專利名稱：具有液壓操作膨脹機(jī)構(gòu)的液壓機(jī)械夾緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的液壓機(jī)械夾緊裝置。
背景技術(shù)：
人們知道有各種實(shí)施例的夾緊裝置，其一端用來裝在旋轉(zhuǎn)的或者也可以是非旋轉(zhuǎn)的機(jī)加設(shè)備上，例如鉆床、銑床、車床等，而另一端用來可拆卸地固定鏜孔車刀、工件、轉(zhuǎn)換元件、轂或類似物體、例如鉆頭、銑刀、圓盤鋸刀、砂輪等。
這種夾緊裝置可由心軸組成。通常這樣構(gòu)成這種已知的心軸，即利用機(jī)械裝置，例如鍵、花鍵或類似裝置，或通過熱壓連接，將可互換工具固定在心軸的旋轉(zhuǎn)方向并利用螺母或螺釘防止軸向移動(dòng)。這種機(jī)械鎖定裝置不會(huì)提供理想的精度和工具的圓周軌跡，并經(jīng)常難以達(dá)到理想的對中心，這又會(huì)引起不平衡，并由于該不平衡導(dǎo)致加工工具和機(jī)械加工設(shè)備發(fā)生振動(dòng)。另外還經(jīng)常難以松脫心軸與工具之間的連接，并且操作耗費(fèi)時(shí)間，特別是在利用熱壓連接安裝工具的情況下更是如此。
WO98/32562A1公開了一種具體為液壓夾緊襯套的心軸，其具有較薄的外壁，和在所述外壁內(nèi)部徑向四周圍延伸液壓介質(zhì)的間隙，該間隙充滿液壓介質(zhì)，當(dāng)增壓時(shí)，引起所述外壁徑向向外膨脹，并由此將工具對中并夾緊在夾緊體上。
WO98/32560A1公開了一種液壓機(jī)械式夾緊襯套形式的心軸，其包括與心軸構(gòu)成整體的套筒，所述套筒具有較薄的壁以及向套筒自由端稍微呈圓錐形的內(nèi)表面，夾緊襯套另外包括在套筒內(nèi)部可軸向移動(dòng)的活塞，并且該活塞具有與套筒內(nèi)表面相同的圓錐形形狀。為了實(shí)現(xiàn)活塞在套筒內(nèi)的移動(dòng)，所述套筒通過螺紋接套閉合于外端，這使有可能在套筒內(nèi)引入用于推動(dòng)活塞的液壓介質(zhì)，由此提供套筒的徑向膨脹，并將例如工具鎖定。
WO 97/13604A1公開了一種心軸，其由具有較薄的膨脹壁并具有軸向圓錐形內(nèi)表面的外套筒和與活塞連接的內(nèi)套筒構(gòu)成。內(nèi)套筒和外套筒具有相互作用的圓錐形表面，并且利用活塞使內(nèi)套筒朝一個(gè)方向軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)外套筒的徑向膨脹，而內(nèi)套筒朝另一方向軸向移動(dòng)造成解除而外套筒的徑向收縮。
除現(xiàn)有心軸具有上述問題/缺點(diǎn)以外，對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的心軸來說，抗彎曲的剛性也是一個(gè)共性問題。也就是說，當(dāng)采用強(qiáng)力工具時(shí)，由于機(jī)床工具固定件中抗彎曲的剛性太低可能引起振動(dòng)。而該振動(dòng)又會(huì)造成被所加工的表面粗糙。
因此需要這樣一種心軸，既便宜而又結(jié)構(gòu)簡單，并且同時(shí)具有高的抗彎曲剛性，使有可能用強(qiáng)力工具進(jìn)行精確地機(jī)械加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述問題的液壓機(jī)械夾緊裝置。
通過如在權(quán)利要求1中所述的液壓機(jī)械夾緊裝置來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
本發(fā)明提供一種液壓機(jī)械夾緊裝置，其一端設(shè)計(jì)成具有外包絡(luò)面的搖枕吊軸(mandrel pin)，其上可施加一個(gè)或多個(gè)工具。該搖枕吊軸包括外膨脹裝置，其外表面包括所述包絡(luò)面，并具有較薄的徑向膨脹壁和軸向的圓錐形內(nèi)表面，搖枕吊軸另外還包括中心銷，其外徑小于所述裝置的內(nèi)表面直徑，其中，在中心銷與膨脹裝置之間的空間，設(shè)有與活塞相連的中間裝置。通過液壓操作裝置可使中間裝置軸向移動(dòng)，其中，中間裝置和外膨脹裝置具有相互作用的圓錐形表面，當(dāng)中間裝置在一個(gè)方向軸向移動(dòng)時(shí)使外膨脹裝置徑向膨脹，而中間裝置在另一方向的軸向移動(dòng)由于外膨脹裝置(6)的徑向收縮引起松脫。
這樣具有以下優(yōu)點(diǎn)，即工具得到具有極佳對中和平衡的強(qiáng)力固定件，并同時(shí)該裝置提供直力的夾緊工具。另外還有如下優(yōu)點(diǎn)，即整個(gè)中心銷獲得受力，中心銷的整體結(jié)構(gòu)使能良好地接受扭矩，從而具有高度的抗彎曲剛性。
外膨脹裝置和/或中間裝置可由外套筒和/或中間套筒組成。這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)，即外膨脹裝置和/或中間裝置可具有均勻的包絡(luò)面。
液壓裝置可包括設(shè)在活塞一端的加壓室和活塞另一端的卸壓室。上述室均能用液壓介質(zhì)填充和加壓。這樣具有獲得簡化安裝和拆卸作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。
互相作用的圓錐形表面可具有自鎖的錐度。這樣具有在操作中可使壓力室減壓的優(yōu)點(diǎn)。
例如呈密封環(huán)形狀的密封裝置設(shè)在活塞與封閉活塞的室的筒形壁之間。這樣具有避免在活塞端面之間出現(xiàn)液壓用液體可能分流的優(yōu)點(diǎn)。
密封裝置還可設(shè)置在中心銷與中間套筒之間。這樣具有使所用的拆卸壓力小于安裝壓力的優(yōu)點(diǎn)。
夾緊裝置可大部分結(jié)合到用于裝在機(jī)加設(shè)備上的部件中。這樣具有能取得更加高的抗彎曲剛性的優(yōu)點(diǎn)。另外還具有使心軸得到小巧緊湊使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
夾緊裝置可具有從動(dòng)孔和/或從動(dòng)銷，用于連接工具上相應(yīng)的從動(dòng)銷和/或從動(dòng)孔。這樣具有獲得更加安全工具固定件的優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)通過典型實(shí)施例，并參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說明，其中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的心軸實(shí)施例。
圖2表示在本發(fā)明實(shí)施例中的壓力流。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的心軸可替換實(shí)施例。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的軸。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明部分剖開條件下的液壓機(jī)械心軸1。
圖中所示的心軸1包括例如呈V形凸緣形式的過渡部分3，用于連接在旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)加設(shè)備相應(yīng)圓錐形空腔內(nèi)的圓錐體4和用于可拆卸連接一個(gè)或多個(gè)工具2并將其固定在夾緊體5上的搖枕吊軸或夾緊體5。過渡部分3、圓錐體4和夾緊體5形成整體單元。
過渡部分3和圓錐體4是本技術(shù)領(lǐng)域的已知型式，因而無需詳細(xì)說明。圓錐體4適于被導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)機(jī)加設(shè)備，例如鉆床、車床、銑床或類似機(jī)床的相應(yīng)圓錐形空腔內(nèi)。當(dāng)然也能將圓錐體形成機(jī)加設(shè)備的整體件，因此僅是夾緊體構(gòu)成本裝置的發(fā)明部分。此在圖4中示出，該圖示出根據(jù)本發(fā)明具有完整夾緊體41的機(jī)床軸40。該圖還示出軸40通過軸頸連接在軸承42和43中。
為了使用可能將一個(gè)或多個(gè)工具2連接到心軸上，夾緊體構(gòu)成具有呈外套筒6形式的外膨脹裝置、呈中間套筒7形式的中間裝置以及中心銷8。
夾緊體還可構(gòu)造成使其包括室10，其中設(shè)置活塞9。活塞9通過以下方式與中間套筒7剛性地連接，例如焊接、制螺紋、軟焊、膠粘或其組合方式，例如制螺紋與膠粘組合。另一種方法是活塞9可構(gòu)成中間套筒7的整體件。
由于制造原因，夾緊體5由兩部分構(gòu)造是有利的，這兩部分相互連接采用以下方式，例如，焊接、制螺紋、軟焊，膠粘或其組合方式。這在圖1中用接頭20表示。
外套筒6具有較薄的壁，以使這些壁可能變形，特別是朝向工具2的壁徑向膨脹，從而將該工具夾緊到心軸上。將工具夾緊到外套筒6上不會(huì)使中間套筒7發(fā)生顯著的變形。外套筒6和中間套筒7具有互相作用的圓周錐形表面11，其錐度使得互相作用的圓錐形表面自鎖，即在加壓后，由于對圓錐形表面施加徑向壓力，使這些表面不能自身相互滑動(dòng)。
室10由活塞9和中間套筒7限定，以便形成兩個(gè)壓力室。在活塞9外端的第一壓力室12用于使活塞9并進(jìn)而使中間套筒7向內(nèi)，即朝夾緊方向移動(dòng)，從而經(jīng)由中間套筒7引起外套筒6膨脹，并因此夾緊工具2。在活塞9的內(nèi)端具有第二壓力室13，用于使活塞9并進(jìn)而使中間套筒7朝相反的方向移動(dòng)，從而松脫工具。設(shè)置壓力室12和13，以通過任何適合種類的液壓介質(zhì)進(jìn)行加壓。經(jīng)由第一連接部15和通道14到達(dá)第一壓力室12，經(jīng)由第二連接部16和通道17到達(dá)第二壓力室13。連接部15和16分別適當(dāng)?shù)剡B接到外部加壓泵(未示出)上。
當(dāng)要安裝工具2時(shí)，將工具2推到外套筒6上。此后，經(jīng)由壓力通道14，利用某一預(yù)定壓力的液壓介質(zhì)，從連接部15對室12加壓，在室12內(nèi)的壓力使活塞9，并由此也使中間套筒7朝鎖定方向，即向著過渡部分3移動(dòng)，因此使外套筒6的壁徑向膨脹，并將工具2對中且夾緊到膨脹的外套筒6上。由于圓錐形表面11是自鎖，因此夾緊接頭將沒有松脫的危險(xiǎn)。
當(dāng)松脫工具2時(shí)，經(jīng)由通道17從連接部16對壓力室13加壓，因此活塞9被壓向心軸的外端，致使外套筒6收縮并在松脫工具2的同時(shí)恢復(fù)其原始形狀。
在操作期間壓力室12和13不加壓，工具的夾緊是完全機(jī)械式的。僅在安裝和拆卸工具2期間進(jìn)行液壓加壓。
圖1中所示的心軸在夾緊體上可另外設(shè)有從動(dòng)孔(未示出)，從動(dòng)銷可與其嚙合，以達(dá)到工具從動(dòng)旋轉(zhuǎn)。另一種方法是工具可包括通孔，緊固螺釘可插入其中，并旋進(jìn)到凸緣的孔內(nèi)。還有一種方法是，夾緊體可設(shè)有從動(dòng)銷，用于與工具上相應(yīng)孔嚙合。
為了避免出現(xiàn)液壓用液體從一個(gè)壓力室分流到另一個(gè)壓力室，可將壓力室12和13彼此間密封，因?yàn)榉至饔质拱惭b/拆卸無法進(jìn)行。該密封由密封環(huán)18組成是有利的，其將活塞9與室的筒形外壁之間密封。
該裝置還可設(shè)有另一個(gè)密封環(huán)19，用于在中心銷8與中間套筒7之間密封，以避免液壓用液體在中間套筒7與中心銷8之間接觸面上泄漏。如圖1所示，優(yōu)選地將該密封環(huán)裝在中心銷8外端附近，以使在拆卸期間能用液壓用液體對中間套筒7與心軸銷8之間的接觸面進(jìn)行潤滑。這樣具有以下效果，即由于僅在拆卸期間能用液壓介質(zhì)對中間套筒7與中心銷8之間的接觸面進(jìn)行潤滑，因此在安裝期間中間套筒7與中心銷8之間的摩擦力高于拆卸期間它們之間的摩擦力，并且由于在拆卸期間中間銷對中心銷的摩擦力小于其在安裝期間的摩擦力，因此在拆卸期間所需的壓力低于在安裝期間所用的相應(yīng)壓力。從而沒有必需的拆卸壓力高于可利用壓力的危險(xiǎn)，否則當(dāng)需要拆卸壓力等于或高于安裝壓力時(shí)情況可能就是這樣。
該裝置另外還可設(shè)有密封環(huán)21，用于在外表面6與中間表面7之間密封，以確保在外表面6與中間表面7之間不會(huì)出現(xiàn)液壓用液體的不良泄漏。在這種情況下，密封環(huán)21與密封環(huán)18一起限定加壓側(cè)，而密封環(huán)18與密封環(huán)19一起限定拆卸側(cè)。
在圖1中，所示的外套筒6和中間套筒7是均勻的套筒。然而外套筒6和/或中間套筒7也可由開槽套筒構(gòu)成，其中槽由軸向凹槽構(gòu)成。與使用均勻的套筒相比，當(dāng)用開槽套筒時(shí)，只需較小的力就可得到徑向膨脹。由此使用開槽外套筒具有可用較小安裝壓力的優(yōu)點(diǎn)。
外套筒的外表面不一定是圓筒形，但要適合于被夾緊連接的工具/工件的形狀。因此，外表面的截面可以是多邊形、方形、八邊形等。
在先前已知的裝置中，經(jīng)由薄的外套筒來接受力的傳送。在重型機(jī)加過程中會(huì)造成巨大振動(dòng)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)特別不能接受該裝置承受的彎曲力矩。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有這樣的結(jié)果，即代之以主要通過中心銷來接受所接受的力。這在圖2中用箭頭示出。由于中心銷是整體結(jié)構(gòu)，以及其構(gòu)成夾緊體的整體部分，因而使能接受比薄外套筒大得多的力，其結(jié)果是工具2可在非常高的負(fù)載下工作，而且不會(huì)造成切削表面出現(xiàn)凹槽的振動(dòng)。因此本發(fā)明具有構(gòu)成很高抗彎曲剛度結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
在圖3中，示出本發(fā)明的可替換實(shí)施例。在圖3所示的實(shí)施例中，圖1的夾緊體5除了用于接受工具的部分外還被結(jié)合到過渡部分/圓錐體中。在此情況下壓力室連接部31，32位于V形過渡部分33上。圖3中所示的心軸33使能接受更大的力，并由此對操作工具具有更好的抗彎曲剛性。
在上述說明中已示出中間套筒外表面和外套筒內(nèi)表面的錐度，其直徑向著心軸外端遞增。當(dāng)然這種情況也可以是相反的，即直徑向著心軸外端遞減。
此外在上述說明中，將外膨脹裝置和中間裝置分別描述成外套筒和中間套筒。然而可以理解，這些裝置可由開槽裝置組成，或?qū)⑵浞殖梢粋€(gè)或多個(gè)裝置，共同構(gòu)成環(huán)形或多邊形結(jié)構(gòu)的整體或部分。
心軸可反復(fù)使用多次。當(dāng)然也可以使工具夾緊在心軸中，并從機(jī)加設(shè)備上拆下整個(gè)心軸，保持心軸和工具的組合單元，以便隨后用上述工具進(jìn)行加工。
權(quán)利要求
1.一種液壓機(jī)械夾緊裝置，其中它的一端設(shè)計(jì)成具有外包絡(luò)面的搖枕吊軸，其上可安裝一個(gè)或多個(gè)工具，其特征在于，搖枕吊軸包括外膨脹裝置(6)，其外表面由所述包絡(luò)面組成，具有較薄的徑向膨脹壁和軸向的圓錐形內(nèi)表面，搖枕吊軸還包括中心銷(8)，其外徑小于所述裝置內(nèi)表面的直徑，其中，在中心銷(8)與膨脹裝置之間的空間設(shè)有連接到活塞(9)的中間裝置(7)，通過液壓操作裝置可使中間裝置(7)軸向移動(dòng)，其中，中間裝置(7)和外膨脹裝置(6)具有互相作用的圓錐形表面，當(dāng)中間裝置在一個(gè)方向軸向移動(dòng)時(shí)使外膨脹裝置(6)徑向膨脹，而中間裝置在另一方向的軸向移動(dòng)由于外膨脹裝置(6)的徑向收縮而引起松脫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的夾緊裝置，其特征在于，外膨脹裝置(6)和/或中間裝置(7)由套筒組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的夾緊裝置，其特征在于，液壓裝置包括設(shè)在活塞(9)一端的加壓室(12)和活塞(9)另一端的卸壓室(13)，所述室(12，13)均能用液壓介質(zhì)填充和加壓。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，這樣設(shè)置中間套筒(7)的錐度，即要使中間套筒(7)的直徑朝向外端遞增。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，互相作用的圓錐形表面具有以便于自鎖的錐度。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其中，在室內(nèi)設(shè)置活塞(9)，其特征在于，優(yōu)選將呈密封環(huán)(18)形狀的密封裝置設(shè)在活塞(9)與室的筒形外壁之間。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，優(yōu)選呈密封環(huán)(19)形狀的密封裝置設(shè)在中心銷(8)與中間套筒(17)之間。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，優(yōu)選呈密封環(huán)(21)形狀的密封裝置設(shè)在外套筒(6)與中間套筒(17)之間。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，所述裝置基本上被結(jié)合到用于裝在機(jī)加工設(shè)備上的部件中。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，所述裝置由機(jī)床軸的整體部分組成。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的夾緊裝置，其特征在于，夾緊裝置具有從動(dòng)孔和/或從動(dòng)銷，用于連接工具上相應(yīng)的從動(dòng)銷和/或從動(dòng)孔。
全文摘要
一種液壓機(jī)械夾緊裝置，其中它的一端設(shè)計(jì)成具有外包絡(luò)面的搖枕吊軸，其上可安裝一個(gè)或多個(gè)工具。搖枕吊軸包括外膨脹裝置(6)，其外表面由所述包絡(luò)面組成，具有較薄的徑向膨脹壁和軸向的圓錐形內(nèi)表面，搖枕吊軸還包括中心銷(8)，其外徑小于所述裝置內(nèi)表面的直徑，其中，在中心銷(8)與膨脹裝置之間的空間設(shè)有連接到活塞(9)的中間裝置(7)。通過液壓操作裝置可使中間裝置(7)軸向移動(dòng)，其中，中間裝置(7)和外膨脹裝置(6)具有互相作用的圓錐形表面，當(dāng)中間裝置朝一個(gè)方向軸向移動(dòng)時(shí)使外膨脹裝置(6)徑向膨脹，而中間裝置在另一方向的軸向移動(dòng)由于外膨脹裝置(6)的徑向收縮而引起松脫。
文檔編號(hào)B23B31/40GK1849189SQ200480026172
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者N·勒斯貝格 申請人:Etp傳動(dòng)股份公司