一种加工中心具有缓冲功能的刀具装夹装置

所属技术领域

本发明属于刀具装夹技术领域，尤其涉及一种加工中心具有缓冲功能的刀具装夹装置。

背景技术

传统的加工中心，加工过程中，会加工各种软硬程度的材料；比较软的材料，如尼龙或者塑料；相对较硬的材料，如铝材或者硬度相对较低的钢材；比较硬的材料，如硬度较高的钢材等；目前针对这三种不同硬度的材料刀体的安装结构是相同的；在加工过程中如果出现打刀的情况，刀体的安装结构有足够的强度去承受冲击；在发生冲击后，对于这三种材料，一般都是刀片损坏，如果冲击强度较大的话，刀具损坏；本发明设计一种装置可以根据三种不同软硬强度的材料去调节刀体安装强度，以保证在加工过程中，如果出现打刀，可以通过刀柄和刀盘的安装关系去吸收和缓冲冲击，保护刀片。

本发明设计一种加工中心具有缓冲功能的刀具装夹装置解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种加工中心具有缓冲功能的刀具装夹装置，它是采用以下技术方案来实现的。

一种加工中心具有缓冲功能的刀具装夹装置，它包括刀柄、刀盘，其中刀盘安装在刀柄的下端，其特征在于：所述刀柄的下端具有球壳，球壳的下端具有圆形孔；中间环的内外两圆面上分别周向均匀的安装有两个转轴，中间环外圆面上安装的两个转轴的轴线与内圆面上安装的两个转轴的轴线相互垂直；中间环通过外圆面上的两个转轴旋转安装在球壳的内侧；中间环内圆面上安装的两个转轴上旋转安装有安装环壳且安装环壳与球壳内圆面具有摆动间隙；固定螺纹套通过导向块与导向槽的上下滑动配合安装在安装环壳内，固定螺纹套与安装环壳之间安装有复位弹簧；所述固定螺纹套的上端固定安装有拉环，上紧环上下滑动安装在球壳上端的外圆面上，传动环壳位于球壳内的上端，且传动环壳与上紧环固定连接；安装在固定螺纹套上的拉环与上紧环环槽内的下端面配合；固定螺纹套的下端通过螺纹配合安装有限位环，所述限位环与球壳的下端的圆形孔配合。

刀盘的上端通过球笼万向节安装在上述球壳下端的外侧球面上，且通过上紧螺钉与固定螺纹套的配合固定连接；上紧环的下端与刀盘的上端面配合。

上述限位环采用脆性材料。

作为本技术的进一步改进，上述球壳上端的外圆面上周向均匀的开有多个滑槽，上紧环和传动环壳之间通过周向均匀分布的固定支撑连接在一起，且固定支撑与滑槽一一对应滑动配合。

作为本技术的进一步改进，上述球壳的内球面上开有两个周向分布的轴孔，安装在中间环外圆面上的两个转轴旋转安装在两个轴孔内。

作为本技术的进一步改进，刀盘的上端具有竖直段，刀盘内位于竖直段的下侧具有与球壳配合的内球面，内球面与竖直段内圆面周向均匀的开有多个第二半圆槽，上述球壳的外球面上周向均匀的开有多个第一半圆槽；所述第一半圆槽和第二半圆槽一一对应相互配合。

上述球笼万向节包括钢球、保持架，其中多个钢球周向均匀的安装在第一半圆槽和第二半圆槽内，保持架安装在钢球上，且保持架上所开的弧槽与钢球一一对应；所述弧槽的上下侧面均为球面，所述球面对钢球限位。

作为本技术的进一步改进，上述复位弹簧为压缩弹簧，且具有预压力。

作为本技术的进一步改进，上述安装环壳的内圆面上周向均匀的开有多个导向槽；固定螺纹套的外圆面上固定安装有安装环，安装环的外圆面上周向均匀的安装有多个导向块；导向块与导向槽一一对应滑动配合。

作为本技术的进一步改进，上述刀盘上具有供上紧螺钉安装的T形槽。

作为本技术的进一步改进，上述刀盘上的内球面上开有避让保持架的球面槽。

作为本技术的进一步改进，上述复位弹簧的一端固定安装在安装环的下端面上，复位弹簧的另一端固定安装在安装环环槽内的下端面上。

上述上紧螺钉下端的端面上具有六角槽。

作为本技术的进一步改进，在加工塑料时，通过上紧螺钉将刀盘固定于刀柄上，这种情况下，固定螺纹套未被驱动下移，复位弹簧处于预压缩状态；限位环与球壳下端之间具有间隙，拉环上下端面和传动环壳环槽内上下端面之间，拉环外圆面和传动环壳环槽内圆面之间均具有间隙；上紧环的下端面与刀盘的上端面之间具有间隙。

在加工铝材或软性钢材时，通过上紧螺钉将刀盘固定于刀柄上，且通过上紧螺钉驱动固定螺纹套下移，复位弹簧被压缩；限位环外圆面与球壳下端圆形孔接触配合，拉环下端面和传动环壳环槽内下端面之间存在间隙；拉环外圆面和传动环壳环槽内圆面之间均具有间隙；上紧环的下端面与刀盘的上端面之间具有间隙。

在加工硬性钢材时，通过上紧螺钉将刀盘固定于刀柄上，且通过上紧螺钉驱动固定螺纹套下移，复位弹簧被压缩；限位环外圆面与球壳下端圆形孔接触配合，拉环下端面和传动环壳环槽内下端面之间接触且拉动上紧环的下端与刀盘的上端面接触。

相对于传统的刀具装夹技术，本发明设计的有益效果如下：

1、本发明中在加工塑料时，通过上紧螺钉将刀盘固定于刀柄上，这种情况下，固定螺纹套未被驱动下移，复位弹簧处于初始与压缩状态；通过刀盘内球面和球壳外球面之间的摩擦保证刀盘与刀柄之间的上紧力，这种情况下，如果发生撞击，通过刀盘相对球壳的摆动和安装环壳相对球壳的摆动来起到吸收缓冲作用。

在加工铝材或软性钢材时，通过上紧螺钉将刀盘固定于刀柄上，且在上紧螺钉的下端与刀盘上T形槽紧贴后，通过继续驱动上紧螺钉使得限位环外圆面与球壳下端圆形孔接触配合，这种情况下，通过限位环外圆面与球壳下端圆形孔的配合保证在加工过程中刀盘与刀柄之间的稳定性；如果发生撞击，撞击力较大时，因为限位环采用脆性材料，在撞击力下，限位环可破碎；通过刀盘相对球壳的摆动和安装环壳相对球壳的摆动来起到吸收缓冲作用。相对于加工塑料的情况，因为存在限位环的限位，此状态的安装强度要高于加工塑料的安装强度。

在加工硬性钢材时，通过上紧螺钉驱动固定螺纹套下移，使得限位环外圆面与球壳下端圆形孔接触配合，安装环下端面和传动环壳环槽内下端面之间接触且拉动上紧环的下端与刀盘的上端面接触；这种情况下，通过限位环外圆面与球壳下端圆形孔的配合和通过上紧环和刀盘上端的配合提高了在加工硬性钢材过程中刀盘与刀柄之间的稳定性和安装可靠性。但是在考虑了可靠性后，在受到撞击时，此情况下的安装结构不允许摆动，撞击力很大时，相关结构会发生变形损坏。

2、本发明通过球笼万向节连接刀盘和球壳一方面保证刀盘与球壳之间的摆动，另一方面通过球笼万向节中的钢球刀柄和刀盘之间可顺利传递扭矩。

3、本发明设计刀盘上端的竖直段可防止安装刀盘的时候，刀盘上端与球壳外球面发生干涉。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是刀柄结构示意图。

图4是刀盘结构示意图。

图5是传动环壳安装示意图。

图6是钢球和保持架结构示意图。

图7是安装环壳安装示意图。

图8是复位弹簧安装示意图。

图中标号名称：1、刀柄；2、刀盘；3、上紧环；4、上紧螺钉；5、固定螺纹套；6、万向节机构；7、安装环壳；8、球笼万向节；9、复位弹簧；10、拉钉；11、驱动键槽；12、球壳；13、第一半圆槽；14、滑槽；15、弧槽；16、轴孔；17、圆形孔；18、第二半圆槽；19、T形槽；20、内球面；21、竖直段；22、球面槽；23、固定支撑；24、传动环壳；25、钢球；26、保持架；27、导向槽；28、转轴；29、中间环；30、拉环；31、安装环；32、导向块；33、限位环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中刀柄1通过驱动键槽11和主轴上的驱动键的配合安装在主轴上或采用现有技术安装。

如图1所示，它包括刀柄1、刀盘2，其中刀盘2安装在刀柄1的下端：如图3所示，所述刀柄1的下端具有球壳12，球壳12的下端具有圆形孔17；如图7所示，中间环29的内外两圆面上分别周向均匀的安装有两个转轴28，中间环29外圆面上安装的两个转轴28的轴线与内圆面上安装的两个转轴28的轴线相互垂直；中间环29通过外圆面上的两个转轴28旋转安装在球壳12的内侧；中间环29内圆面上安装的两个转轴28上旋转安装有安装环壳7且安装环壳7与球壳12内圆面具有摆动间隙；如图2所示，固定螺纹套5通过导向块32与导向槽27的上下滑动配合安装在安装环壳7内，如图8所示，固定螺纹套5与安装环壳7之间安装有复位弹簧9；复位弹簧9对固定螺纹套5起到复位和预压作用；如图8所示，所述固定螺纹套5的上端固定安装有拉环30，上紧环3上下滑动安装在球壳12上端的外圆面上，如图2所示，传动环壳24位于球壳12内的上端，且如图5所示，传动环壳24与上紧环3固定连接；安装在固定螺纹套5上的拉环30与上紧环3环槽内的下端面配合；如图8所示，固定螺纹套5的下端通过螺纹配合安装有限位环33，所述限位环33与球壳12的下端的圆形孔17配合。

本发明中通过球壳12、中间环29、安装环壳7和转轴28组成了一个万向节机构6，使得安装环壳7能够在球壳12内以球壳12的圆心摆动。本发明中固定螺纹套5可在安装环壳7内上下滑动，但不能进行旋转；这样的设计保证上紧螺钉4在对刀盘2上紧的时候，安装环壳7能够对固定螺纹套5在旋转方向上起到限制作用，保证上紧螺钉4与固定螺纹套5的顺利配合。

本发明中固定螺纹套5被驱动向下移动的时候，固定螺纹套5会通过其上端的拉环30下移，在拉环30下移到与传动环壳24环槽内的下端面接触后，拉环30驱动传动环壳24下移，传动环壳24下移通过固定支撑23带动上紧环3下移，实现对刀盘2上端的限位。

本发明设计的限位环33的作用是，在加工比较硬的工件时，通过旋转上紧螺钉4，使得上紧螺钉4驱动固定螺纹套5下移，固定螺纹套5下移带动限位环33下移，在限位环33下移到球壳12下端的圆形孔17内与圆形孔17圆面接触后，限位环33就会对球壳12的摆动限位，同时因为限位环33为脆性材料，在受到较大挤压时，限位环33能够破碎，通过刀盘2相对球壳12的摆动和安装环壳7相对球壳12的摆动来起到吸收缓冲作用。限位环33采用脆性材料，该脆性材料可通过实验确定，针对不同的撞击力，对多种材料制造的多个限位环33进行试验，在确保受到撞击时安装结构不变形和加工过程中不会晃动的情况下，通过实验能够确定。

如图2所示，刀盘2的上端通过球笼万向节8安装在上述球壳12下端的外侧球面上，且通过上紧螺钉4与固定螺纹套5的配合固定连接；上紧环3的下端与刀盘2的上端面配合。

上述限位环33采用脆性材料。

本发明中刀盘2可相对刀柄1下端的球壳12摆动。本发明通过球笼万向节8连接刀盘2和球壳12的原因是，一方面保证刀盘2与球壳12之间的摆动，另一方面通过球笼万向节8中的钢球25刀柄1和刀盘2之间可顺利传递扭矩。

如图3所示，上述球壳12上端的外圆面上周向均匀的开有多个滑槽14，如图8所示，上紧环3和传动环壳24之间通过周向均匀分布的固定支撑23连接在一起，且固定支撑23与滑槽14一一对应滑动配合。

如图3所示，上述球壳12的内球面20上开有两个周向分布的轴孔16，如图2所示，安装在中间环29外圆面上的两个转轴28旋转安装在两个轴孔16内。

如图4所示，刀盘2的上端具有竖直段21，刀盘2内位于竖直段21的下侧具有与球壳12配合的内球面20，内球面20与竖直段21内圆面周向均匀的开有多个第二半圆槽18，如图3所示，上述球壳12的外球面上周向均匀的开有多个第一半圆槽13；所述第一半圆槽13和第二半圆槽18一一对应相互配合。

本发明设计刀盘2上端的竖直段21的原因是，防止安装刀盘2的时候，刀盘2上端与球壳12外球面发生干涉。

如图6所示，上述球笼万向节8包括钢球25、保持架26，其中如图2所示，多个钢球25周向均匀的安装在第一半圆槽13和第二半圆槽18内，保持架26安装在钢球25上，且保持架26上所开的弧槽15与钢球25一一对应；所述弧槽15的上下侧面均为球面，所述球面对钢球25限位。

本发明中通过设计的第一半圆槽13、第二半圆槽18、钢球25和保持架26可以实现，在刀盘2安装在刀柄1上后，刀盘2可相对刀柄1摆动。保持架26的作用是可以对未安装刀盘2时的钢球25起到固定作用，防止钢球25从球壳12上掉落。

上述复位弹簧9为压缩弹簧，且具有预压力。

如图7所示，上述安装环壳7的内圆面上周向均匀的开有多个导向槽27；如图8所示，固定螺纹套5的外圆面上固定安装有安装环31，安装环31的外圆面上周向均匀的安装有多个导向块32；导向块32与导向槽27一一对应滑动配合。

如图4所示，上述刀盘2上具有供上紧螺钉4安装的T形槽19。

如图4所示，上述刀盘2上的内球面20上开有避让保持架26的球面槽22。

上述复位弹簧9的一端固定安装在安装环31的下端面上，复位弹簧9的另一端固定安装在安装环31环槽内的下端面上。

上述上紧螺钉4下端的端面上具有六角槽；方便使用者通过六角扳手驱动上紧螺钉4。

在加工塑料时，通过上紧螺钉4将刀盘2固定于刀柄1上，这种情况下，固定螺纹套5未被驱动下移，复位弹簧9处于预压缩状态；限位环33与球壳12下端之间具有间隙，拉环30上下端面和传动环壳24环槽内上下端面之间，拉环30外圆面和传动环壳24环槽内圆面之间均具有间隙；上紧环3的下端面与刀盘2的上端面之间具有间隙。

在加工铝材或软性钢材时，通过上紧螺钉4将刀盘2固定于刀柄1上，且通过上紧螺钉4驱动固定螺纹套5下移，复位弹簧9被压缩；限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17接触配合，拉环30下端面和传动环壳24环槽内下端面之间存在间隙；拉环30外圆面和传动环壳24环槽内圆面之间均具有间隙；上紧环3的下端面与刀盘2的上端面之间具有间隙。

在加工硬性钢材时，通过上紧螺钉4将刀盘2固定于刀柄1上，且通过上紧螺钉4驱动固定螺纹套5下移，复位弹簧9被压缩；限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17接触配合，拉环30下端面和传动环壳24环槽内下端面之间接触且拉动上紧环3的下端与刀盘2的上端面接触。

本发明为了保证刀盘2竖直安装在刀柄1上，所以在安装刀盘2的时候，首先手动下移上紧环3，使得上紧环3的下端面和刀盘2的上端面处于紧密贴合状态，然后在通过上紧螺钉4将刀盘2固定拉紧。

具体工作流程：当使用本发明设计的装置时，对于加工不同硬度的工件，上紧螺钉4旋转的程度不同。

在加工塑料时，通过上紧螺钉4将刀盘2固定于刀柄1上，这种情况下，固定螺纹套5未被驱动下移，复位弹簧9处于初始与压缩状态；通过刀盘2内球面20和球壳12外球面之间的摩擦保证刀盘2与刀柄1之间的上紧力，这种情况下，如果发生撞击，通过刀盘2相对球壳12的摆动和安装环壳7相对球壳12的摆动来起到吸收缓冲作用。

在加工铝材或软性钢材时，通过上紧螺钉4将刀盘2固定于刀柄1上，且在上紧螺钉4的下端与刀盘2上T形槽19紧贴后，通过继续驱动上紧螺钉4使得限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17接触配合，这种情况下，通过限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17的配合保证在加工过程中刀盘2与刀柄1之间的稳定性；如果发生撞击，撞击力较大时，因为限位环33采用脆性材料，在撞击力下，限位环33可破碎；通过刀盘2相对球壳12的摆动和安装环壳7相对球壳12的摆动来起到吸收缓冲作用。相对于加工塑料的情况，因为存在限位环33的限位，此状态的安装强度要高于加工塑料的安装强度。

在加工硬性钢材时，通过上紧螺钉4驱动固定螺纹套5下移，使得限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17接触配合，安装环31下端面和传动环壳24环槽内下端面之间接触且拉动上紧环3的下端与刀盘2的上端面接触；这种情况下，面通过限位环33外圆面与球壳12下端圆形孔17的配合和通过上紧环3和刀盘2上端的配合提高了在加工硬性钢材过程中刀盘2与刀柄1之间的稳定性和安装可靠性。但是在考虑了可靠性后，在受到撞击时，此情况下的安装结构不允许摆动，撞击力很大时，相关结构会发生变形损坏。