專利名稱：離心力輔助的刀具夾緊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將刀具裝置夾緊在主軸中的刀具夾緊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于進(jìn)行金屬切削工藝?yán)玢@削或銑削的機(jī)床必須根據(jù)所執(zhí)行 的加工步驟頻繁更換刀具。為此在刀具主軸中設(shè)有相應(yīng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠快速而簡(jiǎn)單地取下刀具并重新夾緊另 一 刀具。實(shí)踐中對(duì)此類型的刀具夾緊系統(tǒng)提出了各種要求。 一方面如上 所述，必須能快速且簡(jiǎn)單地進(jìn)行換刀，也就是說(shuō)用很少的動(dòng)作就能 進(jìn)行換刀，以^更節(jié)省加工中的加工時(shí)間和費(fèi)用。另一方面，在換刀 之后必須仍能保持刀具此前預(yù)先進(jìn)行的校準(zhǔn)。毫無(wú)疑問(wèn)，在工作中 必須一直確保在主軸的整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍中將主軸扭矩傳遞到刀具上。特別是對(duì)于很小的銑削和鉆削刀具而言，當(dāng)前要求很大的切削 速度也就是快速進(jìn)給，以便能夠用很少的時(shí)間執(zhí)行所述加工步驟。 為了能夠在不使刀具受到高載荷的情況下提供所需的高切削速度， 必須使用非常高的轉(zhuǎn)速。對(duì)于快速旋轉(zhuǎn)的小刀具而言，通常使用圓錐形夾具來(lái)夾緊所述 刀具。但是這種夾具存在以下問(wèn)題，在轉(zhuǎn)速增加的過(guò)程中，所述夾 具的夾緊力由于離心力的作用而減少。這一效應(yīng)可以通過(guò)增加刀具 在主軸中的拉力來(lái)抵消，因?yàn)殡S著拉力的增加，沿著徑向作用的夾 緊力也會(huì)由于夾具的圓錐形設(shè)計(jì)方式而增加。但是，較高的拉力只 能通過(guò)增大設(shè)置用于提供拉力的彈性組件來(lái)產(chǎn)生。其中所述彈性組 件通常由盤形彈簧組成。然而，所述彈性組件的增大破壞了軸的轉(zhuǎn) 子動(dòng)態(tài)特性并且很容易在主軸系統(tǒng)中引起失衡。由于所述兩種此消彼長(zhǎng)的效應(yīng)，當(dāng)前對(duì)于傳統(tǒng)的使用夾具的刀
具夾緊系統(tǒng)而言最高轉(zhuǎn)速在大約每分鐘300000轉(zhuǎn)。如果需要更高的 轉(zhuǎn)速，就必須求助于其它夾緊理念。為了減少離心力效應(yīng)，在現(xiàn)有 技術(shù)中已公開(kāi)了離心力輔助的刀具夾緊系統(tǒng)。
出版物US 3 625 528描述了這樣一種離心力輔助的刀具夾緊系 統(tǒng)。在所述刀具夾緊系統(tǒng)中，刀柄被插入圓錐形夾具中并且通過(guò)螺 絲擰進(jìn)主軸外殼中來(lái)預(yù)緊，使得刀柄不會(huì)從夾具中掉落，所述螺絲 將夾具壓緊在刀柄上?，F(xiàn)有技術(shù)的刀具夾緊系統(tǒng)具有支承在斜面上 的鎖止元件。在主軸旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，所述鎖止元件由于離心力的作 用向外運(yùn)動(dòng)并且沿著所述斜面向著主軸內(nèi)腔滑動(dòng)。因此，作用的離 心力一部分轉(zhuǎn)化成拉力。由于夾具的圓錐形造型，軸向拉力在刀柄 上又轉(zhuǎn)變成徑向向里，使得通過(guò)所述的可能的力傳遞最終使離心力 至少部分徑向向里地作用在刀柄上并且由此增加了夾緊力。
但是，所述已知的刀具夾緊系統(tǒng)由很多單個(gè)部件組成并且容易 受到轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)干擾或失衡的影響。此外，需要工具來(lái)旋擰所述預(yù)緊 螺絲和使所述預(yù)緊力起作用或消除所述預(yù)緊力。由此，只有借助另 外的工具例如螺絲刀才能進(jìn)行換刀。
此外，已知的通過(guò)螺絲從外部將夾具壓緊在 一 起的預(yù)緊系統(tǒng)不 僅將夾具壓緊在一起，而且使所述夾具在夾具圓錐形部分中可能很 容易從其相對(duì)支承面松開(kāi)。因此在啟動(dòng)主軸時(shí)必須首先達(dá)到一定的 轉(zhuǎn)速以便提供足夠的離心力，所述離心力將刀具拉緊使得重新與所 述圓錐形面接觸并且?jiàn)A緊力得以增加。但是在所述很小轉(zhuǎn)速情況下， 所述離心力隨后毫無(wú)阻礙地抵消所述預(yù)緊力，使得刀柄可能再次松 開(kāi)。
因此需要一種刀具夾緊系統(tǒng)，其可用于高轉(zhuǎn)速情況下、對(duì)于各 種轉(zhuǎn)速都能提供足夠的夾緊力，具有很高的動(dòng)平衡品質(zhì)并且能實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單而快速的換刀。

發(fā)明內(nèi)容
由此，根據(jù)本發(fā)明提供了一種具有權(quán)利要求1所述特征的刀具 夾緊系統(tǒng)。
用于將刀具裝置夾緊在主軸中的根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)包 括內(nèi)圓錐件、彈性構(gòu)件、夾具和多個(gè)離心力元件，所述彈性構(gòu)件受 到軸向支承，所述夾具通過(guò)其圓錐形擴(kuò)張端部支承在所述內(nèi)圓錐件 上并且與所述彈性構(gòu)件軸向相連，所述多個(gè)離心力元件分別支承在 相應(yīng)的斜面上，使得由主軸旋轉(zhuǎn)引起的徑向向外作用在離心力元件
作用在刀具裝置上，其中所述彈性構(gòu)件具有軸向作用的可預(yù)緊的彈 性部分，以提供一通過(guò)夾具徑向向里地作用在刀具裝置上的預(yù)緊力。
其中，術(shù)語(yǔ)"軸向"和"徑向"相對(duì)于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而言， 從而"軸向"應(yīng)理解為平行于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的方向，并且"徑向" 應(yīng)理解為垂直于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。
在本說(shuō)明書(shū)中使用的方向表述"向著刀具裝置"和"向著主軸 外部"在圖1的實(shí)施例中指的是向左，方向表述"向著主軸內(nèi)部" 在圖1的實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于向右。
此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，彈性部分是彈性構(gòu)件的一部分，也就是 說(shuō)彈性部分通過(guò)彈性構(gòu)件的相應(yīng)造型和材料選擇而形成并且與彈性 構(gòu)4牛成為一體。
通過(guò)離心力元件實(shí)現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速增加時(shí)將徑向向外作用在離心 力元件上的力(離心力)至少部分地轉(zhuǎn)變成沿著軸向并且作用在彈 性構(gòu)件上。因?yàn)閺椥詷?gòu)件與夾具軸向聯(lián)接，所以也將沿著軸向的力 傳遞到夾具上從而提高了拉力。因?yàn)閵A具通過(guò)其圓錐形擴(kuò)張的端部 又支承在內(nèi)圓錐件上，所述軸向力至少部分地徑向向里偏轉(zhuǎn)并由此 增加夾緊力。隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，夾具的夾緊力也由此提高并且 確保更可靠地夾緊所述刀具裝置。
根據(jù)本發(fā)明，所述彈性構(gòu)件具有彈性部分，其中所述彈性構(gòu)件 受到軸向支承，以便提供牢固的軸向支座來(lái)壓緊或擴(kuò)張所述彈性構(gòu)件。
其中，在一種實(shí)施方式中，所述彈性構(gòu)件通過(guò)其彈性部分支承 在所述主軸上。
通過(guò)所述彈性部分可以將所述刀具裝置預(yù)夾緊在刀具夾緊系統(tǒng) 中。在主軸靜止時(shí)所述預(yù)夾緊力將刀具裝置保持在刀具夾緊系統(tǒng)中。 彈性構(gòu)件的沿軸向作用的彈性部分根據(jù)本發(fā)明在軸向作用。因此， 所述彈性力與換向后的離心力的軸向力線平行并且相同指向地作 用。此外，夾具通過(guò)其圓錐形擴(kuò)張的端部支承在所述內(nèi)圓錐件上。 通過(guò)這樣的方式確保在每一時(shí)刻至少有預(yù)夾緊力徑向向里地作用在 刀具裝置上，使得刀具裝置絕不會(huì)從刀具夾緊系統(tǒng)中掉落。
因?yàn)樗鰪椥圆糠质撬鰪椥詷?gòu)件的 一 部分，所以沒(méi)有分開(kāi)的 彈性組件，這提供了較高的拉力。通過(guò)這種方式使刀具夾緊系統(tǒng)達(dá) 到很高的動(dòng)平衡品質(zhì)。此外，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，單個(gè)部件的數(shù) 量顯著減少，這同樣對(duì)動(dòng)平衡品質(zhì)的提高有幫助。
此外，通過(guò)使用帶有彈性部分的彈性構(gòu)件，不再需要通過(guò)可旋 緊的螺絲或以類似方式提供預(yù)緊力。因此在無(wú)需另外的工具例如螺 絲刀的情況下就能進(jìn)行換刀。
在一種實(shí)施方式中，所述離心力元件是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置的球。如 下所述，所述球特別適合作為離心力元件，因?yàn)榈毒邐A緊系統(tǒng)可以 通過(guò)所述球簡(jiǎn)單地組裝起來(lái)。
在根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，彈性構(gòu)件具有凹槽，所述凹 槽沿著圓周方向支承所述離心力元件。
其中所述斜面可以形成在 一 與主軸牢固連接的插件中，彈性構(gòu)件沿 著圓周方向相對(duì)所述主軸固定并且由此受到支承而不可旋轉(zhuǎn)。
可以在彈性構(gòu)件中設(shè)置從徑向內(nèi)側(cè)支承所述離心力元件的彈性體。
通過(guò)所述彈性體防止了離心力元件或球向里掉落。此外，通過(guò) 所述彈性元件從徑向內(nèi)側(cè)彈性支承所述球，使得可以將所述球徑向向里地壓入一定尺寸，如下所述這有助于簡(jiǎn)單換刀。
在一種實(shí)施方式中，夾具與彈性構(gòu)件旋緊，以便提供夾具和彈 性構(gòu)件的軸向聯(lián)接。
借助所述旋緊，以簡(jiǎn)單的方式在所述夾具和彈性構(gòu)件之間提供 軸向聯(lián)接。此外，借助所述旋緊調(diào)整所述彈性構(gòu)件相對(duì)于所述夾具 的軸向位置。因此所述彈性構(gòu)件的彈性部分通過(guò)所述旋緊運(yùn)動(dòng)預(yù)緊。 通過(guò)這一方式，可以以特別簡(jiǎn)單的方式調(diào)節(jié)所述預(yù)緊力。
可以設(shè)置一壓緊件與所述彈性構(gòu)件軸向聯(lián)接，所述壓緊件通過(guò) 一壓緊面分別支承在離心力元件的與 一 相應(yīng)斜面相對(duì)端部上。不言
借助能夠旋緊到所述彈性構(gòu)件的遠(yuǎn)離刀具的端部上的所述壓緊 件，所述球以與所述斜面相對(duì)的 一 側(cè)無(wú)間隙地支承在所述壓緊件的 壓緊面上。可以使所述壓緊面傾斜，使得所述壓緊面的徑向外端向 對(duì)應(yīng)的斜面傾斜。
由于所述斜面和所述壓緊面通過(guò)其徑向外端相對(duì)彼此傾斜，在
橫截面上形成假想的V,其中V的支腳的交點(diǎn)位于徑向外側(cè)。
通過(guò)這樣的方式可以使得所述球的由離心力引起的徑向運(yùn)動(dòng)在
行程關(guān)系或力關(guān)系可以通過(guò)所述斜面和所述壓緊面的傾斜角度來(lái)調(diào) 節(jié)。此外，為了調(diào)節(jié)所述軸向力，可以改變球或離心力元件的數(shù)量、 離心力元件的質(zhì)量、離心力元件到旋轉(zhuǎn)軸線的距離和球直徑。
通過(guò)沿著軸向壓緊所述壓緊件，由此由于斜面和壓緊面的傾斜 使得所述離心力元件或所述球徑向向里地運(yùn)動(dòng)到所述彈性元件中， 由此實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單換刀，以下將更詳細(xì)地描述。
此外，可以提供一種換刀裝置，所述換刀裝置能夠沿著軸向向 著刀具裝置對(duì)所述彈性構(gòu)件或所述壓緊件施加壓力。
因此，借助所述換刀裝置可以使彈性構(gòu)件向著刀具裝置或向著 主軸外部運(yùn)動(dòng)。通過(guò)所述斜面和所述壓緊件的壓緊面將所述離心力 元件或所述球壓入所述彈性元件中 一 定量，使得離心力元件可以向著刀具裝置軸向運(yùn)動(dòng)一定量。其中所述彈性構(gòu)件的彈性部分被壓在 一起，并且通過(guò)彈性部分沿著軸向施加的預(yù)緊力被消除。此時(shí)也沒(méi) 有力徑向向里地作用在所述刀具裝置上，使得可以容易地將所述刀 具裝置從所述夾具拔出。
不言自明的是，所述刀具夾緊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得所述彈性構(gòu)件借 助換刀裝置不僅可以運(yùn)動(dòng)至使所述彈性部分的預(yù)緊力清除，而且可 以越過(guò)所述界點(diǎn)向著刀具裝置作軸向運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，夾具的 圓錐形擴(kuò)張部分從所述內(nèi)圓錐件松開(kāi)并且例如從主軸突出。通過(guò)這
樣的方式提供了一種視覺(jué)指示，刀具裝置可以從夾具拉出。根據(jù)刀 具裝置在夾具中的匹配設(shè)計(jì)方式，可以通過(guò)耗費(fèi)很輕的力就將所述 刀具裝置拔出或所述刀具可以自行從所述夾具中掉落。
所述彈性構(gòu)件可以具有沿著圓周方向延伸的槽來(lái)提供彈'性部分。
在另 一 種實(shí)施方式中，可以使得所述彈性構(gòu)件部分地具有波浪 形橫截面來(lái)提供彈性部分。
此外，可以想到任何其它構(gòu)型來(lái)提供軸向彈性。
通過(guò)上述兩種方案，可以以特別簡(jiǎn)單的方式在所述彈性構(gòu)件中 提供彈性部分。因此，所述彈性構(gòu)件在彈性部分的區(qū)域中獲得沿著 軸向的一定彈性并且由此能夠儲(chǔ)存一定量的彈性能量。
可以對(duì)所述夾具進(jìn)行軸向開(kāi)縫，以便為夾具提供沿著徑向的彈性。
通過(guò)這樣的方式確保了所述夾具在其圓錐形擴(kuò)張的端部可以沿 著徑向運(yùn)動(dòng)足夠的量，而不會(huì)損壞夾具。
可以使得所述內(nèi)圓錐件與主軸形成一體，并且所述斜面形成在 與主軸牢固相連的插件上。
作為替代方式，也可以將所述內(nèi)圓錐件構(gòu)造成插件并且所述斜 面直接形成在所述主軸上?？梢允瓜鄳?yīng)的斜面通過(guò)鉆孔或銑削形成 在所述插件或主軸中，所述斜面在圓周上對(duì)稱分布。鉆孔的數(shù)量對(duì) 應(yīng)于裝入的球。所述鉆孔的直徑至少對(duì)應(yīng)于相應(yīng)球的各自直徑。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方式由說(shuō)明書(shū)和附圖給出。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述和以下有待描述的特征不僅能以分別給出的結(jié)合使用，而且也可以以其它結(jié)合或單獨(dú)使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明通過(guò)附圖中的實(shí)施例示意性示出并且以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的剖視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的剖視圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)的剖視圖，以及在實(shí)踐 中如何應(yīng)用。所述刀具夾緊系統(tǒng)用于將刀具裝置8夾緊在主軸1中。所述主 軸1通過(guò)電動(dòng)轉(zhuǎn)子9驅(qū)動(dòng)，不言自明的是也可以使用任何其它的適 當(dāng)驅(qū)動(dòng)方式。為了描述所述刀具夾緊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，下面首先描述如何將所述 刀具系統(tǒng)組裝到所述主軸1中。首先將彈性構(gòu)件2推入所述主軸1中，使得彈性部分14支承在 所述主軸上。隨后將彈性元件6推入所述彈性構(gòu)件2中。現(xiàn)將刀具裝置8插 入夾具3中并且將由所述夾具3和所述刀具裝置8組成的組件推入 所述彈性構(gòu)件2中并與其旋緊。通過(guò)將所述夾具3和所迷彈性構(gòu)件2旋緊，首先使夾具3的圓 錐形擴(kuò)張部與內(nèi)圓錐件7接觸。當(dāng)繼續(xù)旋緊時(shí)，彈性構(gòu)件2的彈性 部分14被張緊并且通過(guò)所述彈性部分14提供拉力。如果現(xiàn)在結(jié)束所述旋緊，那么迄今建立的裝置被彈性構(gòu)件2的彈性部分14沿著軸向張緊，因?yàn)樗鰪椥詷?gòu)件2的彈性部分14牢固地支承在主軸1上。 夾具3的圓錐形擴(kuò)張端部壓靠在所述內(nèi)圓錐件上，并且由于內(nèi)圓錐 件7或夾具3圓錐的傾斜，通過(guò)夾具3在刀具裝置8上作用徑向向 里的力，從而將所述刀具裝置8牢固地夾緊在所述夾具3中。其中，夾緊力的大小通過(guò)夾具3旋緊入所述彈性構(gòu)件2中的程 度和/或在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)內(nèi)圓錐件7或夾具3圓錐相對(duì)于主軸1的旋轉(zhuǎn) 軸線的傾斜角度來(lái)調(diào)節(jié)。所述刀具裝置8現(xiàn)在已經(jīng)夾緊在所述刀具夾緊系統(tǒng)中。這樣得 到的刀具夾緊系統(tǒng)的位置也可以稱為零位。在所述零位中，只有一通過(guò)彈性部分14沿著軸向施加的力起作 用，所述力經(jīng)過(guò)所述內(nèi)圓錐件7和所述夾具的圓錐形端部至少部分 徑向向里地指向所述刀具裝置。此外，設(shè)置一與主軸1牢固相連的插件15。在所述插件15中， 沿著圓周方向設(shè)有多個(gè)對(duì)稱的傾斜孔。所述孔構(gòu)成用于離心力元件 或球4的斜面11?，F(xiàn)經(jīng)過(guò)背離所述刀具裝置8的一側(cè)將球4引入每 個(gè)孔中，直到所述球4支承在處于彈性構(gòu)件2的凹槽13中的彈性元 件6上?，F(xiàn)將一壓緊件5旋緊在彈性構(gòu)件2的遠(yuǎn)離刀具的端部上， 直到所述壓緊件5與所述球4接觸。適當(dāng)?shù)妮o助裝置例如螺絲鉗用 于將壓緊件5擰在彈性構(gòu)件2上對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。最后組裝電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子9和換刀裝置10。所述刀具夾緊系統(tǒng)現(xiàn)被組裝在一起并且準(zhǔn)備就緒。不言自明的是也可以首先在不將刀具裝置8設(shè)置在夾具3中的 情況下將夾具3旋緊入所述彈性構(gòu)件2中。但是，將帶有處于夾具3 中的刀具裝置8的夾具3旋緊通常具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在組裝時(shí)就能 調(diào)節(jié)所述預(yù)緊力。如果已知所述夾具3必須旋緊入所述彈性構(gòu)件2 中的量，那么夾具3的組裝在沒(méi)有刀具裝置8的情況下也能順利進(jìn) 行。現(xiàn)在如果在工作過(guò)程中主軸1在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)位，那么作用在球4上的離心力就會(huì)增加。所述球4分別徑向向外運(yùn)動(dòng)并且沿著斜面11 和壓緊面12不僅徑向向外滑動(dòng)，而且例外根據(jù)斜面11的角度位置 也沿著軸向滑動(dòng)。所述球4由此作用在壓緊件5的壓緊面12上，所 述壓緊件5因此也被沿著軸向壓緊在主軸內(nèi)部中。由于壓緊件5與 彈性構(gòu)件2旋緊起到軸向聯(lián)接的作用，彈性構(gòu)件2也被沿著軸向壓 在主軸內(nèi)部。
其中，應(yīng)當(dāng)注意到，對(duì)彈性構(gòu)件2的凹槽13進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得所 述凹槽13只在圓周方向上與球4接觸，這只是為了防止彈性構(gòu)件2 在主軸中轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述彈性構(gòu)件2又與所述夾具3旋緊在一起，從而將彈性構(gòu)件 2的軸向運(yùn)動(dòng)傳遞到夾具3上。而所述夾具3以其圓錐形擴(kuò)張的端部 支承在所述內(nèi)圓錐件7上，從而在此作用有一徑向向里的力并且將 夾具3壓靠在刀具裝置8上，從而通過(guò)夾具3將刀具裝置8夾緊的 力增力口 。
在該位置中應(yīng)當(dāng)注意到，以上對(duì)單個(gè)部件運(yùn)動(dòng)的描述用于明晰 刀具夾緊系統(tǒng)中的力傳遞。如果夾具3的圓錐形擴(kuò)張的端部本身已 經(jīng)與所述內(nèi)圓錐件7接觸，那么所述夾具3、彈性構(gòu)件2、壓緊件5 或球4通常不可以沿著徑向向著主軸內(nèi)部運(yùn)動(dòng)(也就是圖1中向右)。 但是，在這樣的情況下，相應(yīng)的力隨后繼續(xù)沿著所述方向作用在各 連接位置上。
通過(guò)所述刀具夾緊系統(tǒng)以上述方式確保作用在刀具裝置8上的 夾緊力不會(huì)由于轉(zhuǎn)速增加而減少。此外，通過(guò)^求4傳遞到所述彈性 構(gòu)件2上的力沿著軸向向著相同方向(向著主軸內(nèi)部)起到同彈性 部分4的軸向預(yù)緊力一樣的作用。通過(guò)這樣的方式確保了徑向向里 地作用在所述刀具裝置8上的預(yù)緊力不會(huì)降低。此外，所述夾具3 的圓錐形擴(kuò)張的端部一直與內(nèi)圓錐件7接觸。
因?yàn)椴考?shù)量很少以及形狀配合式旋緊，所以不必使用另外的 小緊固件，例如螺絲或螺栓，根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)擁有很高 的動(dòng)平衡品質(zhì)并且在高轉(zhuǎn)速時(shí)也具有優(yōu)良的動(dòng)平衡品質(zhì)。如果在主軸工作過(guò)程中必須更換刀具裝置8,那么首先使所述 主軸1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在球4上不再有離心力作用并且刀具夾緊系統(tǒng)回到其零位中。此時(shí)在刀具裝置8上只作用有通過(guò)彈性部分14產(chǎn)生的 預(yù)緊力?，F(xiàn)借助換刀裝置IO沿著軸向向著刀具裝置8在彈性構(gòu)件2上施 加壓力。所述壓緊件5的壓緊面12傾斜，從而與所述斜面11 一起 作用將球4壓入彈性元件6中一定量，整個(gè)彈性構(gòu)件2可以以這種 方式軸向向著主軸外部(也就是圖1中向左)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)彈性部分 14產(chǎn)生的預(yù)緊力由此而消除。夾具3的圓錐形端部可以從內(nèi)圓錐件 7松開(kāi)。當(dāng)前在夾具裝置8上不再有徑向力作用，從而可以簡(jiǎn)單更換所 述刀具裝置8。如果將新刀具裝置8插入夾具3中并且不再通過(guò)換刀裝置10在 所述彈性構(gòu)件2上施加壓力，那么所述彈性部分14使所述刀具夾緊 系統(tǒng)回復(fù)到其零位并且刀具裝置8通過(guò)預(yù)緊力夾緊在夾具3中。可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的壓力系統(tǒng)以所述方式實(shí)現(xiàn)刀具裝置8的更 換。無(wú)需輔助裝置或工具例如螺絲刀來(lái)更換刀具裝置8。在插入新刀 具裝置8之后仍可保持主軸的校準(zhǔn)和平衡。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)的第二實(shí)施方式。與圖l中所示的實(shí)施方式不同，所述內(nèi)圓錐件7被構(gòu)造成插件 并且適合與主軸1相連。所述斜面11又一體地直接構(gòu)造在所述主軸 1上。在安裝時(shí)，從刀具側(cè)引入所述彈性構(gòu)件2，隨后將內(nèi)圓錐件7 與主軸1相連。余下的組裝和操作過(guò)程同在圖1中所示的實(shí)施方式 一樣或者以技術(shù)人員可想到的方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上述根據(jù)本發(fā)明的刀具夾緊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了很高的動(dòng)平衡品 質(zhì)。刀具裝置8的更換簡(jiǎn)單且不需要輔助裝置。此外，提供了可靠 的夾緊力，所述夾緊力在任一轉(zhuǎn)速下至少作用在刀具裝置8上，使 得刀具裝置8 —直被可靠地夾緊。在轉(zhuǎn)速很高時(shí)，刀具裝置8通過(guò)離心力輔助的夾緊方式一直可靠地固定，使得主軸動(dòng)量完全傳遞到 刀具裝置8上。由于構(gòu)件的數(shù)量很少，所以在最高轉(zhuǎn)速時(shí)也仍然能 獲得系統(tǒng)的動(dòng)平衡品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種用于將刀具裝置(8)夾緊在主軸(1)中的刀具夾緊系統(tǒng)，其具有內(nèi)圓錐件(7)；彈性構(gòu)件(2)，其受到軸向支承；夾具(3)，其通過(guò)圓錐形擴(kuò)張端部支承在所述內(nèi)圓錐件(7)上并且與所述彈性構(gòu)件(2)軸向聯(lián)接；多個(gè)離心力元件(4)，其分別支承在相應(yīng)的斜面(11)上，由所述主軸(1)的旋轉(zhuǎn)引起的徑向向外作用在所述離心力元件(4)上的力軸向地作用在所述彈性構(gòu)件(2)上，并且通過(guò)所述夾具(3)徑向向里地作用在所述刀具裝置(8)上；其中，所述彈性構(gòu)件(2)具有軸向作用的可預(yù)緊的彈性部分(14)，以提供一經(jīng)過(guò)所述夾具(3)徑向向里地作用在所述刀具裝置(8)上的預(yù)緊力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中，所述離心力元 件(4 )是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地設(shè)置的球(4 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中，所述彈性 構(gòu)件(2 )具有凹槽，所述凹槽沿著圓周方向支承所述離心力元件(4 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 在所述彈性構(gòu)件(2)中設(shè)有彈性體(6)，所述彈性體(6)徑向內(nèi) 側(cè)地支承所述離心力元件(4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 所述夾具(3)與所述彈性構(gòu)件(2)旋緊提供軸向聯(lián)接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 壓緊件(5)與所述彈性構(gòu)件(2)軸向聯(lián)接，通過(guò)壓緊面(12)分 別支承在離心力元件(4)的與相應(yīng)斜面(11)相對(duì)的端部上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中，所述壓緊面(12 ) 傾斜，使得所述壓緊面(12)的徑向外側(cè)端部向相應(yīng)的斜面(11)傾斜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 備有一換刀裝置(10)，所述換刀裝置(10)能夠軸向向著刀具裝 置在所述彈性構(gòu)件(2)或所述壓緊件(5)上施加壓力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 所述彈性構(gòu)件(2)具有沿著圓周方向延伸的槽，以提供彈性部分(14)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 所述夾具(3)被軸向開(kāi)縫，以便給所述夾具(3)提供沿著徑向的彈性。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 所述內(nèi)圓錐件(7 )與所述主軸(1 )構(gòu)造成一體，并且所述斜面(11 ) 構(gòu)造在一與所述主軸(1)牢固連接的插件(15)上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中， 所述內(nèi)圓錐件(7)與所述主軸(1)牢固地相連，并且所述斜面(11) 例如借助鉆孔或銑削直接構(gòu)造在所述主軸(1)中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的刀具夾緊系統(tǒng)，其中，相應(yīng)的斜面 (11)被構(gòu)造成所述插件(15)中的鉆孔，其中所述鉆孔的直徑至少對(duì)應(yīng)于所述球(4)的各自直徑，從而與所述凹槽(13) —起提供 用于防止所述彈性構(gòu)件(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離心力輔助的刀具夾緊系統(tǒng)，尤其是用于將刀具裝置夾緊在主軸中的刀具夾緊系統(tǒng)，其具有內(nèi)圓錐件、彈性構(gòu)件、夾具和多個(gè)離心力元件，所述彈性構(gòu)件受到軸向支承，所述夾具通過(guò)圓錐形擴(kuò)張端部支承在所述內(nèi)圓錐件上并且與所述彈性構(gòu)件軸向聯(lián)接，所述多個(gè)離心力元件分別支承在相應(yīng)的斜面上，使得由所述主軸的旋轉(zhuǎn)引起的徑向向外作用在所述離心力元件上的力轉(zhuǎn)變成軸向地作用在所述彈性構(gòu)件上，并且通過(guò)所述夾具徑向向里地作用在所述刀具裝置上，其中，所述彈性構(gòu)件具有軸向作用的可預(yù)緊的彈性部分，以提供一經(jīng)過(guò)所述夾具徑向向里地作用在所述刀具裝置上的預(yù)緊力。
文檔編號(hào)B23Q3/00GK101327566SQ20081013028
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者S·斯科爾 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾股份公司