专利名称:主轴的刀具夹紧和顶出机构的利记博彩app
本发明关于机床主轴上夹紧和顶出标准刀柄的机构。
本发明特别适用于传统的刀柄，即那些被美国国家标准协会(ANSI)采用的标准刀柄，用于自动机床上的被分类为ANSI标准B5，TC45的。这些刀柄都有一个退拔柄，以便置于机床主轴端相配合的退拔孔中。退拔的大头端连着切削刀具用来加工工件，而在刀柄的小头端或尾端，轴向伸出一个夹紧头。
各种各样的机构曾被设计来配合这个夹紧头以便把刀柄夹紧在主轴中，例如，在美国专利4，347，753号中公开了一种装在拉杆端的弹簧夹头，用来抱住刀具端部的夹紧头。弹簧夹头被向内夹紧把夹紧头锁在弹簧头中同时把刀柄拉进主轴。用来锁紧弹簧夹头和把刀柄紧紧地拉进主轴孔中的力是由装在主轴中的一叠贝氏弹簧产生的。弹簧夹头的放松是靠液压力压缩贝氏弹簧来使弹簧夹头放开的。
然而，先有技术的夹紧系统要求在主轴中装相当复杂的机构，并需要在主轴上开一个轴向通孔以及其他困难的加工作业。本发明取消了所需的通过整个主轴的中心孔，同时把刀柄锁紧在主轴上时也不需要传统的穿过主轴中心的拉杆。而本发明的夹紧和顶出机构被布置在围绕主轴的外部但在主轴套和套组合件内。
本发明的改进了的夹紧和顶出机构允许主轴被做成实心结构，提高制造效率增加操作稳定。整个组合非常紧凑，当主轴装入套中以后，它只占主轴和套之间很小的空间。因此，在支承主轴的主轴箱中只需要很小的附加空间来安置本发明的机构。此外，由于它的独特布局，本机构操作时只有一小部分的力是作用在主轴承上的，这样就降低了整个主轴组合的维修需要而增加了它的寿命。
本发明的其他优点在于因为本装置不穿过主轴的中心孔，所以在主轴尾端没有操作机构。这就允许整个主轴箱可做成最小的尺寸使它具有简洁和流线型的设计以改善机床的外观。
此外，这种布局中，重复作用在夹紧头上把刀柄拉进主轴并使它夹紧在主轴中的力经常和夹紧头同心，即使夹紧头和刀柄以及主轴是不同心的。
本发明的改进了的刀具夹紧和顶出机构特别适用于自动机床中采用的标准刀柄。这些刀柄有一个退拔柄用来放置于机床主轴端相配的孔中。它们都有一个轴向向后伸出的夹紧头。本发明的夹紧机构包括一组锁紧销，径向地穿过主轴，这组销中的几个被主轴可滑动地支持着，并且在同一平面中，所以当它们被向内地推向主轴轴心时，它们和刀柄上夹紧头的内表面啮合把整个刀柄向内拉进主轴孔。
一组放松销，结构类似于锁紧销，也径向可滑动地穿过主轴。这些放松销也都同样地被置于一个平面中，但这个平面和包含锁紧销的平面沿着主轴轴向错开。这些放松销被这样布置，当它们被向内推向主轴轴心时，它们和夹紧头的外侧啮合，把刀柄从主轴套中往外推，把刀柄顶出。
锁紧销和放松销都由圆柱凸轮所促动，圆柱凸轮包围在主轴上并可沿主轴外表面轴向地滑动。圆柱凸轮被多个弹簧加压，方向是使凸轮啮合这些锁紧销的内侧，把它们向内推向主轴轴心，和刀柄上的夹紧头啮合从而把它拉进主轴孔并把它夹紧以便进行机械加工。另一方面，用气压或液把凸轮反方向推动，顶着弹簧压力使锁紧销放松而脱出与夹紧头的啮合，并和放松销啮合而把它们向内推向主轴轴心进而和夹紧头的外侧啮合而把刀柄推向外，把它从主轴中顶出来。圆柱凸轮和主轴能相对浮动，所以当它把力传给销时，它就被销移到和夹紧头同心的位置，所以传给夹紧头的力和夹紧头是同心的，即使夹紧头和主轴不同心。
本发明的上述的及其他的目的，通过下面结合附图对本说明书中示例性装置的详细叙述会进一步明确。
图1是通过实现本发明特点的机床主轴组合中心的断面图;
图2是沿图1中2-2线的断面图;
图3是沿图1中3-3线的断面图;
图4是部分详细断面图，显示刀柄的夹紧头正被顶出主轴。
现在特别注意图1，显示了一种能用于加工中心的主轴组合，此加工中心备有换刀机构能够换刀，这里用10来表示该刀具。刀具10通常包括一个退拔柄11，它适于放入主轴15端部的相配的退拔孔12中。刀具10包括从柄11的小头端轴向伸出的夹紧头16，它配合主轴15中的适当机构使刀具10被夹紧在孔12中或把工具10自孔12中顶出。刀具10的另一端则备有刃部17，刃部跟着主轴15一起旋转以加工工件。
主轴15是被支承于主轴套20中，套20可滑动地装在主轴箱中(未图示)。主轴套20被可滑动地支持在主轴箱中可作轴向运动，如众所周知的那样，使主轴15带同它的刀具10作轴向运动，靠近或离开被加工的工件。
主轴15被一对减摩轴承22在其前端和一个适当的轴承(未图示)在其另一端，可旋转地支持于主轴套20中。轴承螺母23拧在主轴15的螺纹上使轴承22定位。最前面的轴承22的外圈顶住平隔圈25的凸缘24，平隔圈25则顶住被布置于主轴套20中适当环形槽中的环形弹簧圈26。螺母23备有内凸缘27，用来顶住第二个轴承22的内圈。因此，当一个轴承22的外圈顶住凸缘24，而另一个轴承的内圈顶住凸缘27时，拧紧螺母23就能调节两个轴承的予加载荷。
把刀具10锁紧在主轴15中是通过三个锁紧销30来完成的，锁紧销30可滑动地放在各孔31中，各孔31绕着主轴15以均匀的间隔径向地延伸。三个锁紧销30被置于同一平面中，此平面和主轴轴心垂直，图3中可清楚看出。同样地，三个放松销35被可滑动地置于各孔36中，各孔36绕着主轴15以均匀的间隔径向地延伸穿入主轴。三个放松销35被置于一个也垂直于主轴轴心的平面中，但此平面和锁紧销30的平面错开。
如图1中清楚所示，夹紧头16是一个回转体，它的内环表面向下退拔而形成截头锥37，而夹紧头16的上部则向上退拔而形成截头锥38。锁紧销30被置于其位置上，所以当刀具10被完全坐进主轴的退拔孔12中时，锁紧销30的向内运动将啮合夹紧头16的环形退拔表面37并产生一个强大的向上力于刀具10上，将它紧紧拉进孔12并把它锁紧在此位置上。另一方面，放松销35被置于一个平面中，所以当它们被向内推时，它们啮合夹紧头16的环形退拔表面38，产生一个力把刀具10从主轴孔12中顶出。
锁紧销30和放松销35各自被凸轮环40促动而进入它们的锁紧和放松工位，凸轮环40有圆柱形的外形并包围着主轴如图1所示。凸轮环40被装在主轴15外面可相对于主轴作轴向滑动。它也可以相对于主轴作浮动，因而当它对销加压力时，销就调节凸轮环40的中心，使它和夹紧头16同心。因此，通过锁紧销30加到夹紧头16上把刀具10拉进主轴并将之锁紧的力，经常和夹紧头16同心，即使夹紧头在通常情况下和退拔柄11以及主轴15是不同心的，凸轮环40包括两个径向相对的阶级孔含有一个小直径的孔41和一个同心的大直径孔42。
轴承螺母23包括两个螺孔43用以接纳螺柱44的螺纹端。两个螺柱44穿过凸轮环40的小直径孔41，螺柱41的上端有法兰45，法兰45被置于大孔42中。大孔42和小直径孔41之间形成肩胛46，肩胛46和法兰45接触以限止凸轮环40向上的运动。
凸轮环40的内表面上有一个断面呈三角形的环形缺口50，用来配合锁紧销30和放松销35。这样，当凸轮环40在它行程的上极限时，如图1所示，缺口50对准放松销35。因此这些销子能进入缺口中而和环形表面38脱离啮合。然而，当发生这情况时，锁紧销30的端头被凸轮环40的内径啮合而把销向内推入，和环形退拔表面37啮合，把刀具10紧紧地拉入主轴的孔12并把它锁紧于此。
另一方面，当凸轮环40被向下移到它的行程的下极限时，如图4所示，缺口所形成的空间移到和锁紧销30对准，所以锁紧销30可以进入缺口50而放松刀具10的夹紧头16。然而，凸轮环40的内径现在啮合着放松销35的端头，把它们向内推向主轴15的轴心，进而啮合夹紧头16的环形退拔表面38，对夹紧头16加压力，把刀具10推出主轴的退拔孔12而顶出刀具。
凸轮环40被多个置于凸轮环40壁上各盲孔52内的压簧51压向行程的上极限。各盲孔52平行于凸轮环40的轴心向纵向延伸，并沿着环形凸轮环40分隔布置。在轴承螺母23的壁上设有相配的盲孔53，以收纳从孔52伸出来的弹簧51的端头。
凸轮环40被气压或液压从相反方向促动以把刀具10从主轴15中松出。为此，一个有阶级直径的传动套55被置于主轴15和主轴套20之间的环形空间中，套55包括一个环形肩56，用来和弹簧圈57顶接以保持套的定位如图1所示。套55的上端的外径小于主轴套20的内径，形成环形通道60用以和主轴套20壁上形成的腔室61相通。
套55的下端有一个缩小的内径，它包围着但并不接触着主轴15，套55同时也有一个缩小的外径来与主轴套20的内壁相配以组成一个环形缸62，用来收容环形活塞65。因此，从腔室61进入通道60的液压作用在活塞65的端部推着它向下，如图1所见，使得它的端头66顶住凸轮环40的端头，使凸轮环40抵抗弹簧51的压力而移到图4所示位置。
当通道60中的液压被解除后，活塞65就被卷簧67推回到它原来的位置如图1所示，卷簧67被置于由活塞65的缩小直径部分和主轴套20的内壁所形成的环状空间中。弹簧67的一端顶在由活塞的缩小直径部分形成的肩胛68上，而另一端顶在放在主轴套20内壁上环形槽中的弹簧圈69上。在活塞65的外壁备有适当的密封环70，而活塞65的内径备有密封环71，以防止泄漏。
因此可以明白，弹簧51的作用是把凸轮环40保持在它的行程的上极限以促动锁紧销30把刀具10夹紧在主轴15的孔12中。当需要放松刀具时，液压被加入通道60以促动活塞65把凸轮环40推下到图4所示位置，使刀具10从主轴15的退拔孔12中放松并被顶出。当通道60中的气压或液压被解除后，弹簧67把活塞65推回到它的原来位置，这样，由于弹簧51的作用，使得凸轮环40回到它的原来位置如图1所示。
上面对图示实施例所作的对本发明示例性的详细解释，可以明白所提供的改良的刀具夹紧和顶出机构是适用于机床的主轴，它可以方便地装在主轴和支持它的主轴套之间的环形空间中。本发明的改进了的夹紧和顶出机构结构简单，但非常实用。
虽然本发明的图示实施例被相当详细地为了公开实施例结构而作了解释，要明白是所述的工具只是为了示例，而本发明的创意可以被做成其他的结构形式而不偏离后面权利要求
中所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于主轴的刀具夹紧和顶出机构，它有一个轴向的孔用来收容刀具，刀具有一个向后伸出的夹紧头，上有锁紧表面(37)和顶出表面(38)，至少一个锁紧销(30)相对于主轴径向可滑动地装成可被推动而啮合该锁紧表面，以把刀具紧紧地夹紧在主轴的孔中，至少一个放松销(35)相对于主轴径向可滑动地装成可啮合该顶出表面而把刀具从主轴中顶出，其特征为，有一圆柱凸轮(40)围绕在主轴外周可以同心地滑动，可选择地把该锁紧销和该锁紧表面啮合而把刀具夹紧在主轴中，或者把该锁紧销和该锁紧表面脱离啮合而使该放松销和该顶出表面啮合，使刀具从主轴中顶出，弹簧装置(51)用来把该圆柱凸轮往一个方向压，使该锁紧销和夹紧头上的该锁紧表面啮合，还包括环形活塞和缸机构(62，65)，同心地置于围绕主轴的外周靠近该圆柱凸轮，还有装置连接着用来促动该活塞和缸机构以移动该圆柱凸轮，从而放松该锁紧销并促动该放松销，从而把刀具由主轴中顶出。
2.如权利要求
1中的刀具夹紧和顶出构构，其特征为，该圆柱凸轮和主轮能相对浮动，所以它能被该锁紧销移到和夹紧头对准，因此加在夹紧头上的力将经常保持同心，即使夹紧头和主轴是不同心的。
3.如权利要求
1中的刀具夹紧和顶出机构，其特征为，有多个该锁紧销分隔布置在围绕该主轴的平面中，此平面垂直于主轴的轴心，还有多个放松销分隔布置在围绕主轴的平面中，此平面垂直于主轴的轴心但是和包含该锁紧销的平面错开。
4.如权利要求
3中的刀具夹紧和顶出构构，其特征为，该锁紧表面是一个形成于夹紧头上的环形退拔表面，用以被该锁紧销啮合而把刀具锁紧在主轴的孔中，该顶出表面是一个形成于夹紧头上的环形退拔表面，用以被该放松销啮合而把刀具由主轴孔中顶出。
专利摘要
机床主轴上夹紧或顶出刀具的机构，适用于有轴向后伸夹紧头的标准刀柄。用一组径向穿入主轴的在同一平面中的锁紧销啮合夹紧头的内侧把刀柄夹紧在主轴中。一组同样结构的放松销在另一平面中径向穿入主轴而啮合夹紧头的外侧把刀柄从主轴中顶出。圆柱凸轮可滑动地围绕主轴被气压或液压轴向推动。当圆柱凸轮移向一方推动锁紧销向内锁紧刀柄的夹紧头。圆柱凸轮移向另一方就放松锁紧销促动放松销向内啮合夹紧头外侧把刀柄由主轴中顶出。
文档编号B23B31/26GK86105286SQ86105286
公开日1987年2月25日 申请日期1986年8月9日
发明者肯尼斯·A·沃勒曼 申请人:肯尼斯·A·沃勒曼导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan