專利名稱：標準連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械制造業(yè)，更確切地說，是涉及標準連接裝置。
本發(fā)明用于“加工中心”類型的綜合積木式機床和其它數(shù)控機床上的裝配式工具時效果最好。
此外，本發(fā)明還可用于其它需要由幾段軸連接成長軸的機械制造業(yè)。
專利文件DE，C，3425337和EP，B，0157890中的工具系統(tǒng)標準連接裝置是公知的，這種裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單，它是用一個或兩個擰入基座標準件外殼徑向孔內(nèi)的緊固螺釘把被連接的標準件壓緊在基座標準件上(基座標準件上有用于裝入機床主軸錐孔內(nèi)的外錐面)，緊固螺釘?shù)腻F形釘頭通過不同的墊片壓緊開在被連接的(作工具用的)標準件尾部且與緊固螺釘孔偏心的錐形凹槽的表面。
但是這些裝置沒有消除存在于被連接的標準件的圓柱形尾部與基座標準件配合孔之間的徑向間隙，這樣就會導致不平衡，降低裝配體的剛性和標準件定位精度。
專利文件DE，C，3448009和GB，A，2154479中的工具組件系統(tǒng)也是公知的，這種標準件是靠中心拉桿通過各種楔形構(gòu)件或球形構(gòu)件把被連接的標準件壓緊在基座標準端面上的。但這些裝置制造復雜，有大量的配套零件。此外，這些裝置中的拉緊力是通過接觸表面圓周上一些特定的點來傳遞的，因而降低了標準件連接的剛性和可靠性。
一種稱作“裝配刀具”的標準連接裝置也是公知的。這種裝置具有帶螺孔和裝配錐孔的基座標準件，錐孔的表面可以有彈性變形，而在被連接的標準件上加工出外圓柱螺紋。當這兩個標準件擰緊時，可以達到徑向無間隙的連接，并且被連接的兩個標準件相應表面的端部壓緊。
但是，上述那種連接方式只能用于向一個方向旋轉(zhuǎn)的工具上，因為當反向旋轉(zhuǎn)時，切削力造成的扭矩會使它擰松。此外，上述連接方式不能用于車刀的切刃必須精確對準車床軸線的積木式工具。
“SANDVIKCOROMANT”公司的標準連接裝置(DE，C，3340320)也是公知的。這種裝置的技術(shù)實質(zhì)與本發(fā)明的解決方案最接近，它的特點如下這種標準連接裝置的一個標準件具有在基準端面開口的配合孔，另一個標準件的基準端面就靠在上述基準端面上，該標準件帶有裝入第一個標準連接裝置配合孔內(nèi)的尾部，且在尾部開有螺紋孔。此標準連接裝置中還有一根螺桿，該螺桿能在第一標準件和第二個標準件尾部的螺紋孔內(nèi)軸向移動和旋轉(zhuǎn)。
這種裝置的缺點是它沒有消除被連接標準件圓柱形尾部與基座標準件配合孔之間的徑向間隙，而且也是它定位精度不高，裝配件的剛性差以及動平衡性能很差的原因。
在所有公知的方法中，當必須用幾個(多于兩個)標準件裝配成安裝工具的長桿時，大都采用幾種不同類型的連接結(jié)構(gòu)，力圖用這種辦法來避免已有的徑向間隙的線性疊加(累計)，避免進一步降低剛性和增大不平衡程度。然而，無論是在一個安裝工具組的范圍內(nèi)，還是在一臺機床的成套工具的范圍內(nèi)，更不用說在一條可以靈活改變的工藝流水線上所采用的一組機床的范圍內(nèi)，上述解決辦法都不能保證連接裝置的萬能性。
因此，所有已知的連接裝置，或者有剛性不足的缺點，或者有標準件定位精度差的缺點，或者兼有上述兩種缺點。
本發(fā)明的任務(wù)就是創(chuàng)造一種標準連接裝置，它的結(jié)構(gòu)能消除被連接標準件尾部圓柱表面與基座標準件配合孔表面之間的徑向間隙，因而能提高標準之間的定位精度，提高裝配好的部件的剛性和降低其動不平衡程度。
本發(fā)明的實質(zhì)是在標準連接裝置中，其中一個標準件具有在基準端面開口的配合孔，另一個標準件帶有裝入第一個標準件配合孔內(nèi)的、帶螺紋孔的尾部，且它的基準端面靠在第一個標準件的基準端面上，此標準連接裝置中還有一根螺桿，此螺桿能在第一個標準件內(nèi)和第二個標準件尾部的螺紋孔內(nèi)軸向移動和旋轉(zhuǎn)，形成螺紋付，根據(jù)本發(fā)明，由螺桿和螺孔所組成的螺旋付做成錐形的，而尾部則做成有彈性的，并且至少有一段截面上的外徑不小于第一個標準件裝配孔的直徑。
由于螺紋付是做成錐形的，而尾部是做成有彈性的，且其外徑不小于第一個標準件配合孔的直徑，從而提高了裝配時的定位精度和連接剛度，因為這時無論在徑向還是在基準端面上都能保證連接件之間沒有間隙，之所以如此，是因為錐形螺旋付在軸向的拉力轉(zhuǎn)變成了徑向的和端面上的壓力，亦即實現(xiàn)了有效的中心楔形連接。
用試驗研究方法確定的螺旋付的最佳錐度大約在2.5-3.5度之間。
在螺桿上，螺桿的頭部和第一個標準件之間配備彈性元件是適宜的，它的作用是當螺桿旋入螺孔時，使得被連接的兩個標準件在基準端面上互相壓緊。
有了這個彈性件便可保證兩個標準件一直到最終拉緊之前都能方便地結(jié)合，還可以便于拆卸標準件，因為在彈性件內(nèi)儲存了勢能。
彈性件最好做成一組碟形彈簧，這組碟形彈簧的總壓緊力要超過兩個標準件結(jié)合到其基準面互相頂住之前的摩擦力。
這樣的彈性件就可以避免兩個標準件在開始結(jié)合時可能發(fā)生的歪斜，并能以緊湊的結(jié)構(gòu)獲得所需的壓緊力。
在整個裝置中還可以有一個剛性地固定在第一個標準件殼體中的套筒，此套筒的內(nèi)表面與螺桿的圓柱形表面配合，它的一個端面頂住彈性件。
有了這個套筒便可保證很容易地把螺桿裝入第一個標準件中去，并可保證螺桿與彈性件之間的作用可靠。
在第二個標準件的尾部開徑向槽，使尾部形成帶彈性的瓣片是適宜的。
如果尾部的壁很厚，這種結(jié)構(gòu)本身就能保證它具有足夠的彈性。
一般情況下，把第一個標準件的配合孔和第二個標準件尾部的外表面做成完全重合的圓柱形是適宜的。
配合孔和尾部的外表面做成圓柱形可以保證兩個標準件從開始結(jié)合直到最后拉緊的同軸線性。
也可以把第一個標準件的配合孔和第二個標準件尾部的外表面做成重合的圓錐形。
把配合孔和尾部的外表面做成圓錐形時，如果是正錐形，可以使標準件易于結(jié)合和拆卸;如果是倒錐形，則可使標準件連接具有，例如端銑時所必需的特別好的剛性。
如果選用正錐形，斜度最好小于1∶10，如果選用倒錐形，斜度最好小于1∶100。
也可以把第一個標準件的配合孔做成圓柱形，而第二個標準件尾部的外表面做成圓錐形。
這種作法既可保證標準件之間結(jié)合初期有足夠的同軸線性，也便于整套裝置的裝配和拆卸。
基準(配合)孔和尾部的配合表面究竟選擇那一種方案(圓柱形，正錐形或倒錐形)要由具體條件決定，具體條件就是成套工具的工作情況，它即包括切削力的方向和大小，也包括裝配成的工具桿的長度和組成工具桿的標準件的數(shù)量。
當然，在完全拉緊的狀態(tài)下，無論采用那一種方案都能保證基準孔的表面與尾部的導向表面的重合性。
為了便于兩個標準件的配合表面和螺紋付的裝配和拆卸，它們之間的滑動摩擦系數(shù)最好不大于0.12。
推薦的摩擦系數(shù)是用試驗的方法來確定的。如果實際摩擦系數(shù)大于0.12，就會使這種裝置的裝配和拆卸發(fā)生困難。
下面通過實施例并結(jié)合相應的附圖詳細說明本發(fā)明。


圖1是標準連接裝置縱剖視圖，其基座標準件的配合孔和被連接的標準件尾部的導向表面是圓柱形的;
圖2是圖1中沿Ⅱ-Ⅱ線的縱剖視圖;
圖3是另一種標準連接裝置裝配圖的縱剖視圖(在兩個標準件開始拉緊時)，其中的基座標準件的配合孔做成圓柱形，而被連接的標準件尾部的導向表面做成正錐形(為明顯起見，錐度夸大了);
圖4是圖3中的標準連接裝置拉緊過程中的裝配圖的縱剖視圖，此時兩個標準件的基準端面已經(jīng)接觸，而彈性件的壓縮還沒有結(jié)束，而且基座標準件的配合孔與被連接標準件尾部的導向表面之間的徑向間隙尚未消除;
圖5是圖3中的標準連接裝置拉緊結(jié)束后的裝配圖的縱剖視圖，此時徑向間隙已完全消除，拉緊螺桿處在最右邊的位置上，而彈性件處在壓緊狀態(tài);
圖6是兩個標準件都具有重合的錐形接觸表面(正錐形)的標準連接裝置在完全拉緊后的裝配圖的縱剖視圖;
圖7是兩個標準件都具有重合的倒錐形接觸表面的標準連接裝置在完全拉緊后的裝配圖的縱剖視圖。
鑒于本發(fā)明的標準連接裝置的萬能性，在應用本發(fā)明時，究竟用上述裝置把幾個標準件(如基座標準件、中間標準件、工具用的標準件)相互連接在一起，原則上沒有什么意義，所以在下面的說明書中將使用這樣的一般性術(shù)語，例如“一個標準件”和“另一個標準件”;或者“第一個標準件”和“第二個標準件”。
本發(fā)明的標準連接裝置由下述各構(gòu)成元件組成(圖1-7)。
在一個標準件1(圖1)的殼體內(nèi)加工出帶有配合孔3的空腔2，配合孔3在基準端面4是開口的;另一標準件6的基準端面5就靠在上述基準端面上，標準件6有帶螺孔8的尾部7。尾部7進入標準件1的配合孔3內(nèi)。
這一套裝置中裝有在標準件1內(nèi)和標準件6尾部7的螺孔8內(nèi)作軸向移動和轉(zhuǎn)動的螺桿9。
按照本發(fā)明，由螺桿9和螺孔8所組成的螺旋付做成錐形，目的是當標準件1和6拉緊時保證端面4和5緊密地壓緊，同時保證尾部7的外表面也緊密地壓緊配合孔3的表面。
此外，按照本發(fā)明，尾部7的外徑至少有一段截面的直徑不小于配合孔3的直徑。同時，螺旋付的錐度大約在2.5-3.5度的范圍內(nèi)。螺紋線的旋轉(zhuǎn)方向(右旋或左旋)則無關(guān)緊要。
為了便于裝配和消除徑向間隙，把尾部7做成有彈性的，方法是把它做成薄壁筒，或者在它上面開出徑向槽10(圖2)，使之成為有彈性的瓣片。
在螺桿上裝有與螺桿9的頭部12和第一個標準件1相互作用的彈性件11(圖1)，使得當螺桿9擰入螺孔8時，兩個被連接的標準件1和6沿基準面4與5互相壓緊。
彈性件11做成一疊靠在剛性地固定在螺桿9上的頭部12上的碟形彈簧。彈性件11也可以做成一個或幾個有彈性的套管。
同時規(guī)定，這些彈簧(或套管)的總壓力要超過把標準件1和6吻合到基準端面4和5靠住時所必需的軸向力。
為了保證螺桿9的軸向移動和保證彈性件11能起作用，在第一個標準件1的殼體剛性地固定著套筒13，彈性件11的一端就支承在此套筒的端面14上。同時，套筒13的內(nèi)表面與螺桿9的圓柱形表面相配合。
為了保證標準件1和6不因切削力而相對轉(zhuǎn)動，還設(shè)有鍵15。
在第一個標準件1的殼體與螺桿頭部12之間裝有密封環(huán)16。
為了通過內(nèi)六角扳手(圖中未示出扳手)，在標準件1、6殼體中予先鉆有中心通孔17和18，并且在螺桿9的中心通孔的兩端加工有插內(nèi)六角扳手的成形插口。
第一個標準件1的配合孔3和第二個標準件6尾部7的外表面加工成重合的圓柱形，這樣就能保證從標準件1和6開始結(jié)合一直到最后拉緊(如圖1-5所示)為止的同軸線性。
第一個標準件1的配合孔3和第2個標準件6的尾部7的外表面加工成相配合的圓錐形(如圖6、7所示)，這樣，當選擇正錐體時(圖6)，可便于兩個標準件最初的結(jié)合和拆卸，當選擇倒錐體時(圖7)，則可使標準件的連接具有特別好的-例如端銑時所必需具有的那種剛性。
把第一個標準件1的配合孔3加工成圓柱形(如圖3所示)，而把第二個標準件6尾部7的外表面加工成正錐形，這樣能保證兩個標準件在最初結(jié)合時具有足夠的同軸線性，并且便于整套裝置的裝卸。
如果配合孔3和尾部7的表面都加工成正錐形，此錐形的斜度取為每側(cè)1∶10以下;如果加工成倒錐形，則此錐形的斜度應取為每側(cè)1∶100以下。
同時，標準件1和6的接觸表面以及螺旋付8-9的接觸表面之間的滑動摩擦系數(shù)應不大于0.12。
上述標準連接裝置的工作過程如下(圖3、4、5)。
當將尾部7插入基準配合孔3時，最初，螺桿9頂住錐形螺孔8。然后，通過孔17或18從一個方向或另一個方向把內(nèi)六角扳手(圖中未示出)插入插口19，用內(nèi)六角扳手轉(zhuǎn)動螺桿9，于是錐形螺紋付8-9便開始擰入(圖3)。此時，尾部7至少有一個截面的外徑d與基準配合孔3的直徑一致，于是便產(chǎn)生了一定的裝配阻力，并且在端面4與5之間有間隙S。
繼續(xù)擰動螺旋付，靠在套筒13端面14上的彈性件11開始壓縮，并克服尾部7的外表面與基準配合孔3之間的摩擦力，保證兩個標準件1和2的基準面4與5接觸(圖4)。
由于尾部7是有彈性的，所以它不會妨礙原先存在的間隙S的消失，于是兩個基準端面4與5便以大小為F1的力互相壓緊。
螺桿9繼續(xù)向右擰入(圖5)，使有彈性的尾部7張開(楔開)，于是它的外表面就與基準配合孔3緊密地貼合，保證兩者重合。到拉緊結(jié)束時，標準件1和6沿基準端面4和5上的壓緊力已經(jīng)達到F2，大于最初的壓力F1(圖4)。到了此時，彈性件11完全壓緊，并且它的壓力使得錐形螺旋付(螺桿9與螺孔8)的螺旋形表面完全接觸。
由于上面所列舉的表面都完全而且可靠地接觸，從而保證了標準件1和6的最佳同心性和連接剛性，以及切削過程中的抗振動性能。
鍵15保證裝配過程方便，并且附帶保證標準件1和6不致自發(fā)地相對轉(zhuǎn)動。
帶有正錐形(圖6中的角α)或倒錐形(圖7中的β角)的標準件1和6的裝配(拉緊)方法也與此相似，不同之處只是在不同的方案中，在尾部7與孔3開始接觸的時刻，尾部7與孔3(在自由狀態(tài)下)的直徑相等，或者尾部7的外徑甚至略大于基準孔3的直徑，是在不同的截面上。
當需要拆開標準件1和6時，也是用內(nèi)六角扳手向相反的方向轉(zhuǎn)動螺桿9，開始時，尾部7與孔3之間的接觸壓力減小(彈性件11的勢能促進了這一過程)，然后基準端面4與5之間的接觸壓力減小，接著尾部7從孔3中退出來，直至螺孔8與螺桿9的螺紋不再起作用為止。再進一步把標準件1和6拆開就不費力了。
實踐檢驗證明本發(fā)明的標準連接裝置可保證更換的標準件在徑向和軸向的定位精度平均為±0.0012毫米，這個精度大大超過所有已知結(jié)構(gòu)的標準連接裝置所能保證的精度，它們的定位精度平均在±0.003毫米到±0.006毫米之間，其中也包括作為主要比較對象的“SANDVIKCOROMANT”的連接裝置(±0.006毫米)。
將本發(fā)明的裝置與直徑為160毫米的端銑刀連接進行試驗的結(jié)果表明，剛性和銑削的質(zhì)量都很高。
在一根工具用的長刀桿上連接三個甚至四個本發(fā)明的標準件，仍能保持足夠的剛性和最佳精度。
權(quán)利要求
1.一種標準連接裝置，其中一個標準件(1)上有在基準端面(4)上開口的配合孔(3)，另一個標準件(6)上有可進入第一個標準件(1)的配合孔(3)中且?guī)в新菁y孔(8)的尾部(7)，標準件(6)的基準端面(5)靠在基準端面(4)上，標準件(1)中包含螺桿(9)，螺桿(9)可在第一個標準件(1)內(nèi)和另一個標準件(6)尾部(7)的螺孔(8)內(nèi)軸向移動和轉(zhuǎn)動，并組成一個螺旋付，本發(fā)明的特征在于由螺桿(9)和螺孔(8)所組成的螺旋付做成錐形，而尾部(7)做成有彈性的，且尾部(7)至少有一段截面的外徑(d)不小于第一個標準件(1)的配合孔(3)的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于螺旋付的錐度大約在2.5-3.5度的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于螺桿(9)配備有彈性件(11)，彈性件(11)在螺桿頭部(12)與第一個標準件之間的作用是當螺桿(9)與螺孔(8)旋合時，被連接的兩個標準件(1與6)的基準端面(4與5)互相壓緊。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于彈性件(11)做成一組碟形彈簧，它的總壓力超過標準件(1與6)結(jié)合到兩個基準端面(4與5)頂住時所必需的軸向力。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于它還有剛性地固定在第一個標準件(1)殼體內(nèi)的套筒(13)，套筒(13)的內(nèi)表面與螺桿(9)的圓柱形表面配合，它的一個端面(14)與彈性件(11)接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于尾部(7)開有徑向槽(10)，形成有彈性的瓣片。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第一個標準件(1)的配合孔(3)和第二個標準件(6)的尾部(7)的外表面做成重合的圓柱形。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第一個標準件(1)的配合孔(3)和第二個標準件(6)尾部(7)的外表面做成重合的圓錐形。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第一個標準件(1)的配合孔(3)做成圓柱形，而第二個標準件(6)尾部(7)的外表面做成圓錐形。
10.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于當圓錐是正錐體時，圓錐的斜度選為小于1∶10;當圓錐是倒錐度體時，斜度選為小于1∶100。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于標準件(1與6)的配合表面及螺旋付(8、9)的配合表面的滑動摩擦系數(shù)不大于0.12。
全文摘要
本發(fā)明涉及機械制造業(yè)。本發(fā)明的標準連接裝置具有安裝成能在第一個標準件(1)內(nèi)和第二個標準件的螺孔(8)內(nèi)軸向移動和轉(zhuǎn)動的螺桿(9)。按照本發(fā)明，螺旋副—螺桿(9)和螺孔(8)做成錐形，而尾部(7)做成有彈性的，并且尾部(7)至少有一段截面的外徑不小于第一個標準件(1)的配合孔(3)的直徑。
文檔編號B23B31/11GK1045848SQ9010140
公開日1990年10月3日 申請日期1990年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月10日
發(fā)明者尼古拉·伊萬羅維奇·切普里維, 吉那狄亞·米哈依羅維奇·特斯科萬, 萊維·普特羅維奇·科茲特索維, 格里高里·依索福羅維奇·普尼克索夫維奇 申請人:尼古拉·伊萬羅維奇·切普里維