CN1354069A - 通过热压配合夹紧刀具的夹头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过热压配合夹紧刀具的夹头,具有一可固定在机床主轴上的夹头体(1),在夹头体(1)内形成一用于待夹紧刀具(W)的中心安装孔(2),其特征在于:夹头体(1)包含一构成安装孔的刀具夹(6)和一至少部分包围刀具夹(6)并在端面一侧具有一用于刀具(W)的贴合面(4)的止挡元件(3),其中刀具夹(6)和止挡元件(3)在离贴合面(4)一段距离处相互连接,并至少部分地由具有不同热膨胀系数的材料这样地组成,使得在引起安装孔(2)扩张的温度变化时刀具夹(6)比止挡元件(3)更剧烈地膨胀。
Description
本发明涉及一种通过热压配合夹紧刀具的夹头，具有一可固定在机床主轴上的夹头体，它上面做一用于待夹紧刀具刀柄的中心安装孔。
已知各种不同结构形式的这一类夹头，它们用来将刀柄，例如钻头柄或铣刀柄固定在相应机床的主轴上。它特别用来固定小刀具。
通过热压配合夹紧刀具的常用夹头通常由一金属制成的夹头体组成，它可以固定在所用机床的主轴上，并具有一用于待夹紧刀具刀柄的中心安装孔。这里安装孔的直径这样地确定，使它略微小于刀柄直径。为了夹紧刀具夹头体至少在安装孔区域内加热，直至安装孔膨胀到可以使刀柄装入。在接着的冷却过程中安装孔重新收缩使刀柄通过压配合或热压配合固定在安装孔内。
这种所谓的热收缩夹头已经完全得到验证。但是其缺点是，刀具在安装孔内的位置不可预先确定，因为刀具和安装孔之间的相对位置在夹头体冷却过程和与之相关的收缩过程中可能发生变化。特别是不能保证，刀头，例如铣刀头或铰刀头按希望贴合在夹头体端面上，以便在工作时得到支承。出于这个原因刀具使用寿命有一部分是不够长的。
因此本发明的目的是，这样地形成开头所述这一类的夹头，使得保证刀具在夹头体上的端头接触。
按本发明这一任务这样来解决，使夹头体包含一构成安装孔的刀具夹和一至少部分包围刀具夹并在端面具有一刀具的贴合面的止挡元件，其中刀具夹和止挡元件在离贴合面一定轴向距离处相互连接，并且至少一部分由具有不同热膨胀系数的材料组成，使得在导致安装孔扩张的温度变化时刀具夹比止挡元件膨胀得更剧烈。
因此按本发明夹头体做成多件的，其中刀具夹在温度变化时可以比止挡元件更剧烈地膨胀和收缩。在采用常用的材料，例如金属的情况下在夹头体加热和由此引起的安装孔的扩张时刀具夹比止挡元件更强烈地轴向膨胀。因为止挡元件和刀具夹在离贴合面一定距离处固定连接，这种较大的轴向膨胀导致，刀具夹从止挡元件中挤出，并在冷却时反过来重新轴向缩入止挡元件内。通过在冷却时的这种回缩效应达到，装入安装孔并固定在它里面的刀具拉向止挡元件的贴合面。其结果是刀具在夹头体内的准确定位，并通过与止挡元件的贴合保证在工作时刀头得到支承，其结果使刀具使用寿命以及刀具的径向跳动可以明显改善。
如果应用普通的材料，例如金属，为了达到上述效果要求，刀具夹至少局部区域具有比止挡元件的材料大的热膨胀系数。例如刀具夹可以主要由铝，而止挡元件由钢组成。作为另一种选择当然也可以考虑采用记忆材料。在这种情况下材料配对各自这样地选择，使得出现希望的回缩效应。
按照本发明一种实施形式设想，止挡元件形成一可与主轴连接的基体，然后刀具夹从具有贴合面的端面一侧装入止挡元件。刀具夹例如可以用螺纹拧在止挡元件内，以便建立所需要的连接。但是也可以考虑焊接等等。同样止挡元件和刀具夹也可以做成一体，例如用铸造方法制造。
其次在这种实施形式的结构中可以考虑，刀具夹轴向分成两段，构成安装孔的第一元件由一种其热膨胀系数和止挡元件材料热膨胀系数基本上相同的材料组成，与之相连的第二元件具有比止挡元件大的热膨胀系数。刀具夹的这种多件结构有这样的优点；在安装孔区域刀具夹和止挡元件呈现相同的热膨胀性能，可以比较精确地确定尺寸。
按本发明的另一种实施形式也可以设想，刀具夹形成一可与主轴连接的基体，然后止挡元件从安装孔一侧套在刀具夹上，并与之例如通过焊接或螺纹连接在一起。
为了避免刀具夹强烈膨胀的材料和止挡元件之间的卡死，在止挡元件和刀具夹之间至少局部区域设置膨胀间隙可能是合适的，刀具夹材料在安装孔热膨胀时可以偏移到该间隙内。作为另一种选择也可以设置一适当的补偿材料。这特别是在刀具夹和止挡元件做成一体结构时有好处。
最后按一种优选的实施形式设想，刀具夹和止挡元件相互这样地定位和选择尺寸，使安装孔端面在夹紧状态下缩回到止挡元件贴合面之后，并在安装孔扩张的换刀状态下伸出贴合面。刀具夹在热的换刀状态下超出贴合面从止挡元件中伸出，通过这种方法达到，装入的刀具首先径向夹紧，然后才缩回。由此达到最佳的径向跳动特性。
关于本发明其他优良的结构参阅从属权利要求以及参照附图对实施例的以下说明。在图中表示：
图1按本发明的夹头一种实施形式的纵剖视，
图2图1中夹头处于加热状态，
图3图1和2中的夹头连同一夹紧的刀具，
图4图1至3中所示夹头的一种变型方案连同夹紧的刀具的纵剖视，和
图5按本发明的夹头的另一种实施形式连同夹紧的刀具的纵剖视。
图1至3以纵剖视表示按本发明的通过热压配合夹紧刀具的夹头的第一种实施形式。夹头包含一由一种牢固的材料组成的夹头体1，它在其一个末端区域具有一中心安装孔2，刀具W例如钻头或铣刀的圆柱形刀柄可以装入此安装孔内，在其另一个末端区域可以用公知的方法夹紧在机床的旋转驱动的主轴内。
所示夹头1做成两件的，并由一可固定在主轴内的基体3组成，基体在其刀具端的端面上形成一用于刀具W的贴合面4，因此下面称之为止挡元件。在止挡元件3的中心安装孔5内设有一刀具夹6，它形成刀具安装孔2，并从具有贴合面4的端面处缩入止挡元件3内。刀具夹6在其机床一侧的末端处具有一螺纹小轴7，它可以拧入止挡元件3的内螺纹9内，以使刀具夹固定在止挡元件3内。
按本发明刀具夹6由一种具有比止挡元件的材料热膨胀系数大的材料组成。具体地说刀具夹6由铝组成，止挡元件3由钢组成。通过应用具有不同热膨胀系数的材料达到，在加热夹头体1时刀具夹6比止挡元件3更剧烈地膨胀，使得刀具夹6刀具一侧的末端从止挡元件中挤出，如图2中所见。如果现在刀具W装入安装孔2内，并使夹头体1冷却，那末刀具夹6比止挡元件3更快地重新收缩，其中刀柄首先被刀具夹6径向夹紧，然后拉向止挡元件3的贴合面4(图3)。通过回拉效应确保刀头完全贴合在夹头体1上，由此提高夹头体/刀具结构的刚性，降低振动的可能性，从而明显改善使用寿命。
没有画出，在刀具夹6和止挡元件3之间设有一环形间隙，以此形成一空间，使刀具夹6剧烈膨胀的材料可以偏移到此空间内。
图4中表示一基本上相应于图1至3的夹头的夹头，唯一的区别是，这里刀具夹6轴向分成一形成刀具W安装孔2的第一元件6a和一在机床一侧连接在它上面的第二元件6b，它与止挡元件3螺纹连接。两个元件6a，6b相互固定连接。第一元件6a和止挡元件3完全一样由钢组成，而第二元件由具有较大热膨胀系数的材料，也就是铝组成。当夹头体1加热以便将刀具装入安装孔2或从中取出时，止挡元件3和刀具夹的第一元件6a以同样的尺寸延伸，而由铝组成的第二元件延伸得更剧烈，从而将第一元件6a从止挡元件3的安装孔5中挤出。为了补偿由于较强的热膨胀而出现的较大径向膨胀，在安装孔5的壁和第二元件6b之间设有膨胀间隙8，在热膨胀时第二元件6b的材料可以偏移到这一间隙内，因此不会出现卡死。
这里所选择的刀具夹6的多件实施形式有这样的优点，使刀具夹在安装孔区域内和止挡元件3特性相同，因此只需要小的间隙，其结果是可以达到高的径向跳动特性。
图5中表示按本发明的夹头的第三种实施形式。这里夹头体1也做成两件的，并包含一可固定在机床主轴上的基体，它形成用于刀具W的安装孔2，因此下面也称为刀具夹6，其次属于夹头体1的还有一止挡元件3，它在安装孔2的区域内套在刀具夹6上，在其机床一侧的末端处与刀具夹6焊接在一起。
在这种实施形式中和在第一种实施形式时一样刀具夹6由一种具有比止挡元件3的材料大的热膨胀系数的材料组成。因此当夹头体1加热以使刀具W装入安装孔2或从它里面取出时，刀具夹6在安装孔2的区域比止挡元件3更剧烈地膨胀，使刀具夹6在刀具一侧的端面相对于止挡元件3的贴合面4伸出。当刀具装入后夹头体1重新冷却时，首先径向夹紧刀具W，然后根据刀具夹6比止挡元件3更剧烈地收缩的事实，朝向止挡面4缩回。
和前面借助于图1至3所述的第一种实施形式一样，在刀具夹6和止挡元件3之间留有一环形间隙8，以便在加热时补偿刀具夹6较剧烈的径向膨胀，并从而避免卡死。
Claims (14)
1.通过热压配合夹紧刀具的夹头，具有一可固定在机床主轴上的夹头体(1)，夹头体内形成一用于待夹紧刀具(W)刀柄的中心安装孔(2)，其特征在于：夹头体(1)包含一构成安装孔(2)的刀具夹(6)和一至少部分包围刀具夹(6)、并在端面侧具有用于刀具(W)的贴合面(4)的止挡元件(3)，其中刀具夹(6)和止挡元件(3)在离贴合面(4)一段轴向距离处相互连接，并至少部分由具有不同热膨胀系数的材料这样地组成，使得在引起安装孔(2)扩张的温度变化时刀具夹(6)比止挡元件(3)更剧烈地膨胀。
2.按权利要求1的夹头，其特征在于：刀具夹(6)的材料至少在局部具有比止挡元件(3)的材料大的热膨胀系数。
3.按权利要求2的夹头，其特征在于：刀具夹(6)和止挡元件(3)由金属组成。
4.按权利要求3的夹头，其特征在于：刀具夹(6)主要由铝组成，止挡元件(3)主要由钢组成。
5.按上述权利要求之任一项的夹头，其特征在于：止挡元件(3)构成一可与主轴连接的基体。
6.按权利要求5的夹头，其特征在于：刀具夹(6)从具有贴合面(4)的端面一侧装入止挡元件(3)。
7.按权利要求6的夹头，其特征在于：刀具夹(6)用螺纹拧入止挡元件(3)内。
8.按权利要求5至7之任一项的夹头，其特征在于：刀具夹(6)轴向分开，并包含一构成安装孔(2)的由具有基本上与止挡元件(3)的材料相同的热膨胀系数的材料组成的第一元件(6a)和一与之相连的第二元件(6b)，它的热膨胀系数大于止挡元件(3)。
9.按权利要求8的夹头，其特征在于：止挡元件(3)和刀具夹(6)的第一元件(6a)由钢组成，刀具夹(6)的第二元件(6b)由铝组成。
10.按权利要求1至4之任一项的夹头，其特征在于：刀具夹(6)构成一可与主轴连接的基体。
11.按权利要求10的夹头，其特征在于：止挡元件(3)从安装孔一侧套上刀具夹(6)。
12.按权利要求10或11的夹头，其特征在于：止挡元件(3)与刀具夹(6)焊接或螺纹连接。
13.按上述权利要求之任一项的刀夹，其特征在于：在止挡元件(3)和刀具夹(6)之间至少局部设有膨胀间隙(8)，在安装孔(2)与温度有关的扩张时刀具夹(6)的较剧烈地膨胀的材料可以偏移入该间隙内。
14.按上述权利要求之任一项的夹头，其特征在于：刀具夹(6)和止挡元件(3)这样地相互定位和确定尺寸，使安装孔(2)的端面在夹紧状态下缩在止挡元件(3)的贴合面(4)之后，而在安装孔扩张的换刀状态伸出贴合面(4)。
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|---|---|---|---|---|
| CN100448577C (zh) * | 2003-11-05 | 2009-01-07 | 雄克有限公司 | 胀缩式夹具 |
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