CN1994667A - 用于安装和驱动刀具的刀夹和用在该刀夹中的刀具 - Google Patents

Abstract

一种刀夹，用于安装和驱动刀具旋转运动以两侧地支承在刀夹内。在其两端，刀具具有中心面，中心面可旋转地装入刀夹内的底座轴衬。一个所述底座轴衬设置在驱动托架内另一个所述底座轴衬设置在反向轴承内并彼此对齐。反向轴承为反向轴承托架的一部分，所述托架可相对于驱动托架移动足以安装刀具的量，该刀具位于托架之间，通过预调节轴向力用中心面保持在底座轴衬内，旋转驱动电动机通过支承在所述驱动托架内的刀具心轴和强制离合器连接到刀具。刀具较佳地改进为杆状刀具并实质上相对于在所述刀具的齿轮切割遮盖体中心的垂直于旋转轴线的平面对称。在驱动侧的中心面和齿轮切割遮盖体之间的距离与在反向轴承侧的所要求的最小相应距离一样短。

Description

用于安装和驱动刀具的刀夹和用在该刀夹中的刀具

技术领域

本发明涉及一种刀夹，用于安装和驱动如在齿轮制造机器中的刀具的旋转运动，以及用在所述刀夹中的刀具。

背景技术

一般来说，例如对于加工圆柱形齿轮的盘形或螺旋形刀具需要刀夹。套爪卡盘通常用于安装和驱动刀具，但所述套爪卡盘易于变脏、磨损和破裂和损坏。套爪卡盘还需要高的几何工作量和窄的加工公差。此外，如果必须施加高扭矩，可能还需要正向锁定。刀具需要通常硬度低的复杂的反向轴承。需要高的夹持力夹住刀具，因为刀具非正向驱动，至少当需要运动精度高时。因为要产生和/或释放所需的力，刀具的夹持力需要在刀具旋转轴线方向上的间距，它还需要大的总体长度。因此这导致不利于用于安装和维护控制刀具旋转所需要的有角位置测量系统的空间条件。

本发明的目的是开发一种刀夹和刀具，使得刀夹坚固而可靠而没有套爪卡盘的缺点，允许刀具精确移动，提供坚硬的反向轴承，具有短的总体长度且具有用于安装和维护有角位置测量系统的有利空间条件。

根据本发明的刀夹，反向轴承是反向轴承托架的部件，所述反向轴承托架在驱动托架的方向上移动以安装刀具，使得刀具的中心面保持在轴衬中的两托架之间。在这样做时，有预调节轴向力。旋转驱动电动机通过支承在所述驱动托架内的刀具心轴和强制离合器连接到刀具，这种改进，不需要套爪卡盘，使得刀夹的设计紧凑且刀具移动精确度高。与现有技术相比，反向轴承仅包括几个机构件且因此可改进成特别坚硬。因此用于安装和维护角位置测量系统的条件是有益的。

在本发明中，驱动心轴可具有比现有技术的要求要小的直径。这有助于一方面，本发明刀夹使用节约空间的强制离合器代替套爪卡盘，另一方面，具有套爪卡盘的加工需要较高的夹持力。

因此驱动托架在刀具侧的尺寸可小于现有技术。这样，刀具的活动区域可置于靠近心轴的前端，而驱动托架不与工件或卡盘相撞。

由于本发明刀夹不用带有心轴套管的固定反向轴承而是用反向轴承托架运行，刀夹允许使用长度显著不同的刀具。反向轴承本身仅包括几个元件，并因此可改进成特别地坚硬。

目前通常使用的对应于现有技术的柄刀具，即不是通过分离的心轴连接在驱动心轴上的刀具，驱动侧的齿连接和安装表面之间的距离大于反向轴承侧的距离。但是由于上述改进，本发明允许具有齿连接和安装表面之间小距离的刀具的对称改进。在上下文中，不用说对称不是指单独齿而是指关于刀具的齿轮遮盖体对称。

发明内容

一种刀夹，用于安装和驱动刀具旋转运动以两侧地支承在刀夹内。在其两端，刀具具有中心面，中心面可旋转地装入刀夹内的底座轴衬。一个所述底座轴衬设置在驱动托架内另一个所述底座轴衬设置在反向轴承内并彼此对齐。反向轴承为反向轴承托架的一部分，所述托架可相对于驱动托架移动足以安装刀具的量，该刀具位于托架之间，通过预调节轴向力用中心面保持在底座轴衬内，旋转驱动电动机通过支承在所述驱动托架内的刀具心轴和强制离合器连接到刀具。刀具较佳地改进为杆状刀具并实质上相对于在所述刀具的齿轮切割遮盖体中心垂直于旋转轴线的平面对称。在驱动侧的中心面和齿轮切割遮盖体之间的距离与在反向轴承侧的所要求的最小相应距离一样短。

附图说明

图1是根据本发明具有夹持刀具的刀夹的视图。

图2示出了根据本发明穿过刀具旋转轴线的刀夹的水平剖视图。

图3示出了将反向轴承和驱动托架相对彼此移动的螺纹心轴的驱动的一部分。

图4示出了用于调节刀具和根据本发明刀夹的两托架之间轴向力的装置。

图5示出了在刀具心轴和根据本发明刀夹的刀具之间的强制离合器的局部视图和局部剖视图。

图6是根据图5的强制离合器的视图。

图7是根据图5的强制离合器的推力件的立体图。

图8示出了保持在根据本发明刀夹中的刀具的侧视图，具有根据图5的离合器的刀具侧部分。

图9示出了根据图8的刀具的俯视图，具有根据图5的离合器的刀具侧部分。

图10示出了根据图8的刀具在围绕其轴线旋转90°的位置，根据图5的离合器的刀具侧部分。

图11(a)-11(c)示出了根据图5和6的离合器的各种实施例。

具体实施方式

现将对本发明的细节参照附图进行讨论，其仅以示例方式表示本发明。

刀夹包括壳体1，带有两个连接的平行运行的不同高度的线性导轨。图1仅示出了上部导轨5。省略了下部导轨6。驱动托架2和反向轴承托架3可移动地设置在导轨5、6上。四个引导辊子将两个托架2、3连接到导轨5、6上，即两个连接到上部导轨5上，两个连接到下部导轨6上。图1仅示出了使反向轴承托架3与上部导轨5连接的两个引导辊子7和8。省略了剩余的引导辊子。

刀夹容纳有刀具4，所述刀具4在靠近两端具有驱动托架侧的圆锥中心面9和反向轴承侧的圆锥中心面10(图2)。中心面9、10相应地装入圆锥形轴衬11和12的展开的内部表面。圆锥形轴衬11键接合在驱动心轴13以防止旋转，圆锥形轴衬12键接合在反向轴承心轴14以防止旋转，较佳地用螺纹连接。用于紧固圆锥形轴衬11的螺纹之一设计成标号15(图2)。用于紧固圆锥形轴衬12的螺纹未示出。旋转驱动电动机33用于旋转驱动心轴13(图1和2)。

固定在驱动托架2上的心轴螺母17与位于反向轴承托架3内的螺纹心轴18啮合(图2)。螺纹心轴1 8左端的直径较小以形成圆柱形枢轴76和肩部77(图3)。推力环19位于枢轴76上，其通过基本锁定件28支撑抵靠肩部77。基本锁定元件28通过螺钉连接到螺纹心轴18上。

推力环19在外部圆柱体上具有轴向纵向凹槽24。具有圆柱形枢轴26的固定螺丝钉25，所述枢轴26从反向轴承托架3突出进入所述纵向凹槽并因此防止推力环19的旋转。因此推力环19可仅在螺纹心轴18的旋转轴线27的方向上移动。螺纹心轴18、推力环19和基本锁定件28之间的连接允许螺纹心轴18在推力环19的孔78内旋转。推力环19支撑在径向支撑表面23，该表面通过至少一个弹簧22提供在反向轴承托架3内的轴向孔20内，在该实施例中为盘弹簧设置。

随着推力环19压缩弹簧22，压住弹簧22抵靠反向轴承托架3上的支撑表面23的力逐渐增大。在反向轴承托架3的安装中，孔20的深度、在外部前部支撑表面75的面积上推力环19的宽度和弹簧22的长度在压缩状态下可调节，使得当压缩弹簧22的长度加上在外部支撑表面75面积内推力环22的轴向宽度等于孔20的深度时弹力达到所要求的值。在调节之后，推力环19的外部前部支撑表面75和反向轴承托架3的径向支撑表面51因此在同一平面上。形成支撑表面51的反向轴承托架3的侧面，邻近锁定壳体21的侧面52。锁定壳体21容纳具有外部锁定凹槽29的基本锁定件28(图3和4)。

如果推力环19的外部支撑表面75和反向轴承托架3的支撑表面51在同一平面上，锁定凹槽29采取在螺纹心轴18的旋转轴线27的方向上的特定位置。锁定杆41插入所述凹槽29(图4)。锁定杆41可移动地设置在锁定壳体21的孔53内。当推力环19的外部支撑表面75支撑在锁定壳体21的支撑表面52上时，孔53在螺纹心轴18的旋转轴线方向上的位置向图3的右方稍微下移且相对于锁定凹槽29的位置垂直于图4投影的平面，使得锁定杆41不能插入锁定凹槽29。

锁定壳体21容纳有齿轮组39、40。齿轮组具有键接合在轴38的圆柱形齿轮39，轴38可枢转地用轴承86、87支撑在锁定壳体21和锁定壳体21的一端盖板88内。具有手柄36的手轮37键接合在轴38突出盖板88的端部。

在锁定壳体21内，齿轮39与圆柱形齿轮40啮合，齿轮40装在基本锁定件28的枢轴89上且通过键93固定防止旋转。基本锁定件28具有孔92和支撑抵靠齿轮40的轴向支撑表面91。螺钉31延伸穿过基本锁定件28的孔92并螺接在螺纹心轴18上。这样螺钉31穿过普通垫圈90将齿轮40连接在具有螺纹心轴18的基本锁定件28。此外，螺钉32防止基本锁定件28相对于螺纹心轴18的旋转。

当手轮37通过转动手柄36而旋转时，旋转通过轴38、圆柱形齿轮39、40和基本锁定元件28传递到螺纹心轴18。这样，螺纹心轴18螺接入心轴螺母17并因此将反向轴承托架3推向驱动托架2。如果刀具4位于圆锥形轴衬11和12之间，反向轴承托架3的移动最初地消除了圆锥形中心面9、10和圆锥形轴衬11、12之间的任何运动。当手轮37进一步转动，在刀具底座上形成夹持力。该力增加直到夹持力加上摩擦力等于弹簧22的预压力。

手轮的进一步转动压缩弹簧22，且推力环19和基本锁定件28带着图3中的锁定凹槽29向右移。只要凹槽29达到锁定壳体21内孔53的位置，锁定杆41可插入锁定凹槽29。

但是，锁定杆41通常不能朝向图4的左侧移动得足够远以使得锁定杆41的推力环49支撑抵靠锁定壳体21内的端面54，因为锁定杆41接触锁定凹槽29的底部。在该实施例中，平均分布在凹槽的圆周上的六个平面锁定表面30提供在凹槽29的凸缘上。每个表面具有到基本锁定件28的轴线79相同的距离。近当诸锁定表面30之一平行于锁定杆41的轴线80时，锁定杆41才可移入图4中的左端位置。通过转动手轮37，该位置可容易地且精确地调节。在所述位置，锁定弹簧42将锁定杆41压入左端位置。所述位置右限制开关50记录并产生“夹住刀具”的信号。锁定弹簧42包围锁定杆41且一端支撑在推力环49而另一端通过连接在锁定壳体21上的垫圈46支撑。锁定杆突出穿过垫圈46，并提供有锁定手柄43。

图4以实线示出了锁定杆的工作位置。在该位置，锁定杆41通过锁定弹簧42保持在左端位置，该弹簧一侧由推力环49支撑，另一侧由垫圈46支撑。在所述位置，锁定杆用凸缘49支撑抵靠锁定壳体21的平表面54。限制开关50用于检查支撑杆是否到达左端位置，即图4中的操作位置。只有在所述位置才能加工工件。

为了调节夹持力，通过在操作位置43的锁定手柄抵抗锁定弹簧42的力向右移动锁定杆41且锁定手柄锁定在调节位置44。为此，手柄围绕其纵向轴线80旋转特定角度。通过所述旋转，支撑在垫圈46的锁定销45达到锁定杆的环形凹槽48的区域，并因此防止杆41向左移动。在锁定杆从操作位置43进入调节位置44的移动过程中，锁定销45在锁定杆41的区域，在该处设置有平面表面55，它平行于杆41的轴线80。所述平面表面55支撑在环形凹槽48的底部，因此锁定销45允许杆41在平面表面55面积上的轴向移动，但防止在环形凹槽48内的所述移动。螺钉47是将垫圈连接到锁定壳体21上的螺钉之一。

驱动心轴13和刀具4之间的离合器56(图5)包括推力件57和枢轴59，推力件57插入刀具侧驱动心轴的前表面上的圆柱形孔58，以及枢轴59设置在刀具4的驱动侧圆锥形中心表面9的延伸部分。

推力件57是圆柱形，具有垂直于组成圆形段的圆柱形表面线的部分(图6和7)。相应地，推力件57具有改进为圆形柱体的部分60，以及改进为平面表面61的部分。平面61平行于驱动心轴13的旋转轴线66。圆柱形孔58的轴线65具有到驱动心轴13的旋转轴线66的距离“a”。推力件57被特别地涂敷以实现持续地有利摩擦特性并安全地防止生锈。

刀具4的枢轴59也改进为圆柱形。它垂直于表面线也具有圆形段因此枢轴59也具有平面表面62和圆形柱体表面63。平面表面62平行于刀具4的旋转轴线67。

在安装情况下，枢轴59突出进入附在刀具侧驱动心轴13表面的凹槽64。所述凹槽64具有细长孔形状。它与圆柱形孔58相连。离合器56的尺寸使得两平面表面61和62在运行时彼此支撑抵靠并因此将动量从驱动心轴13传送到刀具4。

凹槽64容纳有抗扭元件68。它由通过螺钉70连接到驱动心轴13且抵靠凹槽64底部的锁定板69组成。在该实施例中，锁定板69具有两平面侧表面71和72，两者都平行于驱动心轴13的旋转轴线66。表面72支撑抵靠相对推力件57定位的凹槽64的侧壁。表面71突出进入圆柱形孔58使得推力件57仅可旋转很小的角度。在所述旋转角的中心位置，在锁定板69的平面表面71和推力件57的平面表面61之间仅有很小的距离。这样，当加速刀具4时，刀具的平面表面62经常找到推力件57的平面表面61的适合位置。

当刀具4容纳在圆锥形轴衬11、12内时，它可放置成平面表面62在推力件57的平面表面61上。但这不是必要的，因为两平面无论如何在较大的切割负载下朝向彼此移动并彼此平行安置以避免负载由边缘承担，即如此形成表面接触。推力件57不能从孔58分开，因为圆锥形轴衬11的最小内径部分覆盖推力件57(见图5)。

强制离合器56构造所依据的基本原理留下了结构发展的广泛应用。主要要求是用于通过推力件57传递力的大杠杆臂“e”，大的接触面积以及在其生产和用于削尖时用于刀具4的可靠的底座。

如果心轴轴线66和圆柱形孔58的轴线65之间的距离以及推力件57的旋转平面部分的弦到圆柱形孔58的轴线65的距离“b1”保持不变，例如，这引起用于传输力的杠杆臂“e”明显不同，取决于圆柱形枢轴59的旋转平面部分的弦到刀具4的旋转轴线67和/或驱动心轴13的旋转轴线66的距离“b2”。图11(a)到11(c)示出了这种影响的三种实例。

在根据图11(a)到11(c)的实例中，容纳刀具4用于削尖过程的中心孔不能适用。这对生产过程不明显，因为枢轴59上的平面传输表面62实际上在最后生产步骤中产生。可插入具有中心的轴衬来削尖刀具4，其具有防止在刀具4的圆锥形中心表面9上的内部锥形。

由于离合器类似于图11(c)枢转，也有可能提供凹槽，例如通过铣削，来制出用于中心孔的空间，如图11(c)中的虚线所示。

除了距离“b2”之外，距离“b1”和/或两轴线65、66之间的距离和/或孔58的直径也可变化来调节离合器56最优化地用于想要的应用。

驱动托架2可放置在导轨5、6的方向上。驱动的影响由电动机81通过驱动心轴82和螺接在支承壳体83内的心轴螺母和连接在驱动托架2上的板84进行。电动机81是用法兰安装在支承壳体85内的，壳体85连接到壳体1。支承壳体容纳有离合器以将电动机81的轴连接到螺纹心轴82上。

角位置测量系统73可在驱动心轴13端部易于安装和维修(见图2)。

在本发明中，较佳地使用刀具4。所述刀具具有在两端的圆锥形底座-和/或中心表面9、10，且在驱动侧具有另外特别研制的驱动枢轴59(图8到10)。枢轴59具有垂直于刀具4的旋转轴线67的圆形段形状部分。这里，使用平面表面62来传递驱动力矩。

刀具4的底座在提出的技术方案中改进为对称。这样，反向轴承托架3内的反向轴承74(图1)可研制成特别地刚性。例如，反向轴承心轴14的轴承35和驱动心轴13的轴承34可研制为刀具侧的相同尺寸。

该实施例中描述的用于个别部分任务的装置可用其它已知装置替换。例如，这适用于用于产生轴向力的装置，用于调节力大小的装置，用于安装刀具，或用于移动反向轴承托架3的装置。

本发明具有多个特别积极的特征：

·易于更换

·用扭矩作用卸除刀具底座

·低轴向力就足够

·具有与刀具驱动面接触的强制离合器

·高的刀具移动精确度

·低的磨损和破裂技术方案

·在刀具心轴处不需要动力卡盘设备，因此

·没有来自动力卡盘设备的易于不平衡的部件

·总长度短

·有孔的刀具可适用于适当的心轴

·角位置测量系统的易于装配和维护

·用弹性元件、如弹簧补偿刀具长度因热引起的改变

·在强制离合器区域的宽的生产公差

·易于适应具有显著不同长度的刀具

尽管本发明参照所述实施例进行了说明，但应当理解本发明并不限于这些特殊情况。本发明意指包括对本技术领域的技术人员来说显而易见的目的属于不偏离所附权利要求书精神和范围的更改。

Claims (8)

1.一种刀夹，用于安装和驱动刀具旋转运动，所述刀具具有第一和第二端部，靠近每个所述端部的中心面，所述刀夹包括：

一对可旋转底座轴衬，其中一个所述底座轴衬设置在驱动托架内，另一个所述底座轴衬设置在反向轴承内，所述一对底座轴衬彼此对齐，

所述反向轴承为反向轴承托架的一部分，所述托架可相对于驱动托架移动足以安装刀具的量，

由此当刀具位于所述驱动托架和所述反向轴承托架之间时，所述刀具通过预调节轴向力用中心面保持在底座轴衬内，

所述刀夹还包括通过支承在所述驱动托架内的刀具心轴和强制离合器连接到所述刀具的旋转驱动电动机。

2.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，所述刀具位于所述驱动托架和所述反向轴承托架之间，所述刀具的径向和轴向底座由于扭矩作用而卸除。

3.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，还包括所述刀具置于所述驱动托架和所述反向轴承托架之间，其中所述刀具的中心面改进为和刀具是一个部件。

4.如权利要求3所述的刀夹，其特征在于，所述中心面提供在安装所述刀具的心轴上。

5.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，在所述驱动和反向轴承托架之间将所述反向轴承托架移向所述驱动托架并产生用于刀具的轴向预压力所需的力通过弹性元件施加，因此具有刀具的两托架形成一单元，可作为一整体在所述驱动心轴和所述反向轴承心轴的共同旋转轴线方向上移动，所述单元适应影响所述刀具长度的热变化而不显著影响预压力。

6.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，所述驱动托架和所述反向轴承托架在它们连接到所述刀具的区域内是对称的。

7.一种刀夹，用于安装和驱动刀具旋转运动，所述刀具具有第一和第二端部，靠近每个所述端部的中心面，所述刀夹包括：

一对可旋转底座轴衬，其中一个所述底座轴衬设置在驱动托架内，另一个所述底座轴衬设置在反向轴承内，所述一对底座轴衬彼此对齐，

一驱动心轴，设置在所述驱动托架内，所述心轴包括具有平面捕捉表面的推力件，

由此由于所述刀具置于所述刀具底座内，所述推力件和平面捕捉表面与枢轴部分和所述刀具的平面表面偶合，方式为：所述平面捕捉表面和所述平面表面彼此接触以将所述刀具和所述驱动心轴偶合，在所述平面捕捉表面和所述平面表面之间的表面接触可在负载下调节。

8.一种刀具，用在用于安装和驱动所述刀具旋转运动的刀夹中，所述刀夹包括一对可旋转底座轴衬，其中一个设置在驱动托架内，另一个设置在反向轴承内，所述一对底座轴衬彼此对齐，所述刀夹还包括设置在所述驱动托架内的一驱动心轴，所述心轴包括具有平面捕捉表面的推力件，所述刀具包括：

具有旋转轴线和齿轮遮盖体的带柄刀具，

驱动端和反向轴承端，具有靠近每个所述端的中心面，

所述刀具相对于所述齿轮遮盖体和所述驱动和反向轴承端对称，所述对称相对于在所述刀具的齿轮遮盖体中心的垂直于旋转轴线的平面，

其中所述驱动端中心面和所述齿轮遮盖体之间的距离与所述反向轴承端中心面和所述齿轮遮盖体之间的距离相同。

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