离心力辅助的刀具夹紧系统技术方案

本发明专利技术涉及一种离心力辅助的刀具夹紧系统，尤其是用于将刀具装置夹紧在主轴中的刀具夹紧系统，其具有内圆锥件、弹性构件、夹具和多个离心力元件，所述弹性构件受到轴向支承，所述夹具通过圆锥形扩张端部支承在所述内圆锥件上并且与所述弹性构件轴向联接，所述多个离心力元件分别支承在相应的斜面上，使得由所述主轴的旋转引起的径向向外作用在所述离心力元件上的力转变成轴向地作用在所述弹性构件上，并且通过所述夹具径向向里地作用在所述刀具装置上，其中，所述弹性构件具有轴向作用的可预紧的弹性部分，以提供一经过所述夹具径向向里地作用在所述刀具装置上的预紧力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将刀具装置夹紧在主轴中的刀具夹紧系统。
技术介绍
用于进行金属切削工艺例如钻削或铣削的机床必须根据所执行 的加工步骤频繁更换刀具。为此在刀具主轴中设有相应的系统，所述系统能够快速而简单地取下刀具并重新夹紧另 一 刀具。实践中对此类型的刀具夹紧系统提出了各种要求。 一方面如上 所述，必须能快速且简单地进行换刀，也就是说用很少的动作就能 进行换刀，以^更节省加工中的加工时间和费用。另一方面，在换刀 之后必须仍能保持刀具此前预先进行的校准。毫无疑问，在工作中 必须一直确保在主轴的整个转速范围中将主轴扭矩传递到刀具上。特别是对于很小的铣削和钻削刀具而言，当前要求很大的切削 速度也就是快速进给，以便能够用很少的时间执行所述加工步骤。 为了能够在不使刀具受到高载荷的情况下提供所需的高切削速度， 必须使用非常高的转速。对于快速旋转的小刀具而言，通常使用圆锥形夹具来夹紧所述 刀具。但是这种夹具存在以下问题，在转速增加的过程中，所述夹 具的夹紧力由于离心力的作用而减少。这一效应可以通过增加刀具 在主轴中的拉力来抵消，因为随着拉力的增加，沿着径向作用的夹 紧力也会由于夹具的圆锥形设计方式而增加。但是，较高的拉力只 能通过增大设置用于提供拉力的弹性组件来产生。其中所述弹性组 件通常由盘形弹簧组成。然而，所述弹性组件的增大破坏了轴的转 子动态特性并且很容易在主轴系统中引起失衡。由于所述两种此消彼长的效应，当前对于传统的使用夹具的刀具夹紧系统而言最高转速在大约每分钟300000转。如果需要更高的 转速，就必须求助于其它夹紧理念。为了减少离心力效应，在现有 技术中已公开了离心力辅助的刀具夹紧系统。出版物US 3 625 528描述了这样一种离心力辅助的刀具夹紧系 统。在所述刀具夹紧系统中，刀柄被插入圓锥形夹具中并且通过螺 丝拧进主轴外壳中来预紧，使得刀柄不会从夹具中掉落，所述螺丝 将夹具压紧在刀柄上。现有技术的刀具夹紧系统具有支承在斜面上 的锁止元件。在主轴旋转的过程中，所述锁止元件由于离心力的作 用向外运动并且沿着所述斜面向着主轴内腔滑动。因此，作用的离 心力一部分转化成拉力。由于夹具的圆锥形造型，轴向拉力在刀柄 上又转变成径向向里，使得通过所述的可能的力传递最终使离心力 至少部分径向向里地作用在刀柄上并且由此增加了夹紧力。但是，所述已知的刀具夹紧系统由很多单个部件组成并且容易 受到转子动态干扰或失衡的影响。此外，需要工具来旋拧所述预紧 螺丝和使所述预紧力起作用或消除所述预紧力。由此，只有借助另 外的工具例如螺丝刀才能进行换刀。此外，已知的通过螺丝从外部将夹具压紧在 一 起的预紧系统不 仅将夹具压紧在一起，而且使所述夹具在夹具圆锥形部分中可能很 容易从其相对支承面松开。因此在启动主轴时必须首先达到一定的 转速以便提供足够的离心力，所述离心力将刀具拉紧使得重新与所 述圆锥形面接触并且夹紧力得以增加。但是在所述很小转速情况下， 所述离心力随后毫无阻碍地抵消所述预紧力，使得刀柄可能再次松 开。因此需要一种刀具夹紧系统，其可用于高转速情况下、对于各 种转速都能提供足够的夹紧力，具有很高的动平衡品质并且能实现 简单而快速的换刀。
技术实现思路
由此，根据本专利技术提供了一种具有权利要求1所述特征的刀具 夹紧系统。用于将刀具装置夹紧在主轴中的根据本专利技术的刀具夹紧系统包 括内圆锥件、弹性构件、夹具和多个离心力元件，所述弹性构件受 到轴向支承，所述夹具通过其圆锥形扩张端部支承在所述内圆锥件 上并且与所述弹性构件轴向相连，所述多个离心力元件分别支承在 相应的斜面上，使得由主轴旋转引起的径向向外作用在离心力元件作用在刀具装置上，其中所述弹性构件具有轴向作用的可预紧的弹 性部分，以提供一通过夹具径向向里地作用在刀具装置上的预紧力。其中，术语"轴向"和"径向"相对于主轴的旋转轴线而言， 从而"轴向"应理解为平行于主轴的旋转轴线的方向，并且"径向" 应理解为垂直于主轴的旋转轴线的方向。在本说明书中使用的方向表述"向着刀具装置"和"向着主轴 外部"在图1的实施例中指的是向左，方向表述"向着主轴内部" 在图1的实施例中对应于向右。此外，应当理解的是，弹性部分是弹性构件的一部分，也就是 说弹性部分通过弹性构件的相应造型和材料选择而形成并且与弹性 构4牛成为一体。通过离心力元件实现在主轴转速增加时将径向向外作用在离心 力元件上的力(离心力)至少部分地转变成沿着轴向并且作用在弹 性构件上。因为弹性构件与夹具轴向联接，所以也将沿着轴向的力 传递到夹具上从而提高了拉力。因为夹具通过其圆锥形扩张的端部 又支承在内圆锥件上，所述轴向力至少部分地径向向里偏转并由此 增加夹紧力。随着主轴转速的提高，夹具的夹紧力也由此提高并且 确保更可靠地夹紧所述刀具装置。根据本专利技术，所述弹性构件具有弹性部分，其中所述弹性构件 受到轴向支承，以便提供牢固的轴向支座来压紧或扩张所述弹性构件。其中，在一种实施方式中，所述弹性构件通过其弹性部分支承 在所述主轴上。通过所述弹性部分可以将所述刀具装置预夹紧在刀具夹紧系统 中。在主轴静止时所述预夹紧力将刀具装置保持在刀具夹紧系统中。 弹性构件的沿轴向作用的弹性部分根据本专利技术在轴向作用。因此， 所述弹性力与换向后的离心力的轴向力线平行并且相同指向地作 用。此外，夹具通过其圆锥形扩张的端部支承在所述内圆锥件上。 通过这样的方式确保在每一时刻至少有预夹紧力径向向里地作用在 刀具装置上，使得刀具装置绝不会从刀具夹紧系统中掉落。因为所述弹性部分是所述弹性构件的 一 部分，所以没有分开的 弹性组件，这提供了较高的拉力。通过这种方式使刀具夹紧系统达 到很高的动平衡品质。此外，相对于现有技术而言，单个部件的数 量显著减少，这同样对动平衡品质的提高有帮助。此外，通过使用带有弹性部分的弹性构件，不再需要通过可旋 紧的螺丝或以类似方式提供预紧力。因此在无需另外的工具例如螺 丝刀的情况下就能进行换刀。在一种实施方式中，所述离心力元件是旋转对称设置的球。如 下所述，所述球特别适合作为离心力元件，因为刀具夹紧系统可以 通过所述球简单地组装起来。在根据本专利技术的一种实施方式中，弹性构件具有凹槽，所述凹 槽沿着圆周方向支承所述离心力元件。其中所述斜面可以形成在 一 与主轴牢固连接的插件中，弹性构件沿 着圆周方向相对所述主轴固定并且由此受到支承而不可旋转。可以在弹性构件中设置从径向内侧支承所述离心力元件的弹性体。通过所述弹性体防止了离心力元件或球向里掉落。此外，通过 所述弹性元件从径向内侧弹性支承所述球，使得可以将所述球径向向里地压入一定尺寸，如下所述这有助于简单换刀。在一种实施方式中，夹具与弹性构件旋紧，以便提供夹具和弹 性构件的轴向联接。借助所述旋紧，以简单的方式在所述夹具和弹性构件之间提供 轴向联接。此外，借助所述旋紧调整所述弹性构件相对于所述夹具 的轴向位置。因此所述弹性构件的弹性部分通过所述旋紧运动预紧。 通过这一方式，可以以特别简单的方式调节所述预紧力。可以设置一压紧件与所述弹性构件轴向联接，所述压紧件通过 一压紧面分别支承在离心力元件的与 一 相应斜面相对端部上。不言借助能够旋紧到所述弹性构件的远离刀具的端部上的所述压紧 件，所述球以与所述斜面相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将刀具装置（８）夹紧在主轴（１）中的刀具夹紧系统，其具有：　内圆锥件（７）；　弹性构件（２），其受到轴向支承；　夹具（３），其通过圆锥形扩张端部支承在所述内圆锥件（７）上并且与所述弹性构件（２）轴向联接；　多个离心力元件（４），其分别支承在相应的斜面（１１）上，由所述主轴（１）的旋转引起的径向向外作用在所述离心力元件（４）上的力轴向地作用在所述弹性构件（２）上，并且通过所述夹具（３）径向向里地作用在所述刀具装置（８）上；　其中，所述弹性构件（２）具有轴向作用的可预紧的弹性部分（１４），以提供一经过所述夹具（３）径向向里地作用在所述刀具装置（８）上的预紧力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S斯科尔，
申请(专利权)人：费希尔股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]