專利名稱：用于機床的主軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將工具以可拆卸方式連接于機床主軸的主軸裝置。
如圖8所示，用于機床的這種傳統(tǒng)主軸裝置是公知的。這種主軸裝置被插入主軸31，它由一個通過一運動機構(gòu)將其沿圖8中的左右運動的管狀拉桿32，一個安裝在拉桿32頂部的管件33以及一個具有可擴直徑、裝配于管件33外周面的彈性夾頭34組成。逐漸擴張著趨近頂部的壓力施加表面33a和33b被制作在管件33的外周表面上，遂漸擴張著趨近頂部的壓力接受表面34a及34b形成于彈性夾頭34的內(nèi)周面上，鎖定部份34c則形成于彈性夾頭34的外周面。
在將一個工具安裝于主軸裝置時，首先將工具柄T插入主軸31內(nèi)的安裝孔31a中，而冷卻劑連接管部份Ta就被配入管件33(參看圖8之上半部份)。然后隨著將拉桿32在圖8中向右移動，壓力接受表面34a，34b就被壓向壓力施加表面33a，33b，以便使彈性夾頭34的直徑擴張。其結(jié)果是，鎖定部份34c與工具柄T的鎖定端Tb結(jié)合，將工具柄T鎖定于主軸31中。
但是，在上述傳統(tǒng)的主軸裝置中有一個結(jié)構(gòu)，在這個結(jié)構(gòu)中在將工具柄T插入主軸31的安裝孔31a中時，冷卻劑連接管部Ta被配入管件33中。為此，工具T必須被精確地直線運動，以便使之能與主軸31的中心軸線(管件33)對準。但是在采用沿一曲線軌跡將工具插入主軸31安裝孔31a中的自動換刀機構(gòu)時，冷卻劑連接管部份Ta與管件33之間的間隙必須擴大，但這會使得難以密封冷卻劑。
此外，就上述傳統(tǒng)的主軸裝置而言，拉桿32的回縮使彈性卡頭34膨脹，從而使工具柄T同時與主軸孔31接觸。因此拉桿32的最大回縮量受到卡頭34的收縮量及冷卻劑管連接接部Ta插入量的限止。因此難以通過減少壓力施加表面33a，33b與壓力接受表面34a，34b之間的傾斜角增大能力。而且，由于壓力施加表面33a，33b與壓力接受表面34a、34b間的卡緊允許量是由間隙A，B的寬度決定的，如果在圖8中的粗黑線的位置沒有被對準，間隙A，B會消失，因而不能卡緊。因而良好的工件精度是一種必須遵守的要求。
而且，一個盤簧用來通過增大拉桿32的回縮量來增強卡頭34對工具柄T的鎖定力。但是，這非常可能會在工具高速回轉(zhuǎn)期間由于盤簧不是一連續(xù)構(gòu)件而產(chǎn)生震動。此外，在將工具從主軸31上通過使卡頭34收縮而卸下時，滯后現(xiàn)像引起一個大的必須的回復力，并使工作量增大。然而，盤簧35有相當短的壽命，并要求細心維護它們。
在另一方面，自動換刀機構(gòu)的導向精度相當?shù)停虼斯ぞ呦鄬χ鬏S31的插入軌跡很容易對不準管件33的中心軸線。因而管件33的內(nèi)周面以及安裝于其上的密封件會被迅速磨損，不僅在上面介紹的具有螺旋形插入軌跡的換刀機構(gòu)而且在具有直線插入軌跡的換刀機構(gòu)的情況中，它們均要求細心保養(yǎng)維護。
本發(fā)明提供一種用于機床的主軸裝置、它具有一個其外周面上有一個鎖定部份的彈性卡頭，卡頭用于通過其擴張將一工具柄鎖定于主軸內(nèi)，從而使鎖定部份與插入主軸安裝孔的工具柄內(nèi)周面結(jié)合，其特征在于，隨其趨近頂部而逐漸減小其直徑的壓力接受表面形成于彈性卡頭的內(nèi)周面上；主軸配置有一推桿，推桿能朝工具柄一側(cè)推進；以及隨著趨近頂部而逐漸減小其直徑的壓力施加表面形成于推桿的外周面上，而且對彈性夾頭的壓力接受表面加壓以便使彈性夾頭擴張。
在此情況下，一個管配接部份形成于推桿的頂部，管配接部份用于通過使彈性夾頭擴張的推桿的向前推進，與工具柄的冷卻劑連接管部分連接。
此外，最好彈性夾頭能沿主軸軸線方向移動，而且將用于在推進推桿使彈性夾頭擴張時使彈性夾頭回縮的彈性回縮機構(gòu)配置于推桿與彈性夾頭之間。
在本發(fā)明的用于機床的主軸裝置的另一方面，配接部分配置一個閥，閥通過一推簧被朝頂端推而使配接部份關(guān)斷，通過與冷卻劑連接管部份配接一起朝一基座推進而使配接部份打開。
在此情況下，彈性夾頭縮回機構(gòu)具有一回縮錐形表面，它與推桿一起向前推進；一個止擋件安裝得用于制止主軸的向前推進；一個由止擋件夾持的可動件，在通過推進推桿由回縮錐形表面推動時，可動件能沿推桿徑向向外運動；一個回縮件，在通過推進推桿在被強性夾頭推動并隨彈性夾頭與可動件沿徑向向外運動一道回縮時，回縮件能沿主軸軸線方向運動；以及一個張緊件，用于將回縮件沿推進方向張緊。
作為一種替換，彈性夾頭收縮機構(gòu)可以是具有一個固定于彈簧夾頭上的圓柱形回縮件，以便能夠沿主軸軸線方向運動，并且將推桿以氣密方式插入其內(nèi)；一個安裝于主軸上的止擋件以停止推進運動，并將推桿以氣密方式插入止擋件，也以氣密方式插入回縮件，以便使之能夠相對回縮件運動；一個形成于收縮件與止擋件之間的圓筒腔，腔中密封了液體。
在另一方面，推桿可以有一管桿主體及一個擰入其頂部的管件，一調(diào)整墊置于管桿主體及管件之間，通過改變管桿主體與管件之間的擰入寬度(深度)能夠調(diào)整推桿的總長。
下面對附圖進行簡要介紹。


圖1是本發(fā)明的用于機床的主軸裝置一實施例的剖視圖。
圖2是展示冷卻劑連接管部分與可動件間相互關(guān)系的剖視圖。
圖3是沿圖1之III-III線剖切的彈性夾頭的剖視圖。
圖4是沿圖1之IV-IV線剖切的剖視圖，展示套筒、止擋腿與連接突起之間的相互關(guān)系。
圖5是沿圖1V-V線剖切的剖視圖，展示由夾持部份夾持的處于夾持狀態(tài)的可動件。
圖6是展示本發(fā)明的用于機床的主軸裝置的第二實施例的剖視圖。
圖7是沿圖6VII-VII線剖切的剖視圖，展示環(huán)部份與管件之間的關(guān)系。
圖8是展示一用于機床的傳統(tǒng)主軸裝置的剖視圖。
實施例1本發(fā)明的一實施例展示于圖1。在圖1中，一推桿2被同心地插入主軸1的中央孔中。推桿2有一管件2b，管件2b被擰入管狀桿主體2a端部的外周面，而且可以借一運動機構(gòu)(未示出)沿圖1中的左右方向作往復運動。一個可調(diào)整墊配設(shè)于桿主體2a與管件2b之間，而且通過改變桿主體2a與管件2b之間的擰入長度可以調(diào)整推桿2的長度。桿主體2a與管件2b之間的連接部份由一個密封件4密封。
隨著趨近桿主體2a頂部，其直徑逐漸減小的回縮錐形表面2c構(gòu)成于主體2a的外錐面上。隨著趨近管件頂部逐漸減小其直徑的壓力施加表面2d，2e形成于管件2b外周面，構(gòu)件2b的打開部份構(gòu)成一配接部份2f，它與工具柄T的冷卻劑連接管部份Ta配接工具柄T則插入主軸1的安裝孔1b。
可動管件5及一個恢復簧6配置于管件2b內(nèi)，密封件7則配設(shè)于配接部份2f頂部的內(nèi)周面，此外，可動管件5配置有一個閥10，借助推簧9將其壓向閥座5a時，閥10將可動管5閉合。在使推桿2朝前運動使配接部份2f與冷卻劑連接管部份Ta配接時，如圖2所示，閥10被管部份Ta推動而與閥座5a分離，從而允許冷卻劑自由地流過形成于冷卻劑連接管部份Ta的各孔H。
在此情形中，在配接部份2f與冷卻劑連接管部份由推桿2的朝前運動而配接在一起時，恢復簧6被推向可動管5且受到壓縮。因此，在管件2b與冷卻劑連接管部份Ta之間的配接部份由接觸管部份Ta外周面的密封件7密封。
彈性夾頭12安裝入推桿2的管件2中。夾頭由8個夾頭件12a組成，夾頭件12a由螺卷簧組成的兩個組合簧13組合成一種管形。隨著趨近彈性夾頭12頂部逐漸減小其直徑的壓力接受表面12b，12c形成于夾頭12的內(nèi)周面。當推桿2被向圖1左側(cè)推進時，壓力接受表面12b，12c被管件2b的壓力施加表面2d、2e加壓，因而卡頭12就如圖1，3和4的下半部份所示那樣擴張。在另一方面，在推桿2回縮時，夾頭12就如圖1、3、4上半部份所示那樣回縮。
在夾頭12的外周面上形成有鎖定部份12d及結(jié)合槽12e。鎖定部份12d與被插入主軸1安裝孔1b的工具柄T的內(nèi)周面上的鎖定緣Tb結(jié)合，其結(jié)果是工具柄T被鎖定于主軸1。
止擋件15和回縮件16隨著推桿2的桿主體2a穿過孔15a，15b而被插入主軸1的中央孔1a。四條止擋腿15b配置于連接孔側(cè)的止擋件15的一端部，六個支承部份15c被配置于另一端，如圖4，5所示，它們各以標準的間距分隔開。每個止擋腿15b均與主軸1的一凸肩部1c接觸，其結(jié)果是止擋件被阻止其向沿圖1左側(cè)方向的進一步移動。
各由一鋼球構(gòu)成的可動件17均被支承于每個支承部份15c。可動件17可沿推桿2的徑向運動。因此，在推桿2朝前運動時，通過回縮錐面2c加壓，可動件17從推桿2沿徑向向外運動。
回縮件16具有四個管件16c，它們分布于止擋件15的止擋腿15、15b之間；以及多個連接突起16b，它們形成于管件16c的內(nèi)周面上，且與卡頭12的連接槽12e結(jié)合。在縮回件16上，與可動件17相對的表面構(gòu)成一回縮傾斜表面16d，隨著它趨近夾頭12，表面16d逐漸減小其直徑。回縮件16在回縮傾斜表面16d處與可動件17接觸。此外，通過一螺卷形壓縮簧(張力機構(gòu))18將回縮件16壓向朝前的方向。
亦即是說，在推桿2向前推進時，壓靠著回縮錐形面2c的可動件17被沿徑向向外移動而壓向回縮傾斜表面16d，結(jié)果是彈性卡頭12與回縮件16一起回縮。
在下面，將介紹上述構(gòu)造的用于機床的主軸裝置的作用。
圖1上半部份展示處于松開狀態(tài)的工具柄T。在這狀態(tài)中，在推桿朝前推進至左方時，夾頭12的壓力接受表面12b，12c由壓力施加表面2d、2e推動，用以使彈性夾頭擴張，從而使鎖定部份12d與工具柄T的鎖定端Tb結(jié)合，而管件2b則與工具柄T的冷卻劑連接管部份配接。
在另一方面，可動件17被推桿2的回縮錐形表面2C沿徑向朝外推動，從而將回縮件16的回收傾斜表面16d朝后推?；乜s件16被可動件17與彈性夾頭12一起朝右推，并且將工具柄T拽向主軸1一側(cè)，并由此而將工具柄T緊密地鎖定在主軸1中，其情況如圖1下半部所示。
在推桿2的管件2b與工具柄T的冷卻劑連接部份Ta配接時，閥10被管部份推動著與閥座5a分開，從而可以向工具提供冷卻劑。
在另一方面，在推桿2回縮時，組合簧13的彈性使夾頭12回縮，鎖定部12a就與工具柄T的鎖定邊緣Tb分離，而且因回縮件16被壓簧18的彈力朝前推進，從而使彈性卡頭朝工具柄一側(cè)突伸。其結(jié)果是使工具柄T完全從鎖定中松開。當可動管5與冷卻劑連接管部份Ta分離時，推簧9的作用使閥10與閥座接觸，從而使可動管5關(guān)斷。
實施例2本發(fā)明的另一實施例展示于圖6中。在圖6所示的實施例中，一鋼制彈性卡頭12A的各個卡頭另件12a統(tǒng)一地配置一圈件12f，并且由于其自身的彈力而可以擴張(或收縮)。此外，如圖7所示，在圈件12f處，彈性夾頭12A可以擰入回縮件16A的四個管件16C中，而圈件12f則用螺釘21固定于回縮件16A。因此，回縮件16A相對彈性夾頭12A的位置可以通改變管另件16C與圈件12f間擰入長度來調(diào)整。
四縮件16A是圓筒形的，推桿2A的桿主體2a大直徑部份2g插入回縮件16A的通孔16a中，而推桿2A的桿主體2a小直徑部份2h則穿過止擋件15A的一通孔15a。這些通孔15a，16a與桿主體2a之間的連接部份用封密件22，23密封。此外，止擋件15A以可運動方式插入回縮件16A，這兩者之間的連接部份用密封件24加以密封。其結(jié)果是，一個用于封閉如油或類似物的園柱形腔S就形成于止擋件15A與回縮件16A之間。
在另一方面，本實施例主軸裝置的外部結(jié)構(gòu)是與圖1所示的是完全一樣的，所以用相同的參考數(shù)碼來標引，而且略去對它們的詳細介紹。
就圖6中的主軸裝置來說，當推桿2A推向如圖6上半部所示的處于鎖定狀態(tài)的工具柄T時，壓力施加表面2d就壓向壓力接受表面12b，使彈性夾頭12A與圖1所示主軸裝置那樣擴張。推桿2A的朝前運動也使大直徑部份2g進入圓筒形腔S，使圓筒空腔S的容積減少。之后，回縮件16A后退，以便保持圓筒形腔S的容積恒定。彈性夾頭16A就朝圖6的右側(cè)運動。結(jié)果使工具柄T如圖6下半部份所示那樣朝主軸一側(cè)運動，工具柄T就被牢固地鎖定于主軸1。
在另一方面，當推桿2A相對處于鎖定犬態(tài)的工具柄回縮時，夾頭12A回縮，鎖定部份12d就與鎖定邊緣Tb分開。而且，回縮件16A由彈簧18推壓而運動，從而迫使彈簧夾頭12A朝前運動。
在圖1的主軸裝置中，回縮錐形表面2C，可動件17，回縮件16及張緊彈簧18構(gòu)成彈性夾頭回縮機構(gòu)。在另一方面，在圖6所示的主軸裝置中，彈性夾頭回縮機構(gòu)是由回縮件16A，止擋件15A，圓筒形腔S及張緊彈簧18組成。
在夾頭12，12A中的彈性夾頭零件12a的數(shù)目，在止擋件15，15A上的止擋腿15b數(shù)目，在回縮件16、16A上的管件16C數(shù)目，以及各構(gòu)成件的形狀不只限于附圖所示的那些，而且另外設(shè)計變型也是可以的。
在本發(fā)明的用于機床的主軸裝置中，壓力施加表面2d，2e及壓力接受表面12b，12c的放大作用，由于推桿2的鎖定(朝前)運動量未受別的零件約束而可被充份地增大。例如，雖然圖8所示傳統(tǒng)主軸裝置放大能力大約是3倍，而本發(fā)明的裝置放大能力可增至7倍。
此外，通過增大放大能力，彈簧能可以減少，因而可無需使用不連續(xù)的盤狀彈簧。因而也可以采用能緩振和耐用的螺卷簧，這樣就提供了良好的維護性能。而且用于向前推進的彈性能小，從而使得使回縮所需的這種能(液力能)也可以小，從而使本發(fā)明更為經(jīng)濟。
而且，放大作用和連接作用可以用分開的操作單獨完成，從而使得彈性夾頭12和工具柄T即使在彈性夾頭12和工具柄T的位置有點兒不對準時，彈性夾頭12和工具柄T也能被夾緊，由此而使夾緊允差量增大。結(jié)果是與傳統(tǒng)裝置相比，本發(fā)明的裝置更易于制造，而且即使在壓力施加表面與壓力接受表面被磨損時也可以夾緊，因而提供了制造和經(jīng)濟方面的優(yōu)點。
此外，用于隨推桿2朝前運動使彈性夾頭12擴張，與工具柄T的冷卻劑連接管部份Ta配接的管配接部份2f形成于推桿2的頂部時，此管部份2b被回縮，而且在工具柄T插入主軸1的安裝孔1b中時，管部份2b不擋道。此外，工具柄T的插入軌跡無需與管件的中心軸線精確地對準，從而使得在其引導精度低且工具柄的插入軌跡不是始終如一的自動換刀裝置的情況下，或在插入其間高速自動換刀裝置走一螺旋形軌跡的情況下，工具也可以被插入主軸1的主軸孔中。
此外，在由一個回縮錐形表面2c，一個可動件17，一個回縮件16及一個張緊簧18組成彈性夾頭回縮機構(gòu)的情況，可以通過改變回縮錐形表面2C的位置，使夾頭12的擴張與收縮時機得到最佳調(diào)整。
在另一方面，在彈性卡頭由回縮件16A、止擋件15A，筒形腔S及張緊簧18組成的情況下，簧18的推力可以通過改變封閉于圓筒腔S中的液體量來調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種用于機床的主軸裝置，具有一個彈性夾頭，夾頭外周面上有用于借助于擴張該夾頭使插入主軸安裝孔中的工具柄的內(nèi)周面與該鎖定部份接觸而將一工具柄鎖定于主軸的一個鎖定部份，其特征在于，隨著趨近一個頂端逐漸地減小其尺寸的壓力接受表面形成于夾頭的內(nèi)周面上；該主軸配設(shè)一個推桿，推桿能夠朝工具柄一側(cè)推進；和隨著趨近一頂端側(cè)逐漸減小其直徑的壓力施加表面形成于推桿的外周面，并對夾頭的壓力接受表面施加壓力，使該夾頭擴張。
2.一種用于機床的主軸裝置，具有一個彈性夾頭，該夾頭在外圈面上形成有鎖定部份，鎖定部份通過使夾頭擴張與插入主軸安裝孔中的一工具柄的內(nèi)周面接觸而將工具鎖定于主軸，其特征在于，隨著趨近一個頂端側(cè)逐漸減小其直徑的壓力接受表面形成于夾頭的內(nèi)周面；主軸配置有一個能朝工具柄一側(cè)推進的推桿；隨著趨近一個頂端側(cè)逐漸減小其直徑的壓力施加表面形成于推桿的外周面，并對該夾頭的壓力接受表面加壓力使該夾頭擴張，以及一個管配接部份構(gòu)成于推桿的一個頂部，用于通過使擴張夾頭擴張的推桿向前推進使之與所述工具柄的一個冷卻劑連接管部份配接。
3.如權(quán)利要求2所述的主軸裝置，其特征在于，所述夾頭能沿主軸的軸線方向移動，一個夾頭回縮機構(gòu)被置于推桿與該頭之間，該機構(gòu)用于在推桿向前推進擴張時使夾頭回縮。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述主軸裝置，其特征在于，所述配接部份配設(shè)有一個閥，該閥由一個推簧推向一頂端一側(cè)而將配接部份關(guān)斷，通過與配接所述冷卻劑連接管部一起朝一個基座一側(cè)推而使此配接部份打開。
5.如權(quán)利要求4所述主軸裝置，其特征在于，所述夾頭回縮機構(gòu)具有一個回縮錐形表面，此表面與推桿一起向前推進；一個安裝得用以制止主軸朝前移動的止擋件；一個由止擋件夾持的可動件，可動件在使推桿向前推進而被所述回縮錐形表面推動時，與推桿一起沿徑向朝外運動；一個回縮件，它在所述夾頭推動時能沿主軸軸線方向運動，而且通過向前推進推桿，隨該夾頭與所述可動件徑向徑外移動而回縮；一個張緊機構(gòu)，用以將此回縮件沿前進方向推壓。
6.一種如權(quán)利要求4所述主軸裝置，其特征在于，所述夾頭回縮機構(gòu)具有一個安裝于該夾頭上的圓筒形回縮件，以便使之能沿主軸軸線方向運動，而且將所述推桿以氣密方式插入其內(nèi)；一個安裝于該主軸的以便制止移動的止擋件將推桿以氣密方式插入其內(nèi)，并以氣密方式插入所述回縮件，而且能夠相對該回縮件運動；一個形成于該回縮件與止擋件之間的圓筒形腔，并在腔內(nèi)密封液體。
7.一種用于機床的主軸裝置，具有一個彈性夾頭，該夾頭在外周面上具有一個鎖定部份，它用于通過擴張使此鎖定部份與插入主軸安裝孔內(nèi)的一個工具柄的內(nèi)圓周面接觸而將工具柄鎖定于主軸，其特征在于，所述主軸配置一個推桿，推桿沿所述工具柄方向推進而使該夾頭擴張；以及所述推桿具有一個管狀桿主體及一個擰入管狀桿主體內(nèi)的管件，調(diào)整墊置于所述桿主體與管件之間，所述推桿總長可以通過改變所述桿主體與管件之間的擰入寬度來調(diào)整。
全文摘要
一種用于機床的主軸裝置，其中，在內(nèi)周面上有一個鎖定邊緣且被插入主軸1的安裝孔中的工具柄T通過擴張彈性夾頭12而被鎖定于主軸，該夾頭在外周面上有與該鎖定邊緣結(jié)合的鎖定部分。在趨近頂部而逐漸減小直徑的壓力接受表面形成于夾頭12的內(nèi)表面。主軸1配置有一推桿2，推桿用于通過壓力施加表面2d、2e使夾頭擴張，表面2d、2e在推桿頂部形成、在趨近頂部逐漸減小其直徑，并在推桿2朝前移動時對夾頭12的壓力接受表面12b，12c加壓而將工具柄T鎖定。
文檔編號B23B31/20GK1162515SQ9710127
公開日1997年10月22日 申請日期1997年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月1日
發(fā)明者佐藤久一, 藤田修司 申請人:株式會社新潟鐵工所