CN100421876C - 用于安装中空工件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括一个形成于机器圆筒形支承夹具外表面上的环形槽，一个用于设置在中空工件内并位于圆筒形支承夹具附近的缓冲塞组件，以及一个安装在环形槽内用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的端部减压装置，其中，所述缓冲塞组件包括一个中空的圆筒形泡沫元件和一个用于安装在所述泡沫元件端部内的塞支承装置。

Description

用于安装中空工件的装置
【技术领域】
本发明涉及机床，更具体地说，本发明涉及一种用于安装中空工件例如筒形或管形坯件的装置，上述中空工件可被加工成图象重现装置用的成像元件。
【背景技术】
通常，机床包括用于安装或固定工件例如筒形或管形坯成像元件的装置。例如，这样一种安装装置包括刚性支承筒，一层或多层筒形或管形坯件的成像层安装在该刚性支承筒上。在有些情况下，例如在液态墨水成像过程、静电印刷成像过程和电离印刷成像过程中，对精加工的筒成像元件在平直度、斜度和偏心误差方面具有非常严格的要求，而这是非常难以达到的。
一种将筒形坯件加工成这种筒成像元件的方法是利用金刚石车床来加工筒形坯件的表面。虽然金刚石车床可方便地获得良好的效果，但在加工过程中难于安装筒形坯件。在加工过程中用于支承筒形坯件的装卡或固定工艺会在车削过程中在筒上形成不均匀的应力。当固定力释放之后，使筒放松，而对筒形坯件的平直度形成不利的影响。
人们已提出了各种不同的方法和装置试图克服或将这种不利的影响减到最小。例如，Johnson的US4822013就提出了一种壳体，该壳体中装有用于固定工件或中空圆筒的定位材料。在共同受让的US5138918和US6209429中，在筒形坯件内设有一个直径略小于筒形坯件内径的心轴，并在心轴和筒形坯件之间留有间隙。该间隙中充有液态支承材料，然后，液态支承材料可固化而将筒形坯件和心轴牢固地固定在一起。另外，在共同受让的US5138918中，在车削加工之前，使用插入到中空圆筒或基底工件内部并位于卡盘装置之间的泡沫缓冲塞。由于中空筒形工件通常非常薄，因此，在卡盘装置之间没有泡沫橡胶缓冲塞或没有一些类似的支承装置的情况下进行车削时，就会发生振动。这种振动通常会形成“标棒”的图案，而这种图案会对后面形成在由筒形坯件制成的精加工感光器或成像元件上的光电影像造成不利的影响。
人们已经发现，尽管如上所述可利用传统缓冲塞，但待加工的筒形坯件正变得相对较长和较薄，而且开始要求保持越来越严格的公差。因此，这些相对较长和较薄的筒形坯件不再具有足够的刚性来让操作者将它们安装到机器上并在不受损害的情况下进行加工。由于公差要求得越来越高，显然，操作者将不再可能继续以不损害工件的方式来加工工件，因为这种公差已开始达到所用机器的最佳能力。被加工的部件或工件上的内应力不均匀还进一步加重了这些问题，使得在要求的公差范围内几乎不可能加工出相对较长的筒形坯件。而这在筒形坯件的壁厚朝筒形坯件的沉孔端部方向发生变化时会变得更为恶劣。
除了这些问题以外，将缓冲塞适当地插入到筒形坯件的内部也是不方便的，而且非常不精确。因此非常耗时，而且操作者也很难将筒形坯件安装到车床上并通过安装夹具或卡盘使筒形坯件适当地进行定位。
诸如将配合安装在中空的管形或筒形坯件沉孔端部的夹具的端部变细的方法相反会使筒形坯件的端部在加工过程中向外张开。而端部向外张开会导致在车削过程中有过量的材料从筒形坯件的端部被车削掉，而这是不合乎要求的。
另一种方法是采用非锥形的精确配合卡盘或机器安装夹具，以便将筒形坯件的端部与夹具之间的接触区域提高到最大，以传递筒形坯件达到车削速度时所需的力矩。这就需要利用更大的端部压力来将这种夹具安装配合到筒形坯件的端部中，从而产生了不合乎要求的更高的sumo值。另外，这种非锥形的夹具通常要求夹具与筒形坯件内径之间的配合远远小于这种配合的正常范围。因此，车床操作者通常必须一次又一次地更换夹具，直到夹具与被车削或切削的这批筒形坯件精确地进行配合。即使如此，最佳的夹具本身也会由一箱到另一箱筒形坯件发生变化。
因此，仍然需要一个自调整定位也就是便于定位的筒形坯件安装装置，其与筒形坯件的壁厚无关，并可允许操作者在基本上没有端部压力的情况下安装和加工筒形坯件。
【发明内容】因此，本发明提供一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括一个圆筒形支承夹具，其包括一个插入到中空工件端部中的端部部分，所述端部部分具有一个外表面和一个形成于所述外表面上的环形槽；一个用于设置在中空工件内并位于圆筒形支承夹具附近的缓冲塞组件；以及一个安装在环形槽内用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的端部减压装置，其中，所述缓冲塞组件包括一个中空的圆筒形泡沫元件和一个用于安装在所述泡沫元件端部内的塞支承装置。
本发明还提供了一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括：(a)一个圆筒形支承夹具，其包括一个插入到中空工件端部中的端部部分，所述端部部分具有一个外表面和一个形成于所述外表面上的环形槽；(b)一个用于设置在中空工件内并位于所述圆筒形支承夹具附近的第一泡沫橡胶元件，所述第一泡沫橡胶元件具有第一密度和位于第一硬度值范围内的第一硬度；(c)一个安装在所述环形槽内并位于中空工件端部下方的用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的第二泡沫橡胶元件，所述第二泡沫橡胶元件具有不同于所述第一密度的第二密度和位于第二硬度值范围内的第二硬度，第二硬度值范围大于所述第一硬度值范围。
【附图说明】
图1是包括本发明安装装置的机器的局部平面示意图；
图2是图1所示安装装置的一侧在静止状态下的示意图；
图3与图2相同，其中，图1所示的安装装置和中空工件以车削速度旋转；
图4是本发明的圆筒形泡沫元件在静止状态时的横截面示意图；
图5是以车削速度旋转的本发明圆筒形泡沫元件和中空工件的横截面示意图；
图6是本发明的端部减压装置在静止状态下的横截面示意图；
图7是以车削速度旋转的本发明端部减压装置和中空工件的横截面示意图。
【具体实施方式】
如图1-7所示，其示出了机器例如车床10的一部分，车床10包括本发明的用于将中空工件22安装到车床10上的安装装置20。在共同受让的US6209429中就公开了这种车床10和用于加工中空柱体的方法，该文献的相关部分在这里作为参考进行引用。如图所示，车床10包括本发明的用于安装中空工件22例如筒形或管形坯件的安装装置20，上述中空工件可被加工成图象重现装置用的成像元件。
安装装置20包括固定在机器上的圆筒形支承夹具24，支承夹具24包括用于插入到中空工件22或筒形坯件的端部28中的端部部分26。如图所示，圆筒形支承夹具24的端部部分26具有一个外表面30和一个形成于外表面中的环形槽32。安装装置20还包括设置在中空工件22内并位于圆筒形支承夹具24的附近的缓冲塞组件40、42，以及安装在环形槽32中并位于中空工件22的端壁29的下方的端部减压装置50，端部减压装置50用于离心承载来自圆筒形支承夹具24作用到中空工件端部上的由加工所产生的压力并使其减小。
如图所示，圆筒形支承夹具24包括夹具端部表面34、纵向轴线36和形成于夹具端部表面34上的轴向槽37。定心销38安装在轴向槽37内，以便使缓冲塞组件40定心，并从圆筒形支承夹具24伸出夹具端部表面34。定心销38以适当的方式连接到圆筒形支承夹具24上，以便与其一起旋转。众所周知，这种车床10通常包括一个第二圆筒形支承夹具24，从而形成一对用于支承中空工件的每个端部的圆筒形支承夹具。
缓冲塞组件40包括一个中空的圆筒形泡沫元件60，其插入到中空工件22的内部，并处于位于每个端部的圆筒形支承夹具24、25之间。塞组件40还包括用于安装在中空圆筒形泡沫元件60的每个端部61、62内部的塞支承装置44、45。
安装装置20还包括一系列减小尺寸的弹性装置64，它们每个都是倾斜的以减小中空圆筒形泡沫元件60的至少一个端部61、62的尺寸并使其逐渐变细，以便于将中空圆筒形泡沫元件插入到中空工件22中。在一个实施例中，中空圆筒形泡沫元件60由内泡沫圆筒66和外泡沫圆筒68构成，当以车削速度与中空工件一起旋转时，它们一起可压缩地向外贴靠在中空工件的内壁上。内和外泡沫圆筒66、68可由硬度为5-7(硬度计)的泡沫橡胶制成。为了适当地进行配合，中空圆筒形泡沫元件60的外径Dc作为一个整体略小于中空工件22的内径Dw。
根据本发明的一方面，当以车削速度旋转时，端部减压装置50虽然安装在圆筒形支承夹具24上或其内，但也可压缩地向外贴靠在中空工件22的端部部分28的内壁29上。端部减压装置50也由泡沫橡胶制成，但其具有范围为15-25的较高硬度。
根据本发明的另一方面，用于将中空工件22安装在机器上的安装装置20包括用于设置在位于圆筒形支承夹具24、25之间的中空工件22内的第一泡沫橡胶元件60。第一泡沫橡胶元件60本身为圆筒形，其具有第一密度和位于第一硬度值范围内的第一硬度值。安装装置20还包括用于安装在环形槽32内并位于中空工件22的端部28的壁29下方的第二泡沫橡胶元件50，以便离心承载作用于中空工件端部上的由加工所产生的压力并使其减小。第二泡沫橡胶元件50为环形，并具有不同于第一密度的第二密度和位于第二硬度值范围内的第二硬度值，且第二硬度值范围大于第一硬度值范围。
本发明装有一个改进的缓冲塞组件40和一个改进的工件相对车床的安装和支承夹具24。因此，便于将优选的缓冲塞定位在工件的内部，并使作用于工件上的端部压力为0(消除了角力)。本发明还可对运动部件(工件和安装装置20)进行自调节或自调整定位，并因此而将加工工件的中心圆度提高到最大。
如图1-2所示，机器的每个圆筒形支承夹具24、25的末端是变细或变窄的，以便接纳中空工件22或筒形坯件的沉孔端部28。当环形槽32切入每个圆筒形支承夹具24、25的外表面30时，就会在形成夹具端部表面34的每个端部处留下圆筒形支承夹具24、25的一个部分27。另外，圆筒形支承夹具24、25的该部分27可从圆筒形支承夹具24、25的其余部分上拆卸下来，以便于可装入和卸下端部减压装置50。圆筒形支承夹具24、25本身可螺栓连接或以另外的方式固定到机器或车床10的主体以及用于将驱动力矩传递给支承工件或筒形坯件的主驱动装置(未示出)上。
每个塞支承元件44、45可以固定或者不固定到它们所支承的中空圆筒形泡沫元件上。定心销38，或者换句话说是用于将工件/中空圆筒形泡沫元件安装在圆筒形支承夹具24上的定位导向件需要简单地插入到轴向槽37中，并且，与或不与圆筒形支承夹具的任何部分相啮合。
如图3和5所示，在圆筒形支承夹具以车削或切削速度进行旋转过程中，中空圆筒形泡沫元件60(由第一种密孔橡胶泡沫制成)将被压缩而在夹具端部24、25之间向外贴靠在中空工件的壁29内。这是由于以此速度对工件进行车削加工时所产生的离心力而引起的。
如图3和7所示，端部减压装置50由第二种密孔橡胶泡沫制成。其作用是支承中空工件22或筒形坯件的沉孔端部部分28，并使其自身以及安装的工件22自定位。第二种密孔橡胶泡沫的密度和厚度尺寸与形成中空圆筒形泡沫元件60的第一种密孔橡胶泡沫的密度和厚度不同。在圆筒形支承夹具以车削或切削速度同样进行旋转的过程中，端部减压装置本身也将被压缩而向外贴靠在中空工件端部部分的壁内侧。这是由以此速度对工件进行车削加工时所产生的离心力而引起的。
通过测量并将弹性条切割成片，然后将这些片以花瓣状布置在周围并固定到中空圆筒形泡沫元件60上，从而形成一系列尺寸减小的弹性装置64。这一系列的弹性装置64的作用是使中空圆筒形泡沫元件60形成一种便于插入到中空工件22或筒形坯件中的形状。例如，这一系列的弹性装置64由12个切割成相同长度且围绕中空圆筒形泡沫元件进行布置并固定在其上的弹性部件构成。所需的长度取决于中空圆筒形泡沫元件的外径。弹性部件端部的形状为抛物线形并制成光滑的，也就是无毛刺，以便在操作过程中使弹性部件不会绊在泡沫中。注意，当弹性装置如所述的那样进行固定时，弹性装置不会影响中空圆筒形泡沫元件60在车削速度下的动作和作用。
在一个实施例中，中空圆筒形泡沫元件60形成两个单独的圆筒66、68，其中一个安装在另一个之上。每个圆筒，内圆筒和外圆筒例如都由5mm厚且硬度为5-7的密孔泡沫橡胶切削板制成。两个圆筒制成使一个内圆筒66配合安装在外圆筒68内，从而最终形成一个大约10mm厚的中空圆筒形泡沫元件60。外圆筒68的板切割得使其外径(外表长度)小于中空工件22或筒形坯件的内径大约0.4mm。
为了将切削板制成每个圆筒，将待粘结的切削板的边缘切割成倾斜的。例如，将外圆筒板的粘结边缘切割成倾斜的，从而使内表长度(形成内径)(Cos＝π(dos-10mm))短于必然形成最终的中空圆筒形泡沫元件的外径的外表长度(dos)。对内圆筒66进行类似的切割使其恰好紧贴在外圆筒内。这两个泡沫圆筒66、68配合安装在一起并进行旋转，从而使粘结缝在最终形成的中空圆筒形泡沫元件60上相距180°。
例如，端部减压装置50从其横截面相反的端面方向看为环形。例如，端部减压装置50由大约7.5mm厚且硬度为15-25的密孔泡沫橡胶的较厚板制成。该环形装置的硬度和横截面厚度基本上取决于被支承的筒形坯件的壁厚。
工作时，当车床10或机器加速到工作或车削速度时，端部减压装置50就在所产生的离心力作用下而同心地膨胀。当这种膨胀使端部减压装置与被切削的工件或筒形坯件22端部的内壁相接触(这发生在车床达到全速之前)时，作用于工件22和中空圆筒形泡沫元件60上的端部压力将被减小到0。这使得中空工件22或筒形坯件与车床系统(支承夹具和切削刀具)完全同心(对中)。在定心销38与圆筒形支承夹具24相啮合的情况下，由于端部减压装置50具有如上所述的作用，因此，圆筒形支承夹具24将极小(数量级为0.2-0.3磅/平方英寸)的端部压力作用于中空工件22或筒形坯件的端部上。
正如所看到的那样，本发明提供了一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括一个形成于机器圆筒形支承夹具外表面上的环形槽、一个用于设置在中空工件内并位于圆筒形支承夹具附近的缓冲塞组件以及一个安装在环形槽内用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的端部减压装置。

Claims (3)

1. 一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括：
(a)一个圆筒形支承夹具，其包括一个插入到中空工件端部中的端部部分，所述端部部分具有一个外表面和一个形成于所述外表面上的环形槽；
(b)一个用于设置在中空工件内并位于所述圆筒形支承夹具附近的缓冲塞组件；
(c)一个安装在所述环形槽内并位于中空工件端部下方的用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的端部减压装置，
其中，所述缓冲塞组件包括一个中空的圆筒形泡沫元件和一个用于安装在所述泡沫元件端部内的塞支承装置。
2. 根据权利要求1所述的安装装置，其中，所述中空的圆筒形泡沫元件由一个内泡沫圆筒和一个外泡沫圆筒构成。
3. 一种用于将中空工件安装在机器上的安装装置，其包括：
(a)一个圆筒形支承夹具，其包括一个插入到中空工件端部中的端部部分，所述端部部分具有一个外表面和一个形成于所述外表面上的环形槽；
(b)一个用于设置在中空工件内并位于所述圆筒形支承夹具附近的第一泡沫橡胶元件，所述第一泡沫橡胶元件具有第一密度和位于第一硬度值范围内的第一硬度；
(c)一个安装在所述环形槽内并位于中空工件端部下方的用于离心承载来自中空工件端部由加工所产生的压力并使其减小的第二泡沫橡胶元件，所述第二泡沫橡胶元件具有不同于所述第一密度的第二密度和位于第二硬度值范围内的第二硬度，第二硬度值范围大于所述第一硬度值范围。
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