螺纹旋风切削装置以及用于安装旋风切削环的工具 |
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| 申请号 | CN201010593761.4 | 申请日 | 2010-12-17 | 公开(公告)号 | CN102161122A | 公开(公告)日 | 2011-08-24 |
| 申请人 | WTO工具设备有限责任公司; | 发明人 | 卡尔海因茨·詹森; 托拜厄斯·福茨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出一种 螺纹 旋 风 切削装置(1)、一种旋风切削环(3)和一种用于将旋风切削环(3)安装在螺纹旋风切削装置(1)的中空 主轴 (11)内的工具，螺纹旋风切削装置(1)和旋风切削环(3)彼此协调，其中旋风切削环(3)可借助组合的卡套型连接和紧固型连接以简单和可靠的方式固定在螺纹旋风切削装置(1)的中空主轴(11)内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种螺纹旋风切削装置(1)，包括：被能转动地支撑并且能被驱动的中空主轴(11)以及设置在所述中空主轴(11)内的旋风切削环(3)，其特征在于，所述中空主轴(11)和所述旋风切削环(3)能够通过卡套型连接(27、13、15)彼此相连。 |
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| 说明书全文 | 螺纹旋风切削装置以及用于安装旋风切削环的工具技术领域背景技术[0002] 螺纹旋风切削是用于切削制造螺纹、或者诸如模块化蜗轮、挤出型蜗轮、螺钉、以及螺杆式压缩机的转子等具有螺旋形几何形状的工件的非常有效的方法。尤其在如果工件必须由诸如钛或不锈钢等硬质材料制成的情况下是这样。因此，现在几乎所有接骨螺钉都通过螺纹旋风切削制成。在此，工件紧固在机床的主轴内、诸如自动车床内。在旋风切削过程中，主轴与工件一起缓慢地转动。根据机器设计，由工件、该装置、或者工件和该装置两者的运动叠加，产生转动工件的轴向进给运动，并且以此方式实现螺旋形斜面。 [0003] 切削运动由旋风切削环执行，旋风切削环能转动地支撑在装置的中空主轴内。旋风切削环由中空主轴驱动。旋风切削环在旋风切削过程中以高转速转动，于是得到高切削速度，这对切削能力和已旋风切削的螺纹的表面质量有积极效果。 [0004] 通过将主轴转速和中空主轴转速相结合，可调整制造工艺以适应工件和工具切削的要求。 [0005] 因为设置在旋风切削环上的切削盘经受磨损，所以需要不时地用具有新切削盘的旋风切削环替换该旋风切削环。为了加速该过程，合适的是从中空主轴移除整个旋风切削环，并且用另一具有新切削盘的旋风切削环替换该旋风切削环。然后，移除的旋风切削环可安装新的切削盘。 [0006] 在市场上当前可购得的螺纹旋风切削装置中，旋风切削环借助于凸缘连接装置和端侧螺杆连接到中空主轴。由于结构上的边界条件，例如自动车床内的相对较小的可利用空间、以及铣削方法所预先给定的旋风切削环的构造，更换旋风切削环目前非常耗费时间。通常而言，在已知解决方案中，仅从加工侧能接近旋风切削环。在所谓的纵向切削车床(Langdreher)中，于是经常需要从机床移除整个螺纹旋风切削装置。该操作方法成本非常高，这是因为它导致长的机床停顿时间、并且因此不能最佳地利用机床。 [0007] 另外，期望以如下方式设计该装置，即借助于所谓的喇叭形结构(Trompete)实施替换，在一种设计中从加工侧替换，而在第二设计中从加工侧的相对侧替换。 发明内容 [0008] 本发明基于提供一种螺纹旋风切削装置的目的，该螺纹旋风切削装置使得可以容易地和快速地替换旋风切削环。另外，对替换旋风切削环的空间要求降低到最小，使得无需从机床移除螺纹旋风切削装置就可替换旋风切削环。 [0009] 在包括被能转动地支撑和能被驱动的中空主轴和设置在中空主轴内的旋风切削环的螺纹旋风切削装置情况下，该目的根据本发明通过如下方式解决：中空主轴和旋风切削环可以由卡套型连接装置彼此连接。 [0010] 卡套型连接装置的特征在于，两个部件(在此为旋风切削环和中空主轴)能够通过两个接合运动彼此相连。在通常实践中，相继地执行接合运动。现有技术公开了卡套型连接装置的多种实施形式，它们在原理上都适用于根据本发明的装置。同样适于此任务的卡套型连接装置的一个众所周知的实施例是从荧光灯的所谓启辉器中获知的。这些启辉器具有两个圆柱形销，两个圆柱形销在一端具有凸肩。两个类似锁眼的弯曲状凹槽设置在灯具内。启辉器的销插入这些凹槽内，然后启辉器被转动。另外，沿轴向作用、沿径向朝外和/或沿径向朝内定向的卡套型设计也是可以的。卡套型结构也可以如下方式设计：使得在建立卡套型连接时，同时也实现紧固效果。 [0011] 因为旋风切削环应当共轴地容纳在中空轴内，所以在根据本发明的卡套型连接结构的一个优选实施形式中，旋风切削环首先沿轴向插入中空主轴的对应轴向槽内，在到达预定位置之后接着相对于中空主轴转动。由此，在中空主轴和旋风切削环之间产生形状配合。当然，本发明并不局限于此实施形式。只是由于在中空主轴内部和在旋风切削环上的位置关系而可能产生限制。根据本发明的卡套型连接装置使得可以快速替换旋风切削环，而无需使负责替换旋风切削环的技术工人能够精确检查中空主轴。通过这种方式可能的是，即使在机床中仅有非常小的空间可利用，也不必从机床移除螺纹旋风装置就可以替换旋风切削环。 [0012] 为了提供稳固和容易操作的卡套型连接装置，如下设置，即沿径向朝外的多个凸部至少间接地设置在旋风切削环上，且凸部与中空主轴的相应成形 的槽形成卡套型连接。这种卡套型连接装置的几何结构方面或运动方面的反转当然也是本发明的一部分。 [0013] 在根据本发明的装置的一个特别优选的扩展方案中，凸部设置在卡套型环上，其中卡套型环能转动地支撑在旋风切削环上。卡套型连接通过如下方式实现：卡套型环的凸部插入中空主轴的相应互补地形成的轴向槽内，然后相对于中空主轴转动卡套型环，直到卡套型环的凸部容纳在中空主轴的对应的周向槽内。 [0014] 除了形状配合的卡套型连接外，为了使位于中空主轴内的旋风切削环还可被紧固，在本发明的另一有利的扩展方案中，在卡套型环中提供多个紧固螺栓，这些紧固螺栓可被朝着旋风切削环的凸肩拧紧。于是可能的是，在旋风切削环和中空主轴之间已产生卡套型连接之后，使用紧固螺栓和卡套型环将旋风切削环紧固在中空主轴内，使得可能实现极能承受负荷地将驱动力从中空主轴传递到旋风切削环。作为该附加紧固连接的结果，可在两个转动方向上将扭矩从中空主轴传递到旋风切削环。 [0015] 如果在径向上有更多一些的安装空间可利用，则附加地实现形状配合的辅助装置也是可行的。 [0016] 为了使得卡套型环不会从旋风切削环掉落和丢失，在本发明的另一有利实施形式中设计了，借助于安全环确保卡套型环不被丢失，安全环又容纳在旋风切削环上的对应槽中。 [0017] 为了能够以简单方式插入根据本发明的旋风切削环，并且使得凸部进入中空主轴的轴向槽内，然后能够相对于中空主轴转动旋风切削环的凸部或卡套型环的凸部，在端侧在旋风切削环或卡套型环上设置同步装置(Mitnehmermittel)，该同步装置以如下方式构建：使得它们与工具的形状对应地成形的同步装置协作。于是，旋风切削环可由工具保持，并可引入中空主轴内和从中空主轴引出。因此，工具作用为将旋风切削环插入中空主轴，产生根据本发明的卡套型连接，并且在需要时又从中空主轴移除旋风切削环。 [0018] 实践中，位于卡套型环内的单截锥形或双截锥形或者圆筒形凹处作为同步装置被证明是有效的，该同步装置与工具的相应互补地形成的销协作。 [0020] 在本发明的另一扩展方案中，旋风切削环借助于多边形连接形状配合并且抗扭转地固定在中空主轴内。在此，与标准多边形连接对比，根据本发明的多边形连接可并不构造成棱柱形的多边形连接，而是可以作为沿着中空主轴的纵轴线方向成截锥形的多边形连接。以此方式，除了传递扭矩外，借助于根据本发明的多边形连接实现了将旋风切削环定中心。由此得到非常紧凑的结构类型。 [0021] 通过利用根据本发明的用于安装旋风切削环的工具，进一步简化了对根据本发明的旋风切削环的安装或替换，其中该工具具有多个设置在端侧上的同步装置。这些同步装置可构造为圆柱形销，并能够实现握持和保持根据本发明的旋风切削环，使得可利用所述工具产生和释放旋风切削环和中空主轴之间的卡套型连接。通过使用根据本发明的工具，技术工人不必手动地握持旋风切削环，因为工人能够间接地操纵旋风切削环。相应构建的握持面或柄部可设置在根据本发明的工具上，使得显著地简化对旋风切削环的安装和拆除。 [0022] 工具的同步装置可构造为弹簧销，在一个特别优选的扩展方案中，这些同步装置具有紧固元件，特别是O型环。使用紧固元件，可以将旋风切削环牢固地保持在工具上，使得旋风切削环不会自己掉落，并且旋风切削环的接合运动可由工具传递到旋风切削环上。为了从旋风切削环释放工具，比弹性元件的保持力大一些的小力就已足够。以此方式，在旋风切削环和中空主轴之间产生和释放卡套型连接被大大简化了。 [0023] 为了可将卡套型环和旋风切削环紧固在中空主轴内，在根据本发明的工具的另一有利扩展方案中，如下设置：工具具有纵向孔眼，如果旋风切削环借助同步装置连接到工具，则纵向孔眼的孔型式与位于卡套型环或旋风切削环内的紧固螺栓的孔型式对应。作为该扩展方案的结果，可以利用工具将旋风切削环保持在中空主轴中，并且利用例如内六角扳手将紧固螺栓拧入纵向孔眼，并因此将旋风切削环牢固地紧固在中空主轴内。 [0024] 如果意图从中空主轴释放旋风切削环，则相应内容当然也适用。然后，具有同步装置的工具可插入旋风切削环，且用于释放紧固螺栓的扳手可通过工具的纵向孔眼直接导引到紧固螺栓上。因为根据本发明的位于工具内的纵向孔眼作用为扳手的定中心装置，所以工人无需为了能够施加扳手而观察紧固螺栓的头部。 附图说明[0026] 图1至11以各个视图示出了根据本发明的螺纹旋风切削装置的实施例、以及根据本发明的用于替换旋风切削环的工具的实施例。图12在纵向剖视图中示出根据本发明的螺纹旋风切削装置的另一实施例。 图13在纵向剖视图中示出可替选的、卡套型环23的抗扭转装置。 具体实施方式[0027] 图1以分解图形式示出了根据本发明的螺纹旋风切削装置1、根据本发明的旋风切削环3以及根据本发明的工具5。螺纹旋风切削装置1包括基板7和能转动地设置在基板上的外壳9。利用基板7，螺纹旋风切削装置1固定在未示出的加工中心或自动车床中。中空主轴11能转动地安置在外壳9内。在图6至9中可见到中空主轴11安置在外壳9内。 同样内容也适用于中空主轴11的驱动装置。 [0028] 在中空主轴11内，存在多个轴向槽13，在根据图1的等角图中仅可见多个轴向槽13中的一个，以及存在多个周向槽15，在图1中也仅可见多个周向槽15中的一个。槽13和 15是卡套型连接的一部分，借助该卡套型连接可将旋风切削环3固定在中空主轴11内。 [0029] 在图1中不可见的端侧上，旋风切削环3具有多个切削盘，切削盘在旋风切削螺纹的过程中执行切削工艺。在图1中的左端处，旋风切削环3具有圆筒形部分41，圆筒形部分 41作用为将旋风切削环3定位在中空主轴11内的中心。 [0030] 圆筒形接触面17、凸缘面19以及槽21构造在旋风切削环3的图1中可见的端面上。接触面17为卡套型环23提供能转动的支撑。 [0031] 如果卡套型环23滑动到旋风切削环3上，使得卡套型环23能转动地安置在接触面17上，则将安全环25紧固进槽21内，使得卡套型环23可相对于旋风切削环3转动，但是卡套型环23被确保不丢失。 [0032] 卡套型环23在其外径上具有三个凸部27，凸部27在数量和宽度方面与中空主轴11的轴向槽13协调。在图1的等角图中仅两个凸部27可见。根据本发明，可以借助所谓的卡套型连接通过卡套型环23将旋风切削环3固 定在中空主轴11内。 [0033] 在卡套型环23内拧入总共三个紧固螺栓29。位于卡套型环23的端面内的凹处31沿周向相对于紧固螺栓29略微偏置并凹进。为了清楚起见，并非所有的紧固螺栓29和所有凹处31都具有参考标记。 [0034] 凹处31具有尺寸比较大的截锥形埋入孔(无参考标记)，这些凹处用于作为工具5的弹簧销33的定中心辅助装置。根据本发明的工具5主要包括圆柱形基本体和任选的柄部35，圆柱形基本体也可设计成厚壁管。柄部35最后用于使得可良好地握持和操纵工具 5。然而，也可以相应地延长工具5的基本体，并将基本体用作握持面。 [0035] 在图1中的工具5的左端面上，设置有在圆周上分布的三个弹簧销33。O型环37固定在弹簧销33上，并作为弹性元件用于将卡套型环23以及与卡套型环23相连的旋风切削环3连接到工具5上。以此方式，可以将旋风切削环3在端面保持在根据本发明的工具 5上，并将它导引进中空主轴11。因为技术工人仅需间接地抓握旋风切削环，即借助于工具 5的柄部抓握旋风切削环，且柄部总是位于螺纹旋风切削装置1的外壳9之外，所以利用根据本发明的工具5极大地简化了旋风切削环3的可安装性。因此，可以利用工具5将旋风切削环3以及卡套型环23导引进中空主轴11。一旦旋风切削环到达其轴向最终位置，就通过转动工具5将凸部27导引进周向槽15。以此方式，在旋风切削环3或卡套型环23和中空主轴11之间产生卡套型连接。 [0036] 在工具5内部，存在三个纵向孔眼39，孔眼39的孔型式与位于卡套型环23内部的紧固螺栓29的孔型式对应。如果已将具有弹簧销33的工具5导引进卡套型环23的凹处31，则紧固螺栓29“自动地”定位于纵向孔眼39的延伸范围内。然后，可以容易地将六角扳手导引穿过工具5的纵向孔眼39至紧固螺栓29的头部，并转动紧固螺栓29。 [0037] 图2示出根据本发明的装置1、以及具有已安装的卡套型环23的旋风切削环3，旋风切削环3由根据本发明的工具5保持。为了清楚起见，在图2中并没有绘出所有的参考标记。在该图示中，相当清楚的是，卡套型环23的凸部27可导引进中空主轴11的轴向槽13内。用箭头(无参考标记)表明可将凸部27导引进、出轴向槽13的方向。从该图示中也变得清楚的是，由于工具5，故可以非常精确地和容易地将旋风切削环3导引进中空主轴 11。 [0038] 图3示出旋风切削环3已完全插入中空主轴11内的情形。在此清楚的是， 工具5也大部分位于中空主轴11内部，仅柄部35从外壳9向外突出。在这种状态下，旋风切削环和中空主轴11之间的第一轴向接合运动完成，且旋风切削环3的卡套型环23现在可相对于中空主轴11顺时针地转动。这在图4中由弯曲箭头标表明。在这种状态下，一方面在旋风切削环3和卡套型环23之间产生卡套型连接，另一方面在旋风切削环3和中空主轴11之间产生卡套型连接。当然，卡套型连接也可构造成使得它以逆时针的方式工作。 [0039] 作为对旋风切削环3的附加保护措施，现在可能的是，借助六角扳手(未示出)穿过工具5的纵向孔眼39来拧紧卡套型环23内的紧固螺栓29，并由此相对于旋风切削环3沿轴向移动卡套型环23。这导致旋风切削环3和卡套型环23被牢靠地紧固在周向槽15内，且除了形状配合的卡套型连接外，在旋风切削环3和中空主轴11之间产生紧固连接。在图 5中示出借助扳手43穿过纵向孔眼39螺旋拧入紧固螺栓29。 [0040] 在图6中示出根据本发明的装置1的剖视图，其中剖切平面穿过具有已插入的六角扳手的纵向孔眼39。相同的部件具有相同的参考标记，并且关于图1至5的所述内容相应地适用。 [0041] 从图6中清楚的是，旋风切削环3借助于其圆筒形部分41在径向上固定在中空主轴11内部。另外清楚的是，旋风切削环3的轴向振摆由旋风切削环3的凸缘面19来保证，所述凸缘面19与中空主轴11内的凸肩(无参考标记)协作。 [0042] 当然，替换圆筒形部分41和中空主轴11内的凸肩，也可以使用例如短锥体、或锥形面和平面的组合形式来实现径向振摆和轴向振摆。也可以利用多边形连接来定位旋风切削环，该多边形连接构造成沿中空主轴11的纵轴线方向成截锥形形状(参见图10和11)。 [0043] 此外，从图6的上部可清楚看到，卡套型环23的凸部27容纳在中空主轴11的周向槽15内。如果利用图示扳手43以顺时针方式操作紧固螺栓29，则在图6中的紧固螺栓29的左端部支撑在旋风切削环3的凸缘面19上，并且于是将卡套型环23向右朝着轴向槽 13的右边缘挤压。通过这种方式，旋风切削环3和卡套型环23在中空主轴11内被夹紧，使得在旋风切削环3和中空主轴11之间实现了可承受大负荷的摩擦配合连接。当然，在环周上分布的所有紧固螺栓29必须均匀地拧入。 [0044] 在图6中也清楚的是，安全环25仅仅用作防止丢失装置。当旋风切削 环3被紧固在中空主轴11内时，安全环25不传递力。力流(Kraftfluss)经由旋风切削环3、紧固螺栓29以及卡套型环23的凸部27行进。 [0045] 当建立卡套型连接，以及当随后将旋风切削环3和卡套型环23紧固到中空主轴11时，根据本发明的工具5保持旋风切削环3。工具5在紧固时一方面用于保持旋风切削环3，另一方面将扳手43导引到紧固螺栓29，而技术工人不必观察紧固螺栓29。 [0046] 一旦旋风切削环3通过拧入紧固螺栓29而牢靠地紧固在中空主轴11内并且摩擦配合地固定，就可移出扳手43和工具5，且根据本发明的装置1可投入使用。 [0047] 在图6至9中也可以看到利用两个并排设置的槽型滚珠轴承45对中空主轴11的能转动支撑。在图6中的槽型滚珠轴承45的右侧，外啮合装置47设置在中空主轴11上，外啮合装置47与小齿轮49啮合。以此方式驱动中空主轴11。 [0048] 在图7a中，在穿过弹簧销33和凹处31的平面中示出通过中空主轴11、旋风切削环3、卡套型环23以及工具5的剖视图。 [0049] 从该图示中清楚的是，凹处31也可构造为双锥体，使得O型环37必须通过位于双锥体中心的窄部而被挤压，以将工具5部分地以形状配合方式和部分地以弹性的方式连接到卡套型环23。通过该双锥体式构造的凹处31，可在工具5和卡套型环23之间产生非常稳固和可靠的连接。 [0050] 在图7b中单独示出弹簧销33的一种可替选的构造。在这种实施例中，弹簧销33在图7b中的其左端上具有直径扩大部34。另外，弹簧销33在图7b中的其左端上沿纵向被切开(参见参考标记36)，使得弹簧销33在该区域内沿径向是挠性和/或弹性的。直径扩大部34具有比卡套型环23内的凹处31的最小内径略微更大的直径。 [0051] 如果根据图7b的弹簧销33被压入卡套型环23的凹处31内，则弹簧销33沿径向如此具有挠性，以至于直径扩大部34可通过凹处31的窄部，并且因此在工具5和卡套型环23或者旋风切削环3之间产生部分形状配合、部分力配合并且能拆卸的连接。 [0052] 在图8中示出销33、紧固螺栓29以及凸部27均不可见的剖视图。在该剖面中，卡套型环23在径向上未突伸超出凸缘面19的外径。 [0053] 在图9和10中示出根据本发明的螺纹旋风切削装置的另一实施例。图9以主视图示出该实施例。参考图6，这将对应于从左到右观察螺纹旋风切削装置14的视图。根据图9的该主视图主要示出外壳9、中空主轴11以及旋风切削环3。要加工的工件被导引通过的、旋风切削环3的通孔具有参考标记51。在该实施例中，中空主轴11和旋风切削环3之间的扭矩经由锥体式多边形连接53传递。多边形连接是用于形状配合地传递扭矩的非常高效的轴毂连接，并且在相关标准中进行了限定。 [0054] 根据本发明的多边形连接不同于标准多边形连接，如可从图10中看到的，多边形连接53锥体式构造。图10是沿图9中的线A-A的剖视图。在此情况中，术语“锥体式”表示根据本发明的多边形连接不是棱柱形的，而是多边形的“直径”沿中空主轴11和旋风切削环3的轴向增大。 [0055] 以此方式，借助根据本发明的锥体式多边形连接53不仅可在中空主轴11和旋风切削环3之间传递必需的扭矩，而且可在径向振摆和轴向振摆方面将旋风切削环3精确定位于中空主轴11内。因此，根据本发明的多边形连接53总共具有三种功能。 [0056] 在该实施例中，旋风切削环3也借助于卡套型环23在轴向上与中空主轴一起夹紧成卡套型连接，并且由此旋风切削环与中空主轴11内的根据本发明的多边形和锥体式容座相接触。 [0057] 因为由具有多边形横截面的互补型截锥形面所形成的根据本发明的多边形连接53不仅承担扭矩传递，而且在轴向振摆和径向振摆方面相对于中空主轴11定位旋风切削环3，所以卡套型环23仅需要用于使得旋风切削环3沿轴向抵压中空主轴11。因此，例如从前述实施例中公开的紧固螺栓就可以省去。仅仅要注意安装卡套型环23的抗扭转装置。 这例如可以通过如下方式实现：在多边形连接装置的张紧状态中，将开口销插穿过卡套型环23和中空主轴11，使得卡套型环23不再能够相对于中空主轴11转动。这种开口销在图9和10中未图示。开口销可沿中空主轴11的轴向穿过中空主轴11而插入卡套型环23。 当然，也可以使用埋头螺钉(未图示)固定卡套型环23。 [0058] 也可以在中空主轴和旋风切削环之间形成附加的抗扭转装置。这可以通过利用槽和弹性件系统的形状配合、或者通过中空主轴11和卡套型环23之间的多边形或非圆形的接触面构型来实现。 [0059] 在图11中示出另一可替选的、无卡套型环的紧固可能性。在该实施例中，凸部27是旋风切削环3的部分，且紧固螺栓29被拧入旋风切削环3的凸部27内。因此，中空主轴11在紧固螺栓29的左侧向内进一步略微移动，以便为紧固螺栓29提供接触面。如果现在利用扳手43操作紧固螺栓，则凸部27与旋风切削环3一起在图11中被向右挤压，直到凸部27接触周向槽15的侧壁为止。以此方式，旋风切削环3也牢靠地紧固在中空主轴11内，且可以将旋风切削环3精确和可靠地容纳在中空主轴11内部。在此，可在两个转动方向上在中空主轴11和旋风切削环3之间传递相同大小的扭矩。 [0060] 图12在纵向剖视图中示出根据本发明的螺纹旋风切削装置的另一实施例。该实施例包括卡套型连接的几何结构的反转。如可从图12中看到的那样，轴向槽13和周向槽15是旋风切削环3的部分，且凸部27在中空主轴11上沿径向向内地设置。紧固螺栓29设置在旋风切削环3内，且直接作用在中空主轴11的凸部27上。由此，图12中的旋风切削环3被从左侧朝凸部27推，并且由此被防止转动并至少关于径向振摆而定向。 [0061] 图13在纵向剖视图中示出可替选的、卡套型环23的抗扭转装置。在该实施例中，在旋风切削环3的凸缘面19内构造至少一个埋入孔55。在卡套型环23内部，替换或附加到紧固螺栓29(在图13中未图示)，设置至少一个弹性的压缩件57，一旦卡套型环23相对于旋风切削环3转动到完成卡套型连接的程度，则压缩件57的球状部59弹进埋头孔55内。 以此方式，获得触觉反馈：完成卡套型连接，同时防止卡套型连接被无意地释放。 |
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