎖緊銷(xiāo)和夾緊頭上的該鎖緊表面嚙合，還包括環(huán)形活塞和缸機(jī)構(gòu)(62，65)，同心地置于圍繞主軸的外周靠近該圓柱凸輪，還有裝置連接著用來(lái)促動(dòng)該活塞和缸機(jī)構(gòu)以移動(dòng)該圓柱凸輪，從而放松該鎖緊銷(xiāo)并促動(dòng)該放松銷(xiāo)，從而把刀具由主軸中頂出。
2.如權(quán)利要求
1中的刀具夾緊和頂出構(gòu)構(gòu)，其特征為，該圓柱凸輪和主輪能相對(duì)浮動(dòng)，所以它能被該鎖緊銷(xiāo)移到和夾緊頭對(duì)準(zhǔn)，因此加在夾緊頭上的力將經(jīng)常保持同心，即使夾緊頭和主軸是不同心的。
3.如權(quán)利要求
1中的刀具夾緊和頂出機(jī)構(gòu)，其特征為，有多個(gè)該鎖緊銷(xiāo)分隔布置在圍繞該主軸的平面中，此平面垂直于主軸的軸心，還有多個(gè)放松銷(xiāo)分隔布置在圍繞主軸的平面中，此平面垂直于主軸的軸心但是和包含該鎖緊銷(xiāo)的平面錯(cuò)開(kāi)。
4.如權(quán)利要求
3中的刀具夾緊和頂出構(gòu)構(gòu)，其特征為，該鎖緊表面是一個(gè)形成于夾緊頭上的環(huán)形退拔表面，用以被該鎖緊銷(xiāo)嚙合而把刀具鎖緊在主軸的孔中，該頂出表面是一個(gè)形成于夾緊頭上的環(huán)形退拔表面，用以被該放松銷(xiāo)嚙合而把刀具由主軸孔中頂出。
專(zhuān)利摘要
機(jī)床主軸上夾緊或頂出刀具的機(jī)構(gòu)，適用于有軸向后伸夾緊頭的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。用一組徑向穿入主軸的在同一平面中的鎖緊銷(xiāo)嚙合夾緊頭的內(nèi)側(cè)把刀柄夾緊在主軸中。一組同樣結(jié)構(gòu)的放松銷(xiāo)在另一平面中徑向穿入主軸而嚙合夾緊頭的外側(cè)把刀柄從主軸中頂出。圓柱凸輪可滑動(dòng)地圍繞主軸被氣壓或液壓軸向推動(dòng)。當(dāng)圓柱凸輪移向一方推動(dòng)鎖緊銷(xiāo)向內(nèi)鎖緊刀柄的夾緊頭。圓柱凸輪移向另一方就放松鎖緊銷(xiāo)促動(dòng)放松銷(xiāo)向內(nèi)嚙合夾緊頭外側(cè)把刀柄由主軸中頂出。
文檔編號(hào)B23B31/26GK86105286SQ86105286
公開(kāi)日1987年2月25日 申請(qǐng)日期1986年8月9日
發(fā)明者肯尼斯·A·沃勒曼 申請(qǐng)人:肯尼斯·A·沃勒曼導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan