CN104827341A - 一种压缩过载保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩过载保护装置，包括夹具套、调节螺母、钢球、传力套、变径套、压缩弹簧及定心组件，其中，夹具套为筒状结构，夹具套的左端内壁上开设有内螺纹，调节螺母与夹具套的内壁螺纹连接；调节螺母的右侧设有传力套，压缩弹簧设置在调节螺母及传力套之间，调节螺母的两端分别顶住调节螺母及传力套的端面；钢球嵌入传力套的导槽内，以便径向限位传力套，钢球的上部卡入开设在夹具套壁体上的通孔内，以便限位固定钢球；变径套贴紧传力套设置在传力套的右侧，变径套内设有定心组件，丝锥经定心组件向内插入传力套内。本发明采用双节结构，并将弹性过载保护结构与刚性过载保护结构相结合，同时实现了轴向过载保护及径向过载保护。

Description

一种压缩过载保护装置

技术领域

本发明涉及攻丝钻头领域，特别指一种压缩过载保护装置。

背景技术

机械加工过程中常用到钻孔与攻丝，钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的操作，攻丝是用一定的扭矩将丝锥旋入要钻的底孔中加工出内螺纹，钻孔和攻丝需要分别驱动钻头及丝锥高速旋转，以便将转轴的扭矩转换为向下钻孔和攻丝的驱动力，钻头和丝锥分别固定在夹头上，由夹头带动其高速旋转，高速旋转的钻头和丝锥需要过载保护装置，以防止过载过大而发生折断或扭矩过大而拧断。

授权公告号为CN 2504024Y的中国发明专利公开了“攻丝夹头”，该专利文献公开了一种通过设置一种开口处为倒锥面结构的丝锥夹头1、钢球6、丝锥夹套7及压缩弹簧8以实现丝锥的装配定位，装配时将丝锥夹套7向内按压，并使压缩弹簧8压缩，钢球6滑入丝锥夹头1的内壁锥面凹槽内以插入丝锥，丝锥装配完成后，松开丝锥夹套7，压缩弹簧8回弹，将钢球6逐步顶出丝锥夹头1的内壁锥面凹槽，以便锁紧丝锥；丝锥夹头1的外部套设有夹头外套2，夹头外套2内壁设有凹槽，该凹槽内由外至内依此设有压紧螺丝5、弹簧4及钢球3，钢球3嵌设在丝锥夹头1内，弹簧4顶住钢球3并通过压紧螺丝5压紧，以便提供预加载力给钢球3，当丝锥的扭矩大于该预加载力时，钢球3向外压向压紧螺丝，并滑出丝锥夹头1外，使转动失效，实现过载保护。该专利技术在实际使用时仅仅起到径向过载保护作用，由于丝锥工作时同时需要向下运动及旋转，因此丝锥同时受到沿圆周方向的扭矩及沿轴向的压力，且扭矩远大于压力，在该专利技术中通过钢球3与丝锥夹头1外壁上的圆弧凹槽的连接以进行过载保护，由于钢球3与圆弧凹槽的径向及轴向接触一致，因此其径向预加载力和轴向预加载力相等，由于丝锥承受的径向扭矩远大于其承受的轴向压力，因此丝锥因径向力过大而使运动失效，但是加工中心会继续沿轴向进给，导致丝锥轴向力逐步增大而导致折断，另外，该专利技术采用弹簧提供预加载力，弹簧属于弹性结构，反复压缩易导致损坏，使用寿命短，稳定性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种采用双节结构，并将弹性过载保护结构与刚性过载保护结构相结合，同时实现了轴向过载保护及径向过载保护的压缩过载保护装置。

    本发明采取的技术方案如下：一种压缩过载保护装置，包括夹具套、调节螺母、钢球、传力套、变径套、压缩弹簧及定心组件，其中，上述夹具套为筒状结构，夹具套的左端内壁上开设有内螺纹，调节螺母与夹具套的内壁螺纹连接；调节螺母的右侧设有传力套，压缩弹簧设置在调节螺母及传力套之间，调节螺母的两端分别顶住调节螺母及传力套的端面；上述钢球嵌入传力套的导槽内，以便径向限位传力套，钢球的上部卡入开设在夹具套壁体上的通孔内，以便限位固定钢球；上述变径套贴紧传力套设置在传力套的右侧，变径套内设有定心组件，丝锥经定心组件向内插入传力套内。

    优选地，所述的夹具套的左端内插设固定有主体传力销，主体传力销外接动力装置，以便通过主体传力销带动夹具套旋转及轴向运动。

    优选地，所述的传力套为筒状结构，传力套的筒内左侧开槽，右侧开有方孔，方孔与槽连通，且方孔的宽度小于槽的直径，槽与方孔之间形成环形的台阶面；上述压缩弹簧的右端顶住该环形的台阶环面，左端顶住调节螺母的右端面；丝锥插设固定在方孔内。

    优选地，所述的传力套的左端设有第一凸环，右端设有第二凸环，第一凸环与第一凸环之间形成环形空槽；上述导槽包括至少二个，导槽开设在第一凸环上，并沿第一凸环的圆周方向间隔设置。

    优选地，所述的导槽贯穿第一凸环的左右端面，导槽的右端两槽边分别为圆弧结构；上述钢球包括至少二个，各钢球分别嵌设在导槽内，并对应上述圆弧结构设置，夹具套通过钢球带动传力套旋转，并通过方孔带动丝锥旋转。

    优选地，所述的变径套为筒状结构，变径套的左端贴紧传力套的端面，变径套的内壁为向内倾斜的锥面结构，该锥面结构的直径由右至左逐步增大。

    优选地，所述的定心组件包括定心钢球、定心套及弹簧，其中上述弹簧设置在变径套内，弹簧的左端顶住变径套的内台阶环面；上述定心套插设在变径套内，定心套顶住弹簧，并延伸至变径套外。

    优选地，所述的定心套的侧壁上开设有卡槽，该卡槽对应上述变径套的锥面结构设置；上述定心钢球卡设在该卡槽内，向内按压定心套定心钢球沿锥面结构运动，逐步滑入锥面结构内并将弹簧压紧，以便安装丝锥，安装好丝锥后弹簧反弹将定心套向外推出，定心钢球滑出锥面结构，并卡在锥面结构的右端，以便将定心套及丝锥卡紧。

    优选地，所述的变径套通过螺钉固定在上述夹具套上，并随夹具套旋转。

    优选地，所述的钢球的外端卡设在主体内孔内。

本发明的有益效果在于：

本发明针对攻丝、钻孔领域现有的过载保护装置存在的缺陷及行业所需，设计了一种采用双节结构，并将弹性过载保护结构和刚性过载保护相结合，以同时实现丝锥或钻头的径向过载保护和轴向过载保护。

首先，本发明通过在夹具套内设置相互贴紧设置的传力套和变径套以替换现有技术中的丝锥夹套与压缩弹簧的结构，以在实现快速装配丝锥的基础上附带轴向保护作用，本发明将变径套内部设置内环形台阶面结构，变径套内壁为向内倾斜的锥面结构，并在该内台阶环面上设置弹簧，弹簧的外端连接在定心套上，定心套外壁上嵌设有定心钢球，装配时，将定心套向内侧按压，定心钢球逐步滑入变径套的锥面结构的凹槽内，丝锥向内插入至传力套的方形孔内，以便卡合固定，丝锥装配完成后，松开定心套，弹簧回弹推动钢球沿锥面结构的凹槽向外侧滑动，以便卡紧丝锥；传力套内设有压缩弹簧，压缩弹簧內端顶住传力套内环形的台阶环面，外端顶住调节螺母，调节螺母与夹具套内壁之间螺纹连接，调节螺母向右侧压紧压缩弹簧，而传力套贴紧变径套，变径套的右端与夹具套卡紧设置，因此压缩弹簧被预压缩，产生一个轴向过载保护力；

其次，本发明创造出一种全新的传力套，该传力套的两端分别设有第一凸环及第二凸环，第一凸环与第二凸环之间形成环形空槽，第一凸环上开有三个轴向设置的导槽，三个导槽沿第一凸环的周缘均匀间隔设置，并将第一凸环贯通，导槽右端的两槽边分别设置为圆弧结构，导槽内设有钢球，钢球对应设置在圆弧结构处，钢球嵌入夹具套侧壁的通孔内，并与夹具套外部的主体内孔卡紧设置，钢球为径向传力件，夹具套上的主体传力销带动夹具套旋转，夹具套通过钢球带动传力套旋转，传力套通过其上设置的方孔最终带动丝锥旋转，具体地，钢球径向传力方式采用双弧面接触结构，即钢球的球面贴紧导槽侧壁上的圆弧结构，以便将径向力传递至传力套，实际使用时，如果丝锥承受的径向力大于导槽的圆弧结构能提供给钢球的最大支撑力时，钢球沿圆弧结构滑入环形空槽内，使得径向传动失效，传力套打滑，实现了径向过载保护作用，该钢球与圆弧结构的结合为刚性过载保护结构，相对于采用弹簧等弹性过载保护结构，其连接更加稳定，使用寿命长，并且，相比于市场上出现的不规则锯齿结构等过载保护结构的过载保护力较大，丝锥强度难以达到过载保护力要求的缺陷，该种球面与弧面结构接触的连接形式，大为减少了过载保护力，适应了实际使用需求。

本发明的传力套是可以在夹具套内轴向自由滑动的，装配时，通过旋转调节螺母，使压缩弹簧向右侧压向传力套，使传力套贴紧变径套，而变径套是轴向固定在夹具套内的，因此不断旋转调节螺母使压缩弹簧逐步压紧传力套，并产生一个轴向预压紧力；本发明的钢球是固定设置在夹具套及主体内孔内的，钢球轴向不起作用，实际使用时，包括以下两种情况：1、丝锥的轴向力先达到压缩弹簧预先提供的加载力，则丝锥在轴向力作用下将传力套向左侧挤压，传力套向左侧运动，钢球相对传力套在导槽内向右运动，因此钢球滑出导槽外，并滑入环形空槽内，使径向传动失效，出现打滑，另外丝锥在加工中心的轴向作用下，不断压紧压缩弹簧，此时，压缩弹簧所起到的作用是缓冲保护作用，避免丝锥直接承受加工中心附加的轴向力而折断，实现了轴向过载保护；2、丝锥承受的径向力先达到钢球与传力套导槽的圆弧接触面所能承受的最大径向力，钢球沿圆弧结构逐步滑入环形空槽内，使得径向传动失效，出现打滑，实现了径向过载保护，同时，在丝锥打滑后，如果加工中心继续驱动丝锥轴向进给，此时压缩弹簧被逐步压缩，起到缓冲保护作用，防止了丝锥承受轴向力过大而折断；通过将压缩弹簧弹性过载保护结构与钢球的刚性过载保护结构相结合，同时实现了对丝锥的轴向及径向过载保护，最大限度地实现了对丝锥的保护，另外，这两种过载保护结构所起的作用不论先后，通过一个传力套的设计巧妙地结合渗透在一起，互为因果，因此使得本发明既能适用在径向承载力大于轴向承载力的情况，如攻丝，也能适用在轴向承载力大于径向承载力的情况，如钻孔；大大提高了装置的行业适用性，可作为行业通用标准进行推广应用。

附图说明

图1为本发明座体的剖视图。

图2为本发明夹头的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

    如图1至图2所示，本发明采取的技术方案如下：一种压缩过载保护装置，包括夹具套1、调节螺母2、钢球3、传力套4、变径套5、压缩弹簧9及定心组件，其中，上述夹具套1为筒状结构，夹具套1的左端内壁上开设有内螺纹，调节螺母2与夹具套1的内壁螺纹连接；调节螺母2的右侧设有传力套4，压缩弹簧9设置在调节螺母2及传力套4之间，调节螺母2的两端分别顶住调节螺母2及传力套4的端面；上述钢球3嵌入传力套4的导槽43内，以便径向限位传力套4，钢球3的上部卡入开设在夹具套1壁体上的通孔内，以便限位固定钢球3；上述变径套5贴紧传力套4设置在传力套4的右侧，变径套5内设有定心组件，丝锥经定心组件向内插入传力套4内。

    夹具套1的左端内插设固定有主体传力销8，主体传力销8外接动力装置，以便通过主体传力销8带动夹具套1旋转及轴向运动。

    传力套4为筒状结构，传力套4的筒内左侧开槽，右侧开有方孔，方孔与槽连通，且方孔的宽度小于槽的直径，槽与方孔之间形成环形的台阶面；上述压缩弹簧9的右端顶住该环形的台阶环面，左端顶住调节螺母2的右端面；丝锥插设固定在方孔内。

    传力套4的左端设有第一凸环42，右端设有第二凸环41，第一凸环42与第一凸环41之间形成环形空槽44；上述导槽43包括至少二个，导槽43开设在第一凸环42上，并沿第一凸环42的圆周方向间隔设置。

    导槽43贯穿第一凸环42的左右端面，导槽43的右端两槽边分别为圆弧结构；上述钢球3包括至少二个，各钢球3分别嵌设在导槽43内，并对应上述圆弧结构设置，夹具套1通过钢球3带动传力套4旋转，并通过方孔带动丝锥旋转。

    变径套5为筒状结构，变径套5的左端贴紧传力套4的端面，变径套5的内壁为向内倾斜的锥面结构，该锥面结构的直径由右至左逐步增大。

    定心组件包括定心钢球6、定心套7及弹簧11，其中上述弹簧11设置在变径套5内，弹簧11的左端顶住变径套5的内台阶环面；上述定心套7插设在变径套5内，定心套7顶住弹簧11，并延伸至变径套5外。

    定心套7的侧壁上开设有卡槽，该卡槽对应上述变径套5的锥面结构设置；上述定心钢球6卡设在该卡槽内，向内按压定心套7定心钢球6沿锥面结构运动，逐步滑入锥面结构内并将弹簧11压紧，以便安装丝锥，安装好丝锥后弹簧11反弹将定心套7向外推出，定心钢球6滑出锥面结构，并卡在锥面结构的右端，以便将定心套7及丝锥卡紧。

    变径套5通过螺钉固定在上述夹具套1上，并随夹具套1旋转。

钢球3的外端卡设在主体内孔10内。

进一步，本发明设计了一种采用双节结构，并将弹性过载保护结构和刚性过载保护相结合，以同时实现丝锥或钻头的径向过载保护和轴向过载保护。首先，本发明通过在夹具套内设置相互贴紧设置的传力套和变径套以替换现有技术中的丝锥夹套与压缩弹簧的结构，以在实现快速装配丝锥的基础上附带轴向保护作用，本发明将变径套内部设置内环形台阶面结构，变径套内壁为向内倾斜的锥面结构，并在该内台阶环面上设置弹簧，弹簧的外端连接在定心套上，定心套外壁上嵌设有定心钢球，装配时，将定心套向内侧按压，定心钢球逐步滑入变径套的锥面结构的凹槽内，丝锥向内插入至传力套的方形孔内，以便卡合固定，丝锥装配完成后，松开定心套，弹簧回弹推动钢球沿锥面结构的凹槽向外侧滑动，以便卡紧丝锥；传力套内设有压缩弹簧，压缩弹簧內端顶住传力套内环形的台阶环面，外端顶住调节螺母，调节螺母与夹具套内壁之间螺纹连接，调节螺母向右侧压紧压缩弹簧，而传力套贴紧变径套，变径套的右端与夹具套卡紧设置，因此压缩弹簧被预压缩，产生一个轴向过载保护力；其次，本发明创造出一种全新的传力套，该传力套的两端分别设有第一凸环及第二凸环，第一凸环与第二凸环之间形成环形空槽，第一凸环上开有三个轴向设置的导槽，三个导槽沿第一凸环的周缘均匀间隔设置，并将第一凸环贯通，导槽右端的两槽边分别设置为圆弧结构，导槽内设有钢球，钢球对应设置在圆弧结构处，钢球嵌入夹具套侧壁的通孔内，并与夹具套外部的主体内孔卡紧设置，钢球为径向传力件，夹具套上的主体传力销带动夹具套旋转，夹具套通过钢球带动传力套旋转，传力套通过其上设置的方孔最终带动丝锥旋转，具体地，钢球径向传力方式采用双弧面接触结构，即钢球的球面贴紧导槽侧壁上的圆弧结构，以便将径向力传递至传力套，实际使用时，如果丝锥承受的径向力大于导槽的圆弧结构能提供给钢球的最大支撑力时，钢球沿圆弧结构滑入环形空槽内，使得径向传动失效，传力套打滑，实现了径向过载保护作用，该钢球与圆弧结构的结合为刚性过载保护结构，相对于采用弹簧等弹性过载保护结构，其连接更加稳定，使用寿命长，并且，相比于市场上出现的不规则锯齿结构等过载保护结构的过载保护力较大，丝锥强度难以达到过载保护力要求的缺陷，该种球面与弧面结构接触的连接形式，大为减少了过载保护力，适应了实际使用需求。本发明的传力套是可以在夹具套内轴向自由滑动的，装配时，通过旋转调节螺母，使压缩弹簧向右侧压向传力套，使传力套贴紧变径套，而变径套是轴向固定在夹具套内的，因此不断旋转调节螺母使压缩弹簧逐步压紧传力套，并产生一个轴向预压紧力；本发明的钢球是固定设置在夹具套及主体内孔内的，钢球轴向不起作用，实际使用时，包括以下两种情况：1、丝锥的轴向力先达到压缩弹簧预先提供的加载力，则丝锥在轴向力作用下将传力套向左侧挤压，传力套向左侧运动，钢球相对传力套在导槽内向右运动，因此钢球滑出导槽外，并滑入环形空槽内，使径向传动失效，出现打滑，另外丝锥在加工中心的轴向作用下，不断压紧压缩弹簧，此时，压缩弹簧所起到的作用是缓冲保护作用，避免丝锥直接承受加工中心附加的轴向力而折断，实现了轴向过载保护；2、丝锥承受的径向力先达到钢球与传力套导槽的圆弧接触面所能承受的最大径向力，钢球沿圆弧结构逐步滑入环形空槽内，使得径向传动失效，出现打滑，实现了径向过载保护，同时，在丝锥打滑后，如果加工中心继续驱动丝锥轴向进给，此时压缩弹簧被逐步压缩，起到缓冲保护作用，防止了丝锥承受轴向力过大而折断；通过将压缩弹簧弹性过载保护结构与钢球的刚性过载保护结构相结合，同时实现了对丝锥的轴向及径向过载保护，最大限度地实现了对丝锥的保护，另外，这两种过载保护结构所起的作用不论先后，通过一个传力套的设计巧妙地结合渗透在一起，互为因果，因此使得本发明既能适用在径向承载力大于轴向承载力的情况，如攻丝，也能适用在轴向承载力大于径向承载力的情况，如钻孔；大大提高了装置的行业适用性，可作为行业通用标准进行推广。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种压缩过载保护装置，其特征在于：包括夹具套（1）、调节螺母（2）、钢球（3）、传力套（4）、变径套（5）、压缩弹簧（9）及定心组件，其中，上述夹具套（1）为筒状结构，夹具套（1）的左端内壁上开设有内螺纹，调节螺母（2）与夹具套（1）的内壁螺纹连接；调节螺母（2）的右侧设有传力套（4），压缩弹簧（9）设置在调节螺母（2）及传力套（4）之间，调节螺母（2）的两端分别顶住调节螺母（2）及传力套（4）的端面；上述钢球（3）嵌入传力套（4）的导槽（43）内，以便径向限位传力套（4），钢球（3）的上部卡入开设在夹具套（1）壁体上的通孔内，以便限位固定钢球（3）；上述变径套（5）贴紧传力套（4）设置在传力套（4）的右侧，变径套（5）内设有定心组件，丝锥经定心组件向内插入传力套（4）内。

2.根据权利要求1所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的夹具套（1）的左端内插设固定有主体传力销（8），主体传力销（8）外接动力装置，以便通过主体传力销（8）带动夹具套（1）旋转及轴向运动。

3.根据权利要求2所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的传力套（4）为筒状结构，传力套（4）的筒内左侧开槽，右侧开有方孔，方孔与槽连通，且方孔的宽度小于槽的直径，槽与方孔之间形成环形的台阶面；上述压缩弹簧（9）的右端顶住该环形的台阶环面，左端顶住调节螺母（2）的右端面；丝锥插设固定在方孔内。

4.根据权利要求3所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的传力套（4）的左端设有第一凸环（42），右端设有第二凸环（41），第一凸环（42）与第一凸环（41）之间形成环形空槽（44）；上述导槽（43）包括至少二个，导槽（43）开设在第一凸环（42）上，并沿第一凸环（42）的圆周方向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的导槽（43）贯穿第一凸环（42）的左右端面，导槽（43）的右端两槽边分别为圆弧结构；上述钢球（3）包括至少二个，各钢球（3）分别嵌设在导槽（43）内，并对应上述圆弧结构设置，夹具套（1）通过钢球（3）带动传力套（4）旋转，并通过方孔带动丝锥旋转。

6.根据权利要求5所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的变径套（5）为筒状结构，变径套（5）的左端贴紧传力套（4）的端面，变径套（5）的内壁为向内倾斜的锥面结构，该锥面结构的直径由右至左逐步增大。

7.根据权利要求6所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的定心组件包括定心钢球（6）、定心套（7）及弹簧（11），其中上述弹簧（11）设置在变径套（5）内，弹簧（11）的左端顶住变径套（5）的内台阶环面；上述定心套（7）插设在变径套（5）内，定心套（7）顶住弹簧（11），并延伸至变径套（5）外。

8.根据权利要求7所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的定心套（7）的侧壁上开设有卡槽，该卡槽对应上述变径套（5）的锥面结构设置；上述定心钢球（6）卡设在该卡槽内，向内按压定心套（7）定心钢球（6）沿锥面结构运动，逐步滑入锥面结构内并将弹簧（11）压紧，以便安装丝锥，安装好丝锥后弹簧（11）反弹将定心套（7）向外推出，定心钢球（6）滑出锥面结构，并卡在锥面结构的右端，以便将定心套（7）及丝锥卡紧。

9.根据权利要求8所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的变径套（5）通过螺钉固定在上述夹具套（1）上，并随夹具套（1）旋转。

10.根据权利要求9所述的一种压缩过载保护装置，其特征在于：所述的钢球（3）的外端卡设在主体内孔（10）内。