專利名稱:刀夾的制作方法
本發(fā)明涉及一種如同夾頭一樣用于連接到諸如鉆床、銑床、車(chē)床、輕型電動(dòng)或氣動(dòng)加工機(jī)械或手鉆等旋轉(zhuǎn)機(jī)器上的刀夾。尤其涉及一種裝有差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的雙爪夾頭的改型。
如何把鉆頭或銑刀夾緊到被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀夾或夾頭上的問(wèn)題已通過(guò)采用具有代表性的所謂三爪夾頭而取得了解決。在三爪夾頭中，其三個(gè)夾爪沿圓周方向隔開(kāi)排列，互成120°弧度。這種夾頭最簡(jiǎn)單的形式是夾頭上有一個(gè)帶錐形內(nèi)表面的夾頭體，用以支承夾爪并為夾爪定向，借助彈簧，夾爪在圓周方向得以保持隔開(kāi)。夾頭體可以用螺紋連接到驅(qū)動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)軸也就與各夾爪的端部相接觸。當(dāng)夾頭體擰入驅(qū)動(dòng)軸上時(shí)，沿軸向推動(dòng)夾爪，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作。由于夾頭體呈錐形，故這一運(yùn)動(dòng)導(dǎo)出一個(gè)徑向分力，從而提供所需的夾緊力。這種夾頭雖然比較便宜，但是精度不高，對(duì)刀具的夾緊力也不大。
通常使用的另一種型式夾頭是齒輪傳動(dòng)的三爪夾頭，這種夾頭在設(shè)計(jì)上解決了前一種夾頭結(jié)構(gòu)中的主要問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置在夾頭體內(nèi)的槽孔精確地控制夾爪和在夾爪上的齒的運(yùn)動(dòng)，而夾爪上的齒與安裝在夾頭體上的由螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪相嚙合。雖然這一結(jié)構(gòu)的精度高，并且具有足夠的夾緊力，可是它由相當(dāng)數(shù)量的精密零件組成，因此生產(chǎn)成本比較高。
盡管齒輪傳動(dòng)三爪夾頭的成本高，但業(yè)已證明，由于它具有自動(dòng)對(duì)中的性能，并且精度高，夾緊力大，因此對(duì)于鉆床來(lái)說(shuō)，它還是一種普通使用的結(jié)構(gòu)?？墒?，在該專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)還研制了能自動(dòng)對(duì)中的雙爪夾緊裝置，其中之一即是一種差動(dòng)螺桿裝置或一種既帶左螺紋又帶右螺紋的手動(dòng)螺桿裝置。這種裝置已用在虎鉗和各種結(jié)構(gòu)的刀夾上。貝內(nèi)特(Bennett)和達(dá)爾澤爾(Dalltell)的美國(guó)專利31148(1861年)敘述了一種差動(dòng)螺桿在雙爪刀夾上的使用情況，而巴特勒(Butler)美國(guó)專利253581(1882年)公開(kāi)了一種用于手提式虎鉗上的類似機(jī)構(gòu)。韋克利(Wakely)的美國(guó)專利314087(1885年)公開(kāi)了一種用在模具或螺紋接套夾頭上的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)，而特勞特(Trout)和奧特利普(ortlip)美國(guó)專利318222(1885年)和弗蘆格(pflugh)的美國(guó)專利913912(1909年)把這種機(jī)構(gòu)應(yīng)用于管子與管螺紋工具的對(duì)中上。在沃納(Werner)的美國(guó)專利920797(1909年)、哈博德(Harbord)的美國(guó)專利1361577(1920年)和羅(Rowe)等人的美國(guó)專利4208045(1980年)中，公開(kāi)了一種差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)在各種臺(tái)式虎鉗中的使用情況。
巴恩斯(Barnes)的美國(guó)專利335009(1886年)公開(kāi)了一種連接在雙爪同心夾頭或偏心夾頭上的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)。與某種上述現(xiàn)有技術(shù)的專利申請(qǐng)一樣，巴恩斯專利公開(kāi)了一個(gè)夾爪帶V形面，而另一夾爪是平的，因此對(duì)刀柄提供了三點(diǎn)接觸。
雖然現(xiàn)有技術(shù)已公開(kāi)了許多用于虎鉗、刀夾和夾頭上的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)，但沒(méi)有一種方案能在成本比較低的前提下對(duì)所需要的精度和夾緊能力加以綜合考慮。
本發(fā)明所提出的課題是要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低而又具有和齒輪傳動(dòng)三爪夾頭一樣的對(duì)中精度和夾緊能力的雙爪型刀夾。這一課題通過(guò)以下方法已取得了解決，即采用一種鑄造的、或用金屬或塑料制造的夾頭體，夾頭體內(nèi)有由一個(gè)橫向通道形成的槽孔和一個(gè)軸向通道，在橫向通道上裝有一個(gè)可調(diào)整的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)，以便使一個(gè)拼合的夾爪和一個(gè)加工成平面的夾爪協(xié)調(diào)動(dòng)作，刀具提供剛性好的精密對(duì)中位置。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，我們提供了一種刀夾，這種刀夾包括一個(gè)大體上呈圓柱形的刀夾體在刀體的一端制有一個(gè)貫穿刀夾體和可供安裝工具用的軸向通孔，在貫通刀夾體、橫穿過(guò)軸向孔的通道上形成槽孔，槽孔的中心線與刀夾體的中心線相交，并在槽孔內(nèi)還有一個(gè)采用差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的雙爪夾頭，其特征在于，差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)有一對(duì)分開(kāi)而又成對(duì)合加工的砧座，砧座的外表面與槽孔的內(nèi)表面滑配合，砧座的夾緊面與平行于刀夾體中心線而又垂直于槽孔中心線的平面成15°～75°角，成對(duì)合加工的砧座帶有第一種螺距的內(nèi)螺紋，差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)有一個(gè)差動(dòng)螺桿，螺桿的一端有一個(gè)帶有第一種螺距的外螺紋的夾爪，與之相反的另一端有一個(gè)螺桿體，螺桿體上帶有由第二種螺距形成的外螺紋，上述第一種螺距的外螺紋與砧座上第一種螺距的內(nèi)螺紋相配合，上述第二種螺距的外螺紋與固定在刀夾體上螺母的第二種螺距的內(nèi)螺紋相配合，差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的砧座部分和夾爪部分的關(guān)系是這樣的當(dāng)差動(dòng)螺桿相對(duì)于固定螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)定位于圓柱形刀夾體軸向孔內(nèi)的刀具便形成三點(diǎn)夾緊接觸，該三點(diǎn)接觸中的兩點(diǎn)由砧座的夾緊面提供，而第三點(diǎn)由差動(dòng)螺桿一端的夾爪面提供。
平面夾爪最好是在差動(dòng)螺桿的端部加工出來(lái)，或者把一塊單獨(dú)可取下的夾爪塊嵌到差動(dòng)螺桿上，以便盡可能提高夾緊扭矩。
本發(fā)明的另一些目的及其優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面對(duì)說(shuō)明書(shū)及附圖的詳細(xì)描述將變得更為清楚，其中圖1是本發(fā)明刀夾的立體圖。
圖2是本發(fā)明刀夾的部件分解圖。
圖3是沿圖1上3-3線剖切的刀夾縱向剖視放大圖。
圖4是沿圖3上4-4線剖切的貫通差動(dòng)螺桿的刀夾橫向剖視圖。
圖5是沿圖3上5-5線剖切的刀夾縱向剖視圖。
圖6是沿圖4上6-6線剖切的刀夾縱向局部剖視圖，表示出差動(dòng)螺桿上的平面夾爪。
圖7是本發(fā)明另一種型式刀夾的側(cè)視圖。
圖8是沿圖7上8-8線剖切的另一種型式刀夾的橫向剖視放大圖。
圖9是沿圖7上9-9線剖切的另一種型式刀夾的縱向剖視放大圖。
圖10是該刀夾的縱向剖視圖，表示出形成于差動(dòng)螺桿上的夾爪面。
圖11是帶各種平面結(jié)構(gòu)刀夾的夾緊扭矩與刀夾的滑動(dòng)扭矩之間的關(guān)系曲線圖。
現(xiàn)在參看各圖，特別是圖1、圖2和圖3。本發(fā)明刀夾10包括有一個(gè)通常呈圓柱形的刀夾體12，刀夾體內(nèi)有帶內(nèi)螺紋的安裝孔14，安裝孔14的大小是按一組標(biāo)準(zhǔn)尺寸選定的，如直徑為3/8″時(shí)，每吋有24牙，或直徑為1/2″時(shí)，每吋有20牙，因此刀夾10可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床或手搖工具的驅(qū)動(dòng)軸上。另一方面，安裝孔14也可以加工成標(biāo)準(zhǔn)錐孔，以便和帶錐形驅(qū)動(dòng)軸的機(jī)床相配。
刀夾體12最好是用諸如填充玻璃的尼龍等模制材料制造，以便盡可能減輕重量和降低生產(chǎn)成本。圖1～圖6表示了這種最佳的刀夾結(jié)構(gòu)，刀夾帶有模制的刀夾體，其上有連接到套筒上的螺母。圖7～圖10表示了另一種型式的刀夾10，其上帶有壓鑄成或金屬加工成的刀夾體，刀夾體上有連接到套筒上的螺母。另一方面，也可以用粘結(jié)或焊接的方法把螺母固接在由摸制材料制成的刀夾體上。
在刀夾體12的里面成形的槽孔，用以導(dǎo)向及定位夾爪，它是由一個(gè)從橫向貫通刀夾體12的多邊形通道16形成的，其結(jié)構(gòu)清楚地表示在圖2和圖5中。通道16最好是做成六邊形，不過(guò)其他多邊如八邊形等也可以使用。刀夾體12內(nèi)有軸向孔18，孔端超越多邊形通道16，終止在錐形段20處(圖5)。一個(gè)比軸向孔18孔徑小的孔22(圖5)使安裝孔14和軸向孔18的錐形段連通。于刀夾體12上制出圖2和圖3所示的平面24，它與多邊形通道16的中心線垂直，并從刀夾體12上與安裝孔14相反的一端，向裝差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的多邊形通道16的邊緣口延伸，差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)下面將再詳述。
參看圖2和圖3，一個(gè)通常呈圓柱形的金屬套筒26壓配或粘固到刀夾體12上，套筒26的筒壁上制造出平面28，該平面設(shè)在多邊形通道16的中心線上緊貼著刀夾體12的平面24，平面28有孔30，該孔與多邊形通道的中心線對(duì)中。帶有外凸肩34和上唇凸緣36的螺母32尺寸做成與孔30相配并牢固地卡在該孔中，例如，可用擠壓、沖擠、焊接或旋壓等方法把唇凸緣36與套筒26的平面28壓合。螺母32帶有板手槽38，以便使以下將描述的把螺母32固定于孔30中之前能對(duì)刀夾10進(jìn)行調(diào)整。
差動(dòng)螺桿組件40(見(jiàn)圖2)包括有桿體42和夾爪44，在差動(dòng)螺桿40的桿體42上加工有外螺紋40，與螺母32的內(nèi)螺紋48相嚙合，在差動(dòng)螺桿40的軸線方向上加工有板手孔50，以供合適的扳手放入，扳手孔最好是六方孔，其尺寸大小應(yīng)能使標(biāo)準(zhǔn)的Allen扳手(即六方孔螺釘頭用扳手-譯注)插入，不過(guò)，也可以采用其他的扳手孔形式，如用方孔或改錐槽等。
從圖4中可以清楚地看到，差動(dòng)螺桿40的夾爪部分44最好在軸向加工出孔52，孔52的周邊最好有唇邊54，孔52的底端56最好呈錐形，以作為夾爪件58的支座。與孔52的底端56接觸的夾爪件58的內(nèi)側(cè)表面60是一個(gè)旋轉(zhuǎn)形的表面，最好由一球面部分組成。由于孔52的底端56和夾爪件58的內(nèi)側(cè)表面60這兩者的形狀具有明顯的差別，因此其接觸區(qū)是一道直徑較小的狹窄環(huán)帶。夾爪件58放在差動(dòng)螺桿40的孔52內(nèi)，然后對(duì)唇邊54(假如沒(méi)有唇邊54，就對(duì)螺桿的端部)進(jìn)行推壓、擠壓或采用其他能產(chǎn)生向內(nèi)變形的方法，以便把夾爪件58浮動(dòng)地保持在孔52內(nèi)。每當(dāng)夾爪件58的外表面受力作用時(shí)，夾爪件58的內(nèi)側(cè)曲面60總能靠在差動(dòng)螺桿40的錐形底面56上自動(dòng)定中。這種夾爪件除了具有自動(dòng)定中的性能外，其優(yōu)越之處還在于夾爪件與差動(dòng)螺桿是分開(kāi)的，因此，正如下面要詳細(xì)論述的那樣，這兩個(gè)零件對(duì)強(qiáng)度、韌性和硬度都各有不同的要求，兩件分開(kāi)即能把摩擦損失減至最小。
一對(duì)砧座68和70做成彼此成對(duì)合加工，并將槽孔加工成多邊形通道16，如圖2～圖5所示，圖中的多邊形通道是六邊形的，每一個(gè)砧座68和70上均有外表面68a、68b和70a、70b(圖5)，這些表面與由多邊形通道16相應(yīng)的表面組成的槽孔作滑動(dòng)配合。此外，還提供了對(duì)準(zhǔn)裝置，使砧座68和70能保持相互對(duì)準(zhǔn)。例如，這一裝置可以是在每個(gè)砧座(68和70)上制出凸邊70C(圖4)，凸邊分別與砧座70和68上與其相配的槽70d嚙合，以防止砧座68和70產(chǎn)生軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另一種對(duì)準(zhǔn)裝置表示在圖8上，這一裝置上帶有一個(gè)或一個(gè)以上的鍵69，放置在砧座68和70上成對(duì)合加工的槽68e和70e內(nèi)。砧座68和70內(nèi)切有內(nèi)螺紋72和74，與差動(dòng)螺桿40上的外螺紋76相配。差動(dòng)螺桿40上的螺紋46和76的螺距是經(jīng)選定的，以使由夾爪58、砧座68和70夾緊的專用刀具78(圖5)或刀具79(圖8)的軸桿不管其直徑大小如何，都能牢牢地被夾持住。具有代表性的刀具是專用刀具、鉆頭、鉸刀和安裝好的砂輪桿等。
下面將敘述螺紋46和76的螺距選擇。如果差動(dòng)螺桿的螺紋46是右螺紋，則最好差動(dòng)螺桿40在固定螺母32內(nèi)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，能使差動(dòng)螺桿40及與其連接在一起的夾爪58向刀夾10的中心線(如圖3所示的水平軸線)移動(dòng);如果差動(dòng)螺桿40的螺紋76也是右螺紋，則差動(dòng)螺桿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，會(huì)引起在多邊形通道16內(nèi)的砧座68和70上的夾緊面80和82(圖4)向刀夾10的中心線滑移，正如圖4中清楚地看到的那樣，夾緊面80和82與垂直于差動(dòng)螺桿40軸線的平面形成一定的角度α，選定螺紋46和76的螺距時(shí)要滿足以下公式(螺距76)/(螺距46) ＝ 1/(COSα) +1式中，螺距46是螺紋46的螺距，螺距76是螺紋76的螺距。可以知道，當(dāng)角度α趨近于0°時(shí)，COSα趨近于1，因此，螺紋76的螺距與螺紋46的螺距之比趨近于2?？墒?，根據(jù)本發(fā)明的規(guī)定，角度α必須大于0°。角度α可在15°～75°之間選擇，為了限制側(cè)向推力，最好大約取30°～60°。
從圖4中尤其可以看到，角度α的一個(gè)作用是能產(chǎn)生一個(gè)垂直于砧座68和70運(yùn)動(dòng)方向的力，這個(gè)力使砧座68和70壓緊在由多邊形通道16形成的槽孔內(nèi)，從而把砧座鎖定在刀夾10的刀夾體12上;角度α的另一個(gè)作用是通過(guò)砧座68、70和夾爪58對(duì)刀具提供三點(diǎn)接觸，在機(jī)床工作時(shí)，能有效地夾緊刀具。如圖4和圖5所示多邊形通道16、砧座68、70和帶夾爪58的差動(dòng)螺桿40都是做成對(duì)稱形的，各力相互平衡，因此，不管刀具79的直徑大小如何均能保持對(duì)中。此外，當(dāng)擰緊差動(dòng)螺桿40時(shí)，消除了所有間隙，刀夾變成了一個(gè)整體的剛性組件。因?yàn)橛啥噙呅瓮ǖ?6各個(gè)表面形成的槽孔是對(duì)稱的，因此，當(dāng)施加擰緊力或夾緊力時(shí)，砧座68和70能剛性地保持在與多邊形通道16的中心線對(duì)中的位置上。同樣，由砧座68和70上的夾緊面80和82的這種角度配置，以及夾爪58所具有的自動(dòng)定中性能，都能使刀夾10所夾緊的刀具79精確地垂直于多邊形通道16的中心線。
對(duì)刀夾的工作要求在于刀具79和刀夾10要同軸。在本發(fā)明中這一要求由刀夾制造和裝配的工序來(lái)達(dá)到。首先，刀夾體12由鑄造模制或機(jī)械加工達(dá)到所需的形狀并在刀夾體內(nèi)加工出軸向孔18、22和橫向多邊形通道16。再組裝螺母32、差動(dòng)螺桿40(連同夾爪58)和砧座68、70(見(jiàn)圖4)，并把此組件安裝到多邊形通道16的槽孔內(nèi)。其次，把套筒26套壓到刀夾體12上，然后把專用刀具78(圖3和圖5)插入刀夾體12內(nèi)，專用刀具78上帶有導(dǎo)向軸78a和同軸體部分78b，78a和78b的尺寸能緊密地分別裝配入軸向孔18和22內(nèi)，因此可以斷定專用刀具78與孔18和22是同軸的。然后，擰緊差動(dòng)螺桿40，使砧座68、70和夾爪58牢固地夾緊專用刀具78，再調(diào)整螺母32，使其凸肩34(見(jiàn)圖3和圖4)與套筒26接觸，而上唇凸緣36穿過(guò)套筒26的孔30伸出，最后對(duì)上唇凸緣進(jìn)行擠壓，或采用其他變形的方法或焊接方法，把螺母32牢牢地永久固定在套筒26上。
然后，把夾固著專用刀具78的刀夾10裝卡到車(chē)床或臥式鏜床上，在其上鏜孔和攻絲制作出帶螺紋的安裝孔14。可以看到，這種生產(chǎn)工序保證了當(dāng)?shù)秺A10通過(guò)帶有內(nèi)螺紋的安裝孔14裝配到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸上時(shí)(圖中未示)，刀夾10內(nèi)的夾緊的刀具79將與驅(qū)動(dòng)軸保持很小公差的同軸度。
圖7至圖10公開(kāi)了刀夾的另一種結(jié)構(gòu)型式，在這種刀夾中，其刀頭體的結(jié)構(gòu)是，螺母能粘固在刀夾體上，正如下面要詳細(xì)敘述的那樣，在這種結(jié)構(gòu)中，通常由金屬材料制就的刀夾體92能把螺母102裝入并限定在體內(nèi)，套筒132把通道100的兩端復(fù)蓋住，使刀夾的外觀光整無(wú)損。假如刀夾體92是用塑料制造的，則螺母102可以用超聲波焊接方法固定到刀夾體上。
特別是參看圖8和圖9，刀夾體92可以用棒料或鑄件進(jìn)行粗加工在刀夾體92內(nèi)首先加工出一端有錐形面96和小孔徑98的軸向孔94，然后在刀夾體92內(nèi)垂直于孔94處加工出由多邊形通道100，構(gòu)成的槽孔。多邊形通道100最好其橫截面是六邊形的，但是也可以做成例如八邊形的。螺母102的形狀最好是矩形，其尺寸加工成可滑配地裝入多邊形通道100內(nèi)，螺母102受通道100的周壁所限，可以防止轉(zhuǎn)動(dòng)。螺母102帶有內(nèi)螺紋104，與差動(dòng)螺桿110桿體108上的外螺紋106相配。差動(dòng)螺桿110夾爪部分114上的外螺紋112與砧座68和70上的內(nèi)螺紋72和74相配，砧座68和70在多邊形通道100內(nèi)滑移。每砧座68和70帶有夾緊面80和82，這兩個(gè)夾緊面與垂直于多邊形通道100的平面成一角度α，扳手插孔126(最好其橫截面呈六方形)設(shè)置在差動(dòng)螺桿110的桿體108內(nèi)，以容適宜的工作扳手插入(圖中未示)。
可以采用與上述相似的方法調(diào)整各個(gè)部件，把專用刀具78裝入刀夾體92內(nèi)。專用刀具78上有導(dǎo)向軸78a和同軸體部分78b。78a和78b的尺寸分別能與孔94和98緊密配合。當(dāng)擰緊差動(dòng)螺桿110時(shí)，便能使砧座68和70與差動(dòng)螺桿110對(duì)準(zhǔn)。然后用焊接、沖擠或其他固定方法把螺母102固定到刀夾體92上，以便把夾緊面80、82、差動(dòng)螺桿110、刀具78的軸桿和刀夾體92之間的正確關(guān)系永久固定下來(lái)。然后，把夾緊在刀夾體92內(nèi)的專用刀具78裝卡在車(chē)床或臥式鏜床上，對(duì)刀夾體92進(jìn)行精加工到最終尺寸。在加工過(guò)程中，在刀夾體92上與裝專用工具78相對(duì)的另一端上加工出螺紋安裝孔130。
然后把套筒132套壓入刀夾體92上，得出刀夾最終的外形，除了留下板手插孔126的過(guò)孔外，多邊形通道100的開(kāi)孔端均被蓋住。
差動(dòng)螺桿110上螺紋106和112的螺距與砧座68、70上夾緊面80、82的角度α之間的關(guān)系可結(jié)合圖1～圖6的說(shuō)明弄清楚。盡管在圖8～10中表示了一種差動(dòng)螺桿和夾爪的裝配結(jié)構(gòu)，但也可以采用圖2～6所示裝配結(jié)構(gòu)。采用圖4所示的凸邊70C和槽70d結(jié)構(gòu)或采用圖8所示的鍵69和槽68e，70e結(jié)構(gòu)，均可以防止砧座68和70在軸向?qū)Σ粶?zhǔn)。
顯然，把刀具和刀夾軸線間的偏心和振擺降至最小是一個(gè)高質(zhì)量的刀夾所希望達(dá)到和必須具備的性能。這些偏心和振擺可能來(lái)自螺桿螺紋和其他零件的加工公差以及各運(yùn)動(dòng)件之間必不可少的間隙。對(duì)本文所述及的刀夾來(lái)說(shuō)，可要求偏心量不超過(guò)0.0075英寸。標(biāo)準(zhǔn)的齒輪傳動(dòng)三爪夾頭能夠達(dá)到這一偏心量，但是至今已知的雙爪夾頭，如前面引敘過(guò)的巴恩斯的美國(guó)專利335009申請(qǐng)都不能達(dá)到這一公差值因?yàn)檫€沒(méi)有一種裝置能補(bǔ)償螺紋加工公差和運(yùn)動(dòng)件之間的間隙。此外，如象巴恩斯的美國(guó)專利335009等所敘述的夾頭，由于在結(jié)構(gòu)上存在固有的間隙和必需的間隙，故其剛度有限。這種配合松動(dòng)的情況會(huì)導(dǎo)致磨損、精度低和過(guò)早失效。根據(jù)本發(fā)明，采用一種既簡(jiǎn)單又價(jià)廉的雙爪夾頭，能夠達(dá)到齒輪傳動(dòng)三爪夾頭所具有的偏心公差、剛性、耐久性和夾緊能力。
刀夾的另一個(gè)重要特性是滑動(dòng)扭矩，這一扭矩可由已知的夾緊扭矩產(chǎn)生，滑動(dòng)扭矩是一種可以用如磅-寸等單位測(cè)定的扭矩，這一扭矩會(huì)引起刀具滑動(dòng)或相對(duì)于刀夾轉(zhuǎn)動(dòng)。夾緊扭矩也可以用如磅-寸等單位測(cè)定，這一扭矩是由扳手夾緊刀夾的夾爪時(shí)施加的。對(duì)于用在機(jī)床或手動(dòng)工具上的刀夾來(lái)說(shuō)，其夾緊扭矩是由小型夾緊扳手用手施加的，其最大的實(shí)際扭矩約120磅-寸，對(duì)這一夾緊扭矩，希望盡可能轉(zhuǎn)化為最大的許用滑動(dòng)扭矩。一般來(lái)說(shuō)，滑動(dòng)扭矩只是夾緊扭矩的某些部分，還有一部分夾緊扭矩消耗在夾緊過(guò)程中機(jī)構(gòu)內(nèi)部的摩擦損失上。
已知，兩個(gè)彼此相對(duì)滑動(dòng)的零件之間的最大摩擦力是作用于相互壓貼的滑動(dòng)面上的正壓力的函數(shù)，也是兩滑動(dòng)面間摩擦系數(shù)的函數(shù)，在本結(jié)構(gòu)為三點(diǎn)接觸的情況下，接觸面是刀具79的刀柄，通常這是碳鋼制的鉆桿。這三點(diǎn)接觸是由夾爪和砧座形成的。由于對(duì)差動(dòng)螺桿的螺紋部分有韌性和強(qiáng)度的要求，其硬度應(yīng)限制在大約RC39～43。為了在不增加夾緊扭矩的情況下增加滑動(dòng)扭矩，本發(fā)明結(jié)構(gòu)把夾緊操作中的摩擦損失減至最小。要做到這一點(diǎn)，一種方法是設(shè)計(jì)好差動(dòng)螺桿110(圖8)，當(dāng)進(jìn)行夾緊操作時(shí)，允許其有一定限度的彈性變形。為達(dá)到這一點(diǎn)，在差動(dòng)螺桿的與刀具接合的面上，裝有一個(gè)或兩個(gè)環(huán)形凸圈116和118。在差動(dòng)螺桿40與刀具接合的面上，使用一個(gè)浮動(dòng)安裝于其上的可分離夾爪58，該夾爪可在其中轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1至圖6中所描述的情況一樣，夾爪能被淬硬，以增加其工作表面的耐用度。這樣，由于在差動(dòng)螺桿40上制有錐形面，在夾爪58上帶有球面，因此只在靠近差動(dòng)螺桿中心線處形成一個(gè)有限的接觸區(qū)，故當(dāng)夾緊時(shí)，差動(dòng)螺桿40和夾爪58之間比夾爪58和刀具79之間容易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于提供了可分離的夾爪，故可以對(duì)夾爪進(jìn)行淬硬，使之達(dá)到硬度RC54～58，從而提高夾爪工作面的耐用度。
這另一種結(jié)構(gòu)刀夾的使用效果表示在圖11中，這是一幅關(guān)系曲線圖，橫坐標(biāo)代表夾緊扭矩，單位為磅-寸;縱坐標(biāo)代表得出的滑動(dòng)扭矩，單位也是磅-寸。曲線84所表示的滑動(dòng)扭矩曲線是由一種，在螺桿上帶不可分離平面夾爪58的差動(dòng)螺桿結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。曲線88所表示的是經(jīng)改進(jìn)后，由圖8、圖9和圖10所示的環(huán)形凸圈116和118的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的滑動(dòng)扭矩曲線。曲線90表示又經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)的，由圖2～6所示結(jié)構(gòu)即差動(dòng)螺桿40上帶有可拆卸平工作面夾爪58的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的滑動(dòng)扭矩曲線。
以上所使用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)技術(shù)內(nèi)容是為便于敘述而用的，并不是限制性的。使用這些術(shù)語(yǔ)和表達(dá)方式無(wú)意排除說(shuō)明書(shū)或其中一部份中所敘述和表示的特征的技術(shù)等同物，但是仍可能在本發(fā)明范圍內(nèi)作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)刀夾，包括一個(gè)大體上呈圓柱形的刀夾體(10)，在刀體的一端制有一個(gè)貫穿刀夾體和可供安裝工具(14)用的軸向通孔；槽孔(16)設(shè)置在貫穿所述刀體，橫穿過(guò)所述的軸向孔的方向上，槽孔的中心線與所述的刀夾體的中心線相交；一個(gè)在所述的槽孔(16)內(nèi)的采用一個(gè)差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的雙爪夾，頭其特征在于，所述的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)有一對(duì)分開(kāi)而又成對(duì)合加工的砧座(68，70)，砧座上帶有可與所述的槽孔內(nèi)表面滑動(dòng)配合的外表面并還帶有成角度配置的夾緊面(80，82)，該夾緊面與平行于所述的刀夾體中心線而又垂直于所述的槽孔(16)中心線的平面成15°～75°角，所述的成對(duì)合加工的砧座上帶有由第一種螺距制成的內(nèi)螺紋，所述的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)上有螺桿(40)，螺桿的一端帶有由第一種螺距制成的外螺紋(76)的夾爪部分，螺桿另一端的桿體上有由第二種螺距制成的外螺紋(46)，所述的螺桿上的所述的第一種螺距外螺紋與所述的砧座上所述的第一種螺距的內(nèi)螺紋相配合，所述的螺桿上所述的第二種螺距的外螺紋與固定于所述的刀夾體上螺母的第二種螺距的內(nèi)螺紋相配合，所述的差動(dòng)螺桿機(jī)構(gòu)的所述的砧座部分和所述的夾爪部分之間的關(guān)系是這樣的當(dāng)所述的差動(dòng)螺桿相對(duì)于所述的固定螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)刀具(79)形成三點(diǎn)夾緊接觸，使刀具定位在所述的圓柱形刀夾體的軸向孔內(nèi)，所述的三個(gè)夾緊接觸點(diǎn)中的兩點(diǎn)由所述的砧座的夾緊面提供，第三點(diǎn)由所述的差動(dòng)螺桿一端上的夾爪面提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的刀夾，其特征在于，套筒(26或132)至少能套封所述的圓柱形刀夾體的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的刀夾，其特征在于，所述的套筒(132)是金屬制的并且所述的螺母固定到所述的金屬制的套筒上。
4.由上述各權(quán)利要求
的刀夾，其特征在于，裝置(69或70C)可以防止所述的砧座在與所述的槽孔中心線平行的方向上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的刀夾，其特征在于，所述的防止砧座發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置是每一所述的砧座上的凸邊(70C)，所述的砧座的凸邊彼此相互配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的刀夾，其特征在于，所述的防止砧座發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置至少有一個(gè)鍵(69)，該鍵合適地裝在所述的每一砧座上成對(duì)合加工的槽座(68e，70e)內(nèi)。
7.根據(jù)上述各權(quán)利要求
的刀夾，其特征在于，所述的夾爪面(114)與所述的差動(dòng)螺桿(110)是做成一體的并帶有一個(gè)垂直于所述的差動(dòng)螺桿中心線的平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1～6的刀夾，其特征在于，所述的差動(dòng)螺桿上的夾爪面與所述的差動(dòng)螺桿是做成一體的并且所述的夾爪面至少帶有一個(gè)環(huán)形凸圈(116或118)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1～6的刀夾，其特征在于，所述的差動(dòng)螺桿的一端有軸向孔，所述的夾爪件(58)上的夾爪面浮動(dòng)地設(shè)置在所述的軸向孔內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的刀夾，其特征在于，所述的軸向孔帶有錐形的底座面，底座面的錐尖在所述的差動(dòng)螺桿的中心線上，所述的夾爪件的一端是平面，另一端是球面，所述的球面端放入所述的軸向孔內(nèi)，與該孔的錐形底座相接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9的刀夾，其特征在于，所述的夾爪件的一個(gè)端面上至少有一個(gè)環(huán)形凸圈，該凸圈與所述的夾爪件同心，所述的夾爪件的另一端帶有旋轉(zhuǎn)形表面，該面壓貼在所述的軸向孔的錐形底座上。
12.根據(jù)上述各權(quán)利要求
的刀夾，其特征在于，角度α約在30°～60°之間。
專利摘要
一種雙爪刀夾，這種刀夾具有與齒輪傳動(dòng)三爪夾頭同樣的定中精變和夾緊能力。刀夾上有一個(gè)刀夾體(10)，體上帶有多邊形通道(16)構(gòu)成的槽孔，該槽孔與刀夾體的中心線垂直。一差動(dòng)螺桿(42，44)的一端配有螺母(32)，該螺母固定到刀夾體上；差動(dòng)螺桿的另一端(44)上帶有一對(duì)砧座(68、70)，差動(dòng)螺桿的一個(gè)面和砧座能沿著由多邊形通道構(gòu)成的槽孔方向作趨近刀夾中心線或離開(kāi)刀夾中心線的運(yùn)動(dòng)，從而提供刀具所需的夾緊力。
文檔編號(hào)B23B31/107GK86100469SQ86100469
公開(kāi)日1986年7月23日 申請(qǐng)日期1986年1月21日
發(fā)明者雷蒙德·諾爾·奎尼維爾, 哈里·哈米頓·梅尼, 肯尼思·哈羅德·希克勒 申請(qǐng)人:扎科布斯制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan