CN108472792A - 用于将工件锁定在机床上的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将工件锁定在机床上的装置(1)包括：‑基体(2,3,4)，其可固定到机床(M)上；‑夹持组件(5,6,7)，其用于夹持待加工工件(P)，所述待加工工件(P)具有空腔(C)，所述空腔(C)具有空腔轴线(A1)，所述夹持组件(5,6,7)包括：‑主机头(5)，其具有主轴线(A3)并且以具有横向游隙的方式与基体(2,3,4)相关联，该横向游隙适于允许所述主机头(5)沿着基本上垂直于主轴线(A3)的对齐平面(B)偏移；‑至少两个自定心锁定元件(6)，其以可移动的方式与主机头(5)相关联；以及‑所述自定心锁定元件(6)的移动装置(7)；‑可拆卸锁定装置(18)，其适于临时锁定主机头(5)。

Description

用于将工件锁定在机床上的装置
技术领域
本发明涉及一种用于将工件锁定在机床上的装置。
背景技术
合适的固定系统通常用于将待加工工件锁定在机床上。
在这方面，已知的是，为了稳定地锁定工件，将其固定在三个预定的夹持位置就足够了，这使得操作者能够相对于机床零位单独地固定工件零位(zero point)。
然而，根据要在机床上执行的加工操作的类型，有时会出现仅三个夹持位置不足以完全地稳定机床上的工件。
例如，在汽车领域尤其能感受到这种需求，其中对于优化生产周期的持续需求已带来以非常高的速度运行的工具，这种工具在工件上释放非常强的力和振动。
此外，仍然在汽车领域，特别轻质的材料(诸如铝)的试用越来越频繁，然而，在机床加工时，不能确保与诸如铸铁和钢的材料相同的阻力。
因此，在加工工件的某些部分时确实发生了，尤其是当这些部分离夹持位置非常远时，可能通过工具导致工件自身变形，这会对加工操作的质量产生负面影响，具有获得超差工件的风险。
为了克服这些缺陷，已知的是使用附加的固定系统，其限定除三个预定的夹持位置之外的额外的夹持位置。
这种附加的固定系统，在将工件定位在机床上并将其锁定在三个预定的夹持位置之后进行定位，确实存在许多缺陷，这些缺陷与锁定工件的难度很大有关，而不会使工件变形。
事实上，以四个或更多个位置锁定工件限定了超静定结构，其中工件的约束度的数量大于其自由度的数量。
在这种超静定结构中，只要固定系统没有安装在工件的精确位置，就存在更多数量的约束可以产生内部张力状态。
虽然假设可以将及其精确的固定系统放置在机床的预定位置，但实际上几乎不可能预测固定系统将要接触工件的准确位置，因为工件(例如，通过铸造或模制获得)仍然具有待加工的粗糙表面。
因此，结果是，工件被固定在四个或更多个位置以增加其在加工期间的稳定性，但是然后经受内部张力状态，这可以确定其在夹持期间发生变形。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于将工件锁定在机床上的装置，其允许将待加工的工件稳定地锁定在机床上，而不从张力的角度对其进行加载，并且不会使其变形。
本发明的另一个目的是提供一种用于将工件锁定在机床上的装置，其允许在简单、合理、容易、有效使用和负担得起的解决方案的范围内克服现有技术的的上述缺陷。
通过本发明的具有权利要求1的特征的用于将工件锁定在机床上的装置来实现上述目的。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从用于将工件锁定在机床上的装置的优选而非排他性实施例的描述中变得更加显而易见，通过附图中示意性而非限制性示例的方式示出，其中：
图1是根据本发明的装置的分解图；
图2是根据本发明的装置的轴测、局部破断视图；
图3是根据本发明的装置在插入待加工工件的空腔的步骤期间的剖视图；
图4是根据本发明的装置在对齐配置中的剖视图。
具体实施方式
具体参考这些附图，用附图标记1统一表示的是一种用于将工件锁定在机床上的装置。
装置1用于将待加工工件P锁定在机床M上，并且特别是在工件P已经固定在机床M上的三个夹持位置(图中未示出)之后用作附加锁定装置。
机床M上的待加工工件P具有至少一个空腔C，其具有空腔轴线A1，并且所述空腔C例如由凹槽、通孔或其他底座构成。
空腔C具有基本上轴对称的形状，例如圆柱形或截头圆锥形(如在具有3°拔模角度的圆柱形底座的情况下)，并且空腔轴线A1与空腔C的几何轴线重合。
在这方面，必须强调的是，空腔轴线A1与机械加工操作结束时该工件将具有的最终轴线不一致，而是具有由在工件P安装在机床M上时空腔C的几何形状(大部分是粗糙的)所限定的参考方向。
事实上，可以理解的是，在到达机床M之前，工件P已经通过铸造、模制或类似方法获得，并且因此具有不规则的表面和轮廓。
装置1包括：
-至少一个基体2,3,4，其可固定到机床M上，例如固定到其工作台上、固定到其底座板上或者其任何其他部分上；以及
-至少一个夹持组件5,6,7，其用于将待加工工件P夹持在机床M上。
基体2,3,4具有中心轴线A2并且包括中空横向衬垫。
中空横向衬垫2,3,4由例如环形底部2，与底部2相关联的圆柱形壁3以及同为环形且与底部2的相对侧上的圆柱形壁3相关联的顶部4来限定。
中空横向衬垫2,3,4是轴对称的，并且在附图所示的特定实施例中，中心轴线A2与中空横向衬垫2,3,4的对称轴线重合。
然而，不能排除可替换实施例，其中基体2,3,4的形状不同，并且其中心轴线A2与其对称轴线不重合。
夹持组件5,6,7包括：
-主机头(main head)5，其具有主轴线A3并且在插入配置中可插入到空腔C中，在该插入配置中主轴线A3基本上平行于空腔轴线A1；
-至少两个自定心锁定元件6，其沿着基本上横向于主轴线A3的滑动方向D以可移动的方式与主机头5相关联，使得当主机头5处于插入配置时，该自定心锁定元件6抵靠在空腔C的内表面S上；以及
-自定心锁定元件6的移动装置7，其位于缩回位置和抽出位置之间，在缩回位置中，自定心锁定元件6基本上缩回到主机头5内，在抽出位置中，自定心锁定元件6从主机头5伸出并且抵靠在空腔C的内表面S上。
主机头5是轴对称的，在附图所示的特定实施例中，主轴线A3与主机头5的对称轴线重合。
然而，不能排除可替换实施例，其中主机头5为另外的形状，并且其主轴线A3与其对称轴线不重合。
自定心锁定元件6例如由一系列细长销组成，所述细长销沿着各自的滑动方向D延伸并且滑动插入到在主机头5中形成的相应开口8内。
在附图所示的特定实施例中，有三个自定心锁定元件6，其位于垂直于主轴线A3的同一平面上，彼此错开120°；然而，不能排除具有不同数量的自定心锁定元件6的不同实施例。
在自定心锁定元件6的每个远端处安装有相应的可释放尖端9；通过将可释放尖端9替换为具有不同尺寸和构造的其他尖端，可以锁定具有不同空腔C的工件P。
用于操作自定心锁定元件6的移动装置7是液压型的，并且包括：
-至少一个操动活塞10，其容纳在主机头5内并且通过液压流体在压力下的推力可沿着主轴线A3移动；以及
-至少一个操作销11，其位于操动活塞10和自定心锁定元件6之间，并且适于将操动活塞10沿着主轴线A3的运动转换为自定心锁定元件6沿着滑动方向D的运动。
在这方面，事实表明在主机头5内形成操作室12，其可通过插塞13关闭，并且操动活塞10在其中运行。
操作室12的另一末端设置为与液压流体的相应进入管道14,15流体连通，这允许在一个方向和另一个方向上液压地供应操作室12，以允许操动活塞10在两个方向上运行(双动操作)。
通过主机头5形成进入管道14，而通过插塞13形成另一个进入管道15。
操作销11具有与操动活塞10相关联的末端，以及楔入自定心锁定元件6的相应表面6a上的另一个楔形末端11a，其允许将来自主轴线A3的运动传递到滑动方向D。
在另一个末端11a和相应的表面6a上形成燕尾导向器16，其允许在滑动方向D的一个方向和相对方向上推动自定心锁定元件6。
主机头5以具有横向游隙的方式与基体2,3,4相关联，该横向游隙适于允许主机头5沿着基本上垂直于主轴线A3的对齐平面B偏移，以允许放置夹持组件5,6,7在对齐配置中，在该对齐配置中主轴线A3与空腔轴线A1对齐。
更详细地，主机头5至少部分地容纳在中空横向衬垫2,3,4内，在中空横向衬垫2,3,4和主机头5之间限定有至少一个空隙17，所述空隙17限定上述横向游隙。
空隙17的厚度例如是平均等于1mm，以使得主机头5在2mm直径的对齐平面B上相对于理论的对齐位置自由移动，在该理论的对齐位置处主轴线A3与中心轴线A2对齐。
然而，不能排除可替换实施例，其中空隙17的厚度不同于1mm，以允许主机头5更大或更小的移动自由度。
装置1包括可拆卸锁定装置18，其适于在对齐配置中相对于基体2,3,4临时锁定主机头5。
可拆卸锁定装置18是液压型的，并且包括至少一个止挡体19,20，其位于基体2,3,4和主机头5之间，并且在压力下由液压流体操作以在对齐配置中按压和止挡主机头5。
在这方面，应该强调的是，主机头5包括基本上平行于对齐平面的至少一个第一平面21，并且止挡体19,20包括基本上平行于对齐平面B且基本上放置成与第一平面21接触的第二平面22。
液压流体的排放适于允许第一平面21在第二平面22上的滑动，以及主机头5沿着对齐平面B的偏移，而液压流体的加压确定第一平面21上第二平面22的推力，以及主机头5的摩擦锁定。
实际上，可拆卸锁定装置18包括液压流体的至少一个进入室23，其由基体2,3,4以及止挡体19,20的作用表面24来限定，所述作用表面设置在相对于第二平面22的大致相对侧上。
进入室23设置为与在基体2,3,4中形成的至少一个入口管道25流体连通。
在将工件P定位在机床M上的步骤期间，入口管道25和进入室23未被供应压力下的液压流体，并且止挡体19,20保持搁置在主机头5上，使得主机头5沿着对齐平面B自由移动。
另一方面，一旦夹持组件5,6,7已被放置于对齐配置中，入口管道25和进入室23被供应压力下的液压流体；因此，在止挡体19,20的作用表面24上施加力，所述力朝向主机头5沿着中心轴线A2推动止挡体19,20，并且在第一平面21和第二平面22之间形成摩擦力，其使得夹持组件5,6,7保持锁定。
有用地，止挡体19,20基本上是杯形的，并且包括：
-大致环形的底部部分19，其具有第二平面22；以及
-大致圆柱形的横向部分20，其从底部部分19沿着基本上平行于主轴线的轴线延伸。
横向部分20基本上安装在基体2,3,4内，并且至少部分地围绕主机头5。
如上所述，移动装置7和可拆卸锁定装置18是液压型的；因此，在装置1与液压流体接触的各个部件之间设置有合适的垫圈30。
在基体2,3,4和主机头5之间设置有返回装置26,27，其适于使主机头5再次进入理论的对齐位置，其中主轴线A3与中心轴线A2对齐。
返回装置26,27包括多个弹簧26，其分布在主机头5周围并且沿着基本上横向于中心轴线A2的方向作用。
如果需要，返回装置26,27是可调节的，以便抵消夹持组件5,6,7的重量。
值得注意的是，事实上，当装置1安装在机床M上时，中心轴线A2和主轴线A3设置成非垂直的(即，水平或倾斜的)，那么夹持组件5,6,7的重量的分量被卸载到返回装置26,27上。
因此，返回装置26,27包括适于预加载弹簧26的调节元件27。
调节元件27例如由一系列可插入到基体2,3,4和弹簧26之间的垫片组成；具有不同长度的垫片27，很容易理解如何根据情况以不同的预紧力来预加载弹簧26，使得在没有外部推力的情况下，即使当中心轴线A2和主轴线A3是非垂直时，主机头5也位于理论的对齐位置。
此外，基体2,3,4和主机头5之间设置有防旋转装置28,29，其适于防止主机头5围绕主轴线A3的完全旋转。
防旋转装置28,29包括至少一对用于栓钉的底座28，其形成在基体2,3,4和主机头5上，以及至少一个栓钉元件29，其部分地插入到用于栓钉的底座28中。
有用地，栓钉元件29沿着基本上平行于主轴线A3的方向延伸，并且耦接到至少一个用于栓钉的底座28，其游隙至少等于由空隙17所限定的横向游隙。
这样，栓钉元件29不会限制主机头5沿着对齐平面B移动的自由度。
有利地，栓钉元件29和相应成对的用于栓钉的底座28可以不止一个；在附图所示的特定实施例中，例如，存在两个栓钉元件29和两对用于栓钉的底座28。
实践中，已经发现所描述的发明实现了预期的目的。
在这方面，要强调的是，在主机头和基体之间设置横向游隙的特定解决方案以及可拆除锁定装置的存在，这允许将主机头锁定在对齐配置中，使得根据本发明的装置可以用于将待加工工件稳定地锁定在机床上，而不会以任何方式使其变形。

Claims (10)

1.一种用于将工件锁定在机床上的装置(1)，包括：
-至少一个基体(2,3,4)，其可固定到机床(M)上；以及
-至少一个夹持组件(5,6,7)，其用于夹持待加工工件(P)，所述待加工工件(P)具有至少一个具有空腔轴线(A1)的空腔(C)，所述夹持组件(5,6,7)适于将所述工件(P)锁定在所述机床(M)上，并且包括：
-主机头(5)，其具有主轴线(A3)并且在插入配置中可插入到所述空腔(C)中，在该插入配置中所述主轴线(A3)基本上平行于所述空腔轴线(A1)；
-至少两个自定心锁定元件(6)，其沿着基本上横向于所述主轴线(A3)的滑动方向(D)以可移动的方式与所述主机头(5)相关联，使得当所述主机头(5)处于所述插入配置时，该自定心锁定元件(6)抵靠在所述空腔(C)的内表面(S)上；以及
-所述自定心锁定元件(6)的移动装置(7)，其位于缩回位置和抽出位置之间；
其特征在于：
-所述主机头(5)以具有横向游隙的方式与所述基体(2,3,4)相关联，该横向游隙适于允许所述主机头(5)沿着基本上垂直于所述主轴线(A3)的对齐平面(B)偏移，以允许所述夹持组件(5,6,7)放置在对齐配置中，在该对齐配置中所述主轴线(A3)与所述空腔轴线(A1)对齐；以及
-所述装置(1)包括可拆卸锁定装置(18)，该可拆卸锁定装置适于在所述对齐配置中相对于所述基体(2,3,4)临时锁定所述主机头(5)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于：所述基体(2,3,4)包括中空横向衬垫，所述主机头(5)至少部分地容纳在所述中空横向衬垫内，在所述中空横向衬垫和所述主机头(5)之间限定有至少一个空隙(17)，所述空隙(17)限定所述横向游隙。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于：所述移动装置(7)是液压型的，并且包括：
-至少一个操动活塞(10)，其容纳在所述主机头(5)内并且通过液压流体在压力下的推力可沿着所述主轴线(A3)移动；以及
-至少一个操作销(11)，其位于所述操动活塞(10)和所述自定心锁定元件(6)之间，并且适于将所述操动活塞(10)沿着所述主轴线(A3)的运动转换为所述自定心锁定元件(6)沿着所述滑动方向(D)的运动。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于：所述可拆卸锁定装置(18)是液压型的，并且包括至少一个止挡体(19,20)，该止挡体位于所述基体(2,3,4)和所述主机头(5)之间，并且可在压力下通过液压流体操作以在所述对齐配置中按压和止挡所述主机头(5)。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于：所述主机头(5)包括基本上平行于所述对齐平面(B)的至少一个第一平面(21)，并且所述止挡体(19,20)包括基本上平行于所述对齐平面(B)且基本上放置成与所述第一平面(21)接触的第二平面(22)，所述液压流体的排放适于允许所述第一平面(21)在所述第二平面(22)上的滑动，以及所述主机头(5)沿着所述对齐平面(B)的偏移，而所述液压流体的加压确定所述第一平面(21)上所述第二平面(22)的推力，以及所述主机头(5)的摩擦锁定。
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于：所述可拆卸锁定装置(18)包括所述液压流体的至少一个进入室(23)，该进入室由所述基体(2,3,4)以及止挡体(19,20)的作用表面(24)来限定，所述作用表面(24)设置在相对于所述第二平面(22)的大致相对侧上。
7.根据权利要求5或6所述的装置(1)，其特征在于：所述止挡体(19,20)基本上是杯形的，并且包括：
-大致环形的底部部分(19)，其具有所述第二平面(22)；以及
-大致圆柱形的横向部分(20)，其从所述底部部分(19)沿着基本上平行于所述主轴线(A3)的轴线延伸。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于：所述基体(2,3,4)包括中心轴线(A2)，并且在所述基体(2,3,4)和所述主机头(5)之间设置有返回装置(26,27)，其适于使主机头(5)再次进入理论的对齐位置，在该理论的对齐位置处所述主轴线(A3)与所述中心轴线(A2)对齐。
9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于：所述返回装置(26,27)包括多个弹簧(26)，该多个弹簧分布在所述主机头(5)周围并且沿着基本上横向于所述中心轴线(A2)的方向作用。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，所述基体(2,3,4)和所述主机头(5)之间设置有防旋转装置(28,29)，该防旋转装置适于防止所述主机头(5)围绕所述主轴线(A3)的完全旋转。
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