CN102216006B - 用于机床的挠性导套 - Google Patents

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Abstract

用于机床、尤其用于自动车床的导套(1)，包括至少两个块(2)，每个块的两边都通过弹性装置(3)与相邻块连接，从而形成绕轴线(1A)的旋转本体，所述本体具有允许待加工的杆通过的开口(10)，所述弹性装置(3)中的每一个均沿所述轴线(1A)轴向延伸至所述导套的容纳部(8)中。

Description

用于机床的挠性导套
技术领域
本发明涉及用于机床的挠性导套。
背景技术
这种类型的套筒被设计和制造成用于在具有可动车床头的自动车床上引导直径基本在大约1mm至大约40mm的区间内的待加工的杆或棍。因此，有必要将其与夹头区别开来，即使在特殊情况下上述应用中也可以使用夹头时也是如此。
尽管常规的刚性导套现在仍然普遍使用，但其并非没有问题。问题之一是调节套筒施加在杆上的力的问题。事实上，因为施力过大会造成夹持过紧，这会导致将杆卡死，而相反地，施力不足会使杆摇动，这会导致待加工的杆的旋转速度越大加工越不精确，所以套筒引导的质量决定了加工的质量。与这个问题直接相关的是引导件的块或部分在其整个长度上相对于旋转轴线的平行度的误差的问题。另一问题是由于杆的标称直径通常在其整个长度上并不完全一致，另外，给定常用的套筒的使用范围约为+0.01mm至-0.03mm。杆的直径越小，被加工的工件被划伤的风险就越大。
为了弥补上述问题，设计了挠性导套。
市面上目前供应一种挠性导套，其已知地包括三部分，这三部分是活动的且由施加抵抗力的弹性部件彼此相连。一方面，外部的圆形弹簧的目的是在朝向套筒轴线的径向力的作用下保持所述部分。另一方面，内部的压缩弹簧(其轴线与套筒轴线正交因此被成切线地放置)支承在对应位置处，用于在其整个长度上保持需要的间距。该组合形成部分圆筒形、部分截锥形的本体。在短暂的使用过后，尤其是内部的弹簧的疲劳造成这些部分彼此之间定位上的误差，这些误差更会由于在安装新杆时可能产生的冲击而被放大。另外，加工碎屑可能通过缝隙从而妨碍压缩弹簧正常工作。这意味着，将很快不能精确地加工，同时这些导套的使用寿命较短。
另一种已知的挠性导套包括彼此组合形成部分圆筒形、部分截锥形的本体的三个块，所限定的套筒可用于处理直径在给定区间内的杆。这些块是借助于径向间隔以及缝隙中的硫化橡胶来组合的。可以认为，因为随着杆的直径增大则橡胶制成的连接部件的支承表面减小，以及因为这些表面上的支承力分布得不均匀(更确切而言，由于力仅被保持在端部因此在杆的中间区域中没有力)，且由于可能留在套筒内的切屑所导致的、在加工杆期间轴向移动杆时观测到的所述连接部件的过早损伤还会导致上述原因恶化，所以该套筒的稳定性不太理想。该套筒在加工时的不稳定性是由其自身设计所导致的，但更重要的是，该不稳定性随着时间日益加大，最终更严重地损害加工质量。
发明内容
本发明的目的在于实现一种挠性导套，该挠性导套用于在机床上、尤其是在自动车床上加工杆，同时确保对所述杆的可靠、均匀和适合的径向支承(为了对所述杆进行质量最佳的加工的必要条件)，并同时克服上面讨论的该类型的套筒所表现出来的其它缺点。
通过根据本发明的导套来达到上述目的，本发明还提出对本发明有利的优选实施方案。
附图说明
在所有条件下进行的多次测试中被证实的使根据本发明的导套区别于现有技术导套的众多优点在详细描述本导套实施方式的非限制性示例后将很好理解，该描述参照附图进行，附图中：
图1是所述导套的透视视图；
图2是沿图3的线II-II的轴向剖示图；
图3是所述导套的侧视图；
以及
图4是两个相邻块的比例尺更大的透视视图，图中未示出连接部件。
具体实施方式
在附图中，导套所包括的部件中同样的部件使用同一附图标记。该套筒1大致为具有中央开口10和轴线1A的管状，该管状由至少2个(其中根据该示例角α因此等于180°)、优选地3个的同样的块2(参照图3)彼此相连而形成。这些块沿轴向并从而平行于轴线1A延伸，并具有形成为允许前述连接的2个侧部(flanc)4(参见下文)。所述块的外轮廓线是在绕轴线1A转动时产生中部2M上的圆柱形表面的母线；以及，如同该类型的套筒一样地以已知方式产生的，端部2E上的截锥表面，该截锥表面匹配于心轴的移动活塞(该活塞的活动能够旋紧和打开套筒，图中未示出)和固定闭合帽(也未示出)。应注意，鉴于可能要遵守的构造约束，上文提到的术语“管状”并非要在严格意义上来理解，且中部2M并非必须是或并非只能是圆筒形的。
图4详细示出两个相邻的块2。块2的纵向侧部4的每个各自的平面(未标识)均与径向轴线1R平行。每个侧部4包括：过渡面6，其平面(未标识)与该轴线1R正交；以及肩面7，其平面(未标识)平行于同一轴线1R并从而垂直于过渡部6，肩面7具有外棱7E。因此，这些面6、7构成大写字母L状的槽口5，其中一个槽口朝一个方向，另一个槽口5朝相反的方向。
连接部件由弹性材料制成的榫块3形成，根据该示例，榫块3的形状为尺寸被限定为L×l×h(参照图1和图3)的方尖碑或平行六面体形。呈直平行六面体形的中部3M的两端延伸为呈直的棱形的端部3E，端部3E的上表面(未标识)是倾斜的。底部的矩形表面3B的长度L等于(或至少近似地等于)套筒的长度(优选地将套筒的长度选择为至少等于30mm左右)。
在组装起来的状态下，两个部件2的相向而置的槽口5形成平行于轴线1A延伸的纵向沟状的容纳部8，其中布置着优选地通过硫化、粘接或铸造固定的榫块3。容纳部8和由此的侧部4、过渡面6和肩面7定尺寸为使得，根据榫块3的宽l，两个侧部4应该保持距离d，该距离d又是所述两个侧部相互限定的，所述宽度l本身是根据所使用的弹性材料的特性和夹紧力来确定的。根据一种未示出的变型，榫块部分可在其整个长度上具有伸入间距d中的突起，当然，该突起伸入的距离是有限的，以便该突起不会与孔10的直径冲突。三个榫块3的可见表面3T近似地与套筒的轮廓(未专门标识)齐平，如图2和图3中所示，榫块相对于套筒稍稍缩进将导致每个榫块3的上表面3T稍稍伸至每个块2的肩面7的棱7E的下方。
可以设想，为卡住开口10中的待加工的杆的套筒的夹紧操作引起每个榫块3的弹性形变。一方面，间距d自身减小至d’，初始值d被计算为使得在夹紧状态下d’仍然大于0。在存在突起(参见上文)的情况下，d和d’之间的差值将很小，而且在榫块的下表面3B是平面时(如图1、2和3中所示)该突起可以更加突出。另一方面，部分3E的对应于形成块2的截锥形部分2E的斜面至少部分地适应夹紧活塞和闭合帽的锥形。类似地，中部3M的表面3T可轻微地鼓起，以便榫块在中间区域中相对于套筒轮廓(参见上文)凹进得更少，每个榫块3的最终凹进可接近于值0。也就是说，榫块3的初始凹进被限定为使得在弹性形变时表面3T的所述中间区域(被定义为夹紧时最高的区域)不会超出套筒的外轮廓，从而无论如何也不会与心轴周围的部件冲突。
另外，由于被限制在截锥形表面2E与活动活塞的和闭合帽的相应的支承表面之间的所有的外物会导致加工操作的精确度受损，所以阻止切屑和其它外物在套筒打开和闭合时进入套筒内并沉积在截锥形部分2E上，从而确保良好的工作质量。
通常而言，每个块2与相邻的块2联接，同时在夹紧活塞的作用下为打开和闭合套筒而施加作用力和阻力时，刚度与弹性理想地结合。所述挠性导套的结构的属性(容纳部8和榫块3的尺寸、榫块的弹性材料的选择)是根据上文提过的要遵守的约束来确定的。
已知地，在整个范围内给定的套筒被用于加工直径被限定在并介于给定范围(例如，根据杆的直径的0.2mm、0.3mm或0.5mm的范围)内的杆。
根据本发明的套筒的块可以由金属材料(例如淬火钢、铸铁、青铜)或者合成材料制成。特别地，能够例如通过钎焊在每个块上加上硬金属制成的衬套9(图1和图4中示出)。如图1和图2中所示，该衬套可在每个块2的整个长度或部分长度上(例如在自其前表面2F起的一段距离上)延伸。因此，套筒的块可以由合成材料或常用的金属材料制成，且包括用更复杂的硬材料(比如碳化钨或陶瓷)制成的衬套。
上述块2彼此之间的这种借助装置3且还可在套筒的整个长度上实施的连接(即轴向而不是径向的连接)的新型设计提供了众多优点，这些优点由以下十点组成：
(1)套筒在使用时的理想的稳定性，这是由于：
-存在的力(更具体而言，夹紧的块之间的力以及待加工的杆上的支承力(即夹紧力))的分布均匀且恒定，且不管待加工的坯杆直径具有变化都是如此，以及
-刚度的分布均匀且恒定，这确保了所述块在套筒的整个长度上的理想的对准和平行度；
(2)理想的加工规整度，这归因于：对材料实施了预加工，使其减小0.2至0.3mm，随后把材料退回到套筒中，该套筒自动适应新的直径，从而在第二次车削操作中材料的缺陷几乎都被消除；
(3)阻止了碎屑进入套筒内和沉积在锥形端部上；
(4)能够加工直径很不规则的杆，结果，无需再去除套筒的中央部；
(5)保持块的位置不变而同时夹紧的灵活性；
(6)长时间的稳定的可靠性，这归因于：没有可能机械改变的部件；以及，由于力和摩擦在套筒的整个长度上的均匀分布从而减小了摩擦系数；
(7)磨损最小；
(8)能够加工所有金属，这包括软金属、某些钛、石墨和合成材料；
(9)体积减小；
(10)整体形状简单且制造成本降至最低。

Claims (11)

1.一种用于机床的导套(1)，包括分别具有两个截锥形端部(2E)的至少两个块(2)，每个块都通过弹性装置(3)与相邻的块连接，以便形成绕给定轮廓轴线(1A)的旋转本体，所述本体具有允许待加工的圆柱形杆通过的中央开口(10)，所述弹性装置(3)中的每一个弹性装置均在所述导套的容纳部(8)中沿所述轴线(1A)轴向地延伸，
其特征在于，所述弹性装置是榫块(3)的形式，所述榫块(3)具有可见表面(3T)以及与所述可见表面相对且与所述容纳部(8)接触的内表面，所述榫块(3)包括中部(3M)及其两侧延伸出来的倾斜的端部(3E)，其中，所述榫块(3)的所述中部(3M)和倾斜的端部(3E)分别对应于所述榫块(3)连接的相邻的两个块(2)的中部(2M)和截锥形端部(2E)；所述截锥形端部(2E)在所述相邻的两个块的所述中部(2M)的两侧上延伸，以及，该榫块的所述可见表面(3T)相对于每个块(2)中设置的槽口(5)的棱(7E)稍稍凹进，所述容纳部(8)由相邻的两个块(2)的所述槽口(5)相对置而得到，以便在所述导套(1)闭合的状态下，该榫块的所述可见表面(3T)与所述导套的轮廓至少近似地和部分地齐平，但不伸出所述导套的轮廓，其中，所述槽口(5)包括与所述导套(1)的径向轴线(1R)正交的过渡面(6)，并且所述榫块的所述内表面与所述槽口(5)的所述过渡面(6)上的容纳部(8)接触。
2.根据权利要求1所述的导套，其特征在于，每个块(2)都具有两个纵向侧部(4)，每个侧部(4)包括形成槽口(5)的过渡面(6)和肩面(7)。
3.根据权利要求1或2所述的导套，其特征在于，每个所述榫块(3)的长度L至少近似地等于所述导套(1)的总的长度。
4.根据权利要求2所述的导套，其特征在于，所述榫块(3)的宽度被限定为l，以便在所述块(2)的相互组装状态下相对的两个侧部(4)之间限定间距d。
5.根据权利要求3所述的导套，其特征在于，所述榫块(3)的高度被限定为h，以便在所述块(2)的组装状态下所述榫块不会伸出所述导套的外轮廓。
6.根据权利要求1、2、4之一所述的导套，其特征在于，所述块(2)能够用金属材料或合成材料制成。
7.根据权利要求1、2、4之一所述的导套，其特征在于，所述块(2)能够装配有在其整个长度或部分长度上延伸的衬套(9)。
8.根据权利要求7所述的导套，其特征在于，所述衬套(9)是用硬材料制成的。
9.根据权利要求8所述的导套，其特征在于，所述硬材料是钨或陶瓷。
10.根据权利要求1、2、4之一所述的导套，其特征在于，所述导套的轮廓在每个块(2)的位于截锥形部分(2E)之间的中部(2M)上是圆筒形的。
11.根据权利要求1、2、4之一所述的导套，其特征在于，所述导套用于自动车床。
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