具有冷却剂通道的夹持装置、该夹持装置的制造方法以及用于具有这种夹持装置的车床的工具收纳板

摘要

一种用于自动车床的工具收纳板的夹持装置(11)，借助该夹持装置可以将工具保持件位置固定地、抗扭地、可松脱地固定在工具收纳板的收纳井中，其中，夹持装置(11)能够借助固定件(112)可松脱地固定在工具收纳板上，为了在运行中为工具提供优化的冷却，冷却剂射流被引到工具附近。这由此实现，使冷却剂通道(113)以从入口(1131)经由中间通道(1132)直至出口(1133)至少部分地横贯夹持装置(11)延伸的方式被设置在夹持装置(11)之中或之上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自动车床的工具收纳板的夹持装置，通过该夹持装 置可以将工具保持件位置固定地、抗扭地、可松脱地固定在工具收纳板的收 纳井(Aufnahmeschacht)中，其中，夹持装置可以通过固定件可松脱地固定 在工具收纳板上，本发明还涉及一种具有至少一个收纳井的工具收纳板，用 于利用夹持装置可松脱地固定工具保持件；以及一种用于夹持装置的制造方 法和改装方法。

背景技术

已知的自动化车床、特别是自动化的纵向车削自动车床目前应用于各种 技术领域中，用以大批量地制造多种产品。由于采用了自动化的工件供应， 因此这种类型的纵向车削自动车床能够全自动地生产车削配件和铣削配件。

在通常具有至少四个收纳井的工具收纳板中可以有多个工具保持件被 插入，每个工具保持件都配设有至少一个工具。工具收纳板具有多个收纳井， 工具保持件借助于夹持装置平行取向地被可松脱地保持、夹持地固定在收纳 井中。工具保持件在一般情况下被设计为杆状的，在此，例如呈转位式刀片 形式的工具可松脱地固定在面向工件的端部上。在工具收纳板中采用多个工 具保持件时，能够可选地迅速、简单地选择要使用的工具并使其与工件相接 触。然后通过在工具收纳板与工件之间进行相对运动来实现车削过程。在图 5中示意性示出了一种已知的这种类型的工具收纳板，其具有已被夹持的工 具保持件。

为了在车削过程期间冷却车削或铣削工具，需要在工具上施用冷却剂并 尽可能地以较小的距离实现，以达到最佳的冷却效果。

一方面，这可以通过与工具收纳板间隔开的、具有不同形状的冷却剂管 道来完成。这种冷却剂管道被远离工具收纳板地对准工具，以使冷却剂能够 以有针对性的射流对准工具喷射。在实践中发现：对工具上的冷却剂射流实 现最佳的调节是困难的。此外，例如当需要从集成在机器中的处理单元中自 动化地将已制成的工件取出时，伸入到工具或待处理工件的空间中的冷却剂 管道由于其构型往往会形成干扰。即使将冷却剂管道小型化，其在自动取出 工件时仍然会造成干扰，并可导致处理单元与冷却剂管道发生碰撞。

如果将这种冷却剂管道进一步远距离地设置，以便能够更好地实现自动 取出，则为了达到所要求的冷却效果需要提高冷却剂的压力。然而，通过在 较高压下入射到工具上的冷却剂能够影响切割或切削过程，通过干扰切屑流 的方式。切屑可又被转向回到构件上并缠绕构件，这是不可取的，因为这些 切屑需要再用手移除。由此使得不能实现完全自动化的切削。

人们放弃了会额外导致干扰的冷却剂管道而采用了一种工具保持件，在 工具保持件中利用通孔来跨越该工具保持件地设置内部冷却剂通道，这在图 6中示例性地示出。冷却剂供应管道在背向工具的一侧连接在位于工具保持 件上的相应的接口上。冷却剂通过该冷却剂通道跨越工具保持件输送至切削 过程附近，并通过在工具保持件上在工具区域内成型的喷射出口给出。

切屑流以及由此切割过程几乎不受到干扰，因为冷却剂可以限制于局部 地喷洒到工具上。由于在工具区域内没有干扰结构，因此构件还可以被自动 取出。

由于冷却剂供应管道必须被固定在工具保持件上，以使冷却剂能够按要 求流经工具保持件，因此必须相应地对每一个工具保持件进行专门的设计。 还尝试过采用下述设计方案：冷却剂通道从工具保持件延伸至特殊成型的工 具中。相应地，该工具还必须满足要求并且不能使用任何标准工具。但是不 只是需要为工具保持件和可能的工具配备合适的冷却剂通道，而且在应用上 也是困难的。当需要更换工具时，必须将工具保持件从工具收纳板上移除。 为此，还总是必须将冷却剂供应管道与工具保持件脱离并相应地以后再次使 它们连接，这都将增加额外的成本。当工具和/或只有工具保持装置配备有冷 却通道时，则工具保持装置和/或工具是被专门制造的，并相应地增加了生产 成本。不再能使用简单的杆状工具保持件，否则可能无法实现最佳的冷却。 为了使工具冷却，至少必须为工具保持装置配备冷却剂通道。在车削运行中， 冷却剂管道必须与工具保持件相接合，并且一旦需要更换工具冷却剂管道必 须在更换工具保持件或工具之前被移除。

为了给已知的具有圆形截面的工具保持件设置冷却供应管道，专利文献 DE 112008003674公开了一种附加的构件，其具有偏心凹部用于已知的基本 上为圆形的工具保持件，并设有在该构件中钻孔形成的通道，冷却剂可以通 过该通道输送至工具保持件的工具侧端部。该附加的构件特别适于待接收的 基本上为圆形的工具保持件，并设有用于将工具保持件保持在偏心凹部中的 固定件。

通过采用如专利文献DE 112008003674所述的附加构件，现有的杆状 工具保持件就可以被使用并固定在已制成的偏心凹部中。当需要更换工具或 工具保持件时，与通道连通的冷却剂供应管道可以在更换工具保持件期间一 直保留在构件上。

为了对现有的自动车床进行改造，必须配制如上所述的附加构件，现有 的工具保持件可以被插入到该构件中，在此，工具保持件可以直接拧入附加 的构件中。这种类型的外加构件制造成本很高。一般情况下使用钢铁，在此 必须配制多个精确的孔，这些孔跨越所述外加构件，使得合适的冷却剂通道 能构造为在外加构件中延伸。

由于现有的纵向车削自动车床具有带有至少一个用于收纳标准化工具 保持件的井(Schacht，槽)的工具收纳板，因此为了接收该附加的构件现有 的位于车床上的工具收纳板还必须作出相应的改变。

发明内容

本发明的目的在于能够在运行中为工具提供优化的冷却，在此，冷却剂 射流可以被输送至工具附近，工具或工具保持件可以在不脱离冷却剂管道的 情况下容易地更换，以及能够在不改变自动车床的情况下容易地实现对现有 的自动车床的工具收纳板的升级。

这利用改进的、用于位于工具收纳板的至少一个井中的工具保持件的夹 持装置来实现。为此，夹持装置除了用于固定之外，还用于借助于冷却剂通 道输送冷却剂，因此夹持装置具有两个功能。

另外，权利要求12提出通过成型一凹槽作为冷却剂通道来实现对现有 的夹持装置的升级改造。

附图说明

下面参照附图对根据本发明的优选实施例进行说明。

图1以立体图示出了工具收纳板，其具有两个夹持装置和一个可松脱地 被保持的工具保持件。

图2a以侧视图示出了工具保持件和夹持装置，在此为清楚起见省略了 工具收纳板。

图2b示出沿图2a中的线C-C的截面图。

图3以纵剖面图示出了夹持装置，该夹持装置具有偏心延伸的冷却剂通 道。

图4以立体图示出了夹持装置，该夹持装置具有实现为凹槽的中间通道 和以虚线示出的工具保持件。

图5以立体图示意性示出了工具收纳板，该工具收纳板具有夹持装置用 于可松脱地连接根据现有技术的杆状的工具保持件。

图6以立体图示出了工具保持件，其具有一体化的冷却剂通道和位于工 具区域内的排放喷嘴。

具体实施方式

图1示出了用于车床的工具收纳板1，准确地说是用于自动车床以及由 此用于使工件4的切削加工制造过程在其中可全自动进行的车床。在此，为 清楚起见没有示出车床以及自动化设备，例如集成在车床中的、用于为工件 收纳部自动地装载工件的处理单元。

工具收纳板1具有多个收纳井10。在此其是被标准化应用并可在市场 上购得的、被广泛应用于商用的纵向车削自动车床的工具收纳板1，其中示 出了两个被开槽的(ausgesparte，留空)收纳井10。工具收纳板1基于用于 收纳具有杆的工具保持件2的收纳井10的造型被优化，并可在市场上购得。 如图所示，工具保持件2在工具侧在工具开槽中承载着工具3，例如转位式 刀片3。在工具收纳板1与工件之间以及由此在至少一个被插入的工具3与 工件4之间可以进行相对运动，从而能够实现切削加工。

每个收纳井10由一个支承面、一个工具接触面100和与其对置的夹持 楔形接触面101构成，在此，这些面沿工具收纳板1的纵向I的方向延伸。

在将工具保持件2插入收纳井10之后，工具保持件沿纵向方向I对齐， 以使工具3从收纳井10向外伸出并能够按要求与工件4相接触。如果工具 保持件2已实现对齐，则利用夹持装置11将工具保持件可松脱地夹持地固 定在收纳井10中。夹持装置11沿其纵向轴线L具有工具侧端部W和止挡 侧(anschlagseitiges)端部A。通过夹持装置实现对工具保持件2的位置固 定、抗扭固定。

为了固定工具保持件2，夹持装置11插入工具保持件2的第一侧面20 与收纳井10的夹持楔形接触面101之间，夹持装置通常在垂直于夹持装置 11的纵向轴线L的平面内具有楔形的形状。夹持装置11以第二侧面21将工 具保持件2朝收纳井10的工具接触面100推压。在此，夹持面110直接平 行延伸地贴靠在工具保持件2的第一侧面20上，而楔形面111在与夹持面 110相对置的楔形面111的侧指向收纳井10的夹持楔形接触面101的方向。

利用固定件112可以将夹持装置11可松脱地固定在工具收纳板1上以 及因此将工具保持件2可松脱地固定在工具收纳板上，使得工具保持件2还 能够可松脱地固定在收纳井10中。在此设置多个螺栓作为固定件112，这些 螺栓可以在设有内六角孔(Innensechskant)的情况下简单地在工具收纳板1 上拧紧，由此使得工具保持件2被夹持地、位置固定地、转动安全地间接保 持。这种具有用于固定工具保持件2的夹持装置11的工具收纳板1在现有 技术中是已知的，也请参见图6。

在此如图1示出的夹持装置11实现为沿其纵向轴线L的方向长于工具 保持件2，并在位于背向工具20的止挡侧端部A上新颖地具有止挡件116。 工具保持件2可以相对于夹持装置11被对齐、固定，直至工具保持件2的 端面22与止挡件116相接触。为了方便地调节(Justage)工具保持件2，止 挡件116在此设有螺栓，该螺栓可以通过位于止挡侧端部A上的突出部根据 所要求的偏移平行于夹持装置11的纵向轴线L被拧动。

为了在车削过程中使工具20冷却，冷却剂通过至少部分地穿过夹持装 置11延伸的冷却剂通道113输送到工具20上。参见图2b、图3和图4。由 冷却剂供应管道114和连接的联接件115将冷却剂引入冷却剂通道113，然 后在冷却剂穿过冷却剂通道113之后，以足够高的压力有针对性地以冷却剂 射流5的方式将冷却剂引导到工具3上。从示出沿图2a的线C-C的截面图 的图2b中可以看到：冷却剂通道113在此在夹持面110中局部开槽地延伸。 因此，冷却剂通道113相对于工具保持件2的第一侧面20是开放的。

在如图3所示的剖面图中示出了冷却剂经过冷却剂供应管道114、联接 件115进入到冷却剂通道113中的路线。冷却剂通道113包括入口1131、中 间通道1132和出口1133。

外部的冷却剂供应管道114可以是由金属、特别是不锈钢或由合成材料 (塑料)、尤其是PTFE、PFA、乙烯基(Vinyl)、尼龙、聚乙烯或橡胶制 成的管或软管，其通常具有1/8英寸的标称尺寸。冷却剂供应管道114固定 在联接件115上，该联接件可以具有各种不同的形状并且还可以被构造为快 速联接件。

联接件115的通道口通入入口1131，该入口在此被设置在夹持装置11 的沿纵向轴线L的方向大约一半长度的地方。入口1131实现为孔并大致垂 直于纵向轴线L地穿过夹持装置11直至夹持装置11的横向尺寸的一半。如 果联接件115通入入口1131的地点设置为尽可能地远离切削加工区域或工 具3是有利的。

可选地，还可以将入口1131设置在夹持装置11的止挡侧端部A的区 域中，在此必须构造相应较长的中间通道1132。在这种情况下，冷却剂供应 管道114只被引导至夹持装置11的止动侧端部A，联接件115同样向止挡 侧端部A移动。

中间通道1132连接在入口1131上，中间通道至少部分地横贯夹持装置 11的本体并通入出口1133中。出口1133设置在夹持装置11的工具侧端部 W的区域中，从而在夹持装置11被固定夹持时能够使冷却剂射流5对准工 具保持件2的工具侧端部，或者说对准固定在工具保持件的工具侧端部上的 工具3。在此，出口1133被成形为穿过夹持装置11的本体的孔。该孔在一 纵向截面平面上相对于夹持装置11的纵向轴线L成偏转角度α延伸地开槽。

在一种优选的实施方式中，中间通道1132被构造为夹持装置11的夹持 面110中的凹槽1132。由于夹持装置11也是由钢制成的，因此使孔完全地 横贯夹持装置11的本体是非常耗时的并且制造成本很高，因此在夹持面110 中留出凹槽1132是有利的。如果选择凹槽1132作为中间通道1132，则中间 通道1132的三个侧面由夹持装置11的本体形成，由此将产生开放的中间通 道1132。因此，冷却剂通道113朝向夹持面110是部分开放的。

在借助夹持装置11固定夹持的工具保持件2中，工具保持件2的第一 侧面20和夹持装置11的夹持面110彼此平行地排齐，以使第一侧面20将 冷却剂通道113的中间通道1132相对于工具保持件2密封。由此，使得冷 却剂还在高压下通过在夹持面110中成型的凹槽1132输送至出口1133。在 将中间通道1132设计为夹持面110中的凹槽的设计方案中，在冷却剂沿朝 向工具侧端部W的方向流过中间通道1132期间，工具保持件2的第一侧面 20用作中间通道1132的封闭面并被局部地预冷却。

中间通道1132还可以作为封闭的通道在夹持装置11的本体中连接于入 口1131和出口1133地设置在夹持装置11内部。在此，冷却剂通道113可 以居中或偏心地延伸通过夹持装置11的本体引入。那么，冷却剂通道113 完全远离第一侧面20和工具保持件2地设置。因此，冷却剂通道113完全 在夹持装置11中延伸并与工具保持件2间隔开地设置。

在另一种实施方式中，出口1133可以被成型为位于夹持面110中的凹 槽，在此，出口1133的在夹持装置11的工具侧端部W上的结束部(Abschluss， 端部)被设计为在纵向剖面平面中相对于纵向轴线L具有偏转角度α的凹槽。 这种变形未在附图中示出。出口1133的制造相应地更加容易。

出口1133还可以由多个出口通道或孔构成，这取决于要实现的冷却剂 射流5或要执行的切削加工应用的需要。相应地，构成出口1133的多个出 口通道可相对于彼此以不同的偏转角度α取向。

夹持装置的制造方法和改装方法

现有的、具有至少一个收纳井10且工具保持件2借助于夹持装置11 可松脱地保持在该收纳井中的工具收纳板1，可以进行简单的改装并可以配 备新的冷却系统。只须调整夹持装置11，而工具收纳板1和工具保持件2保 持不变。夹持装置11必须设有冷却剂通道113，在此，入口1131、中间通 道1132和出口1133在不同设计方案中被安置在夹持装置11的本体之上或 之中，如上所述。入口1131与联接件115相连接，而冷却剂供应管道114 可以与联接件115可松脱地连接。

因此，在更换工具时冷却剂供应管道114可以保持固定在夹持装置11 上，并相应地能够在更换工具之后快速地再次启动冷却。通过利用具有集成 的冷却剂通道113的夹持装置11替换现有的夹持装置，可以简单、快速地 实现改装。此外，可以使用标准化的工具收纳板1和工具保持件2。

在此所描述的实施方式中，冷却剂通道113可以间接或直接地固定在工 具保持件2上，这取决于冷却剂通道113的各部分的设计方案。此外，由于 冷却剂通道未穿过工具保持件2，因此可以使用已知的简单的、一件式的工 具保持件2。当冷却剂供应管道114借助联接件115接合在夹持装置11上时， 甚至可以在不拆除冷却剂供应管道114的情况下来取出工具保持件2。

附图标记列表

1 工具收纳板

I 纵向方向

   10 收纳井

      100 工具接触面

      101 夹持楔形接触面

   11 夹持装置

      110 夹持面

      111 楔形面

      112 固定件

      113 冷却剂通道

         1131 入口

         1132 中间通道

         1133 出口

      114 冷却剂供应管道

      115 联接件

      116 止挡件

      α 偏转角度

      L 纵向轴线

      W 工具侧端部

      A 止挡侧端部

2 工具保持件(车刀)

    20 第一侧面

    21 第二侧面

    22 端面

   3 工具(车削工具，例如转位式刀片)

   4 工件

   5 冷却剂射流