CN108698207A - 用于将工件锁定在机床上的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将工件锁定在机床上的装置(1)，包括：‑基体(2)，其可固定到机床(M)上，并且设置有油压缸(3,4,5)；‑杆(8,9)，所述杆(8,9)滑动地部分地插入到所述油压缸(3,4,5)中；‑旋转平移装置(14,15,16)用来将所述杆(8,9)的运动分成：‑旋转平移的第一方向(12)；‑平移的第二方向(13)；‑夹紧元件(19,20)，其与所述杆(8,9)的所述外部部分(9)相关联，并且在以下配置之间移动：‑原始配置；‑中间配置；以及‑操作配置；与所述基体(2)相关联的至少一个棱柱形引导体(21)，并且所述棱柱形引导体(21)在所述杆(8,9)沿着所述第二方向(13)移动的过程中与所述夹紧元件(19,20)成棱柱地连接。

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。

特定类型的固定系统包括夹具，该夹具借助于油压驱动机构，可以围绕旋转轴线以旋转方式移动以及沿着相同的旋转轴线以滑动方式移动。

夹具悬伸安装在油压执行机构的杆上，该油压执行机构部分地插入油压缸中。

在杆和油压缸之间存在旋转平移装置，即特殊的约束装置，其允许杆以及安装在其上的夹具旋转平移。

这种固定系统必须能够在待加工零件上施加巨大的锁紧力。

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巨大的力和振动，这必须通过固定系统来补偿。

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，每当待加工新工件安装在机床上时，工件的锁紧夹具除了施加非常大的力之外，还必须以可重复的方式非常精确地在预定的高度放置在工件上；相反，由夹具所施加的很大的力可能导致工件的变形，这会损害加工质量，以及带来获得超差零件的风险。

在这方面，还应该强调的是，夹具施加在工件上的很大的力导致杆弯曲和/或扭曲，这不仅有损坏油压缸的风险，而且改变了夹具和工件之间的接触面积，因此增大了执行错误加工操作的风险。

因此，利用旋转平移夹具的每个固定系统的特征在于其自身的操作曲线，其将油压缸内的油压与夹具施加的实际锁紧力和夹具的最大长度(即，最大允许悬伸)相关联。

明显地，压力/力的曲线具有增长模式，而压力/长度曲线具有减少模式，并且已知的固定系统必须在折衷的情况下工作，这并非总是完全令人满意。

根据所述内容，很容易理解的是，利用旋转平移夹具的固定系统易于改进。

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，其允许将待加工工件稳定地锁定在机床上，而不从张力的角度对其进行装载，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，其在同等的悬伸下可以在待加工工件施加更大的锁紧力，并且可以在更大的悬伸下操作同等的锁紧力。

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轴测图；

图2是根据本发明的装置的分解图；

图3是根据本发明的装置在原始配置的侧视局部剖视图；

图4是根据本发明的装置在中间配置的侧视局部剖视图；

图5是根据本发明的装置在操作配置的侧视局部剖视图；

图6是根据本发明的装置沿图3的平面VI-VI的剖视图。

具体实施方式

具体参考这些附图，用1统一表示的是一种用于将工件锁定在机床上的装置。

特别地，装置1用于在工件P已经放置在机床M的工作平面L上之后并且在机械加工开始之前锁定工件P。

装置1包括至少一个基体2，其可固定到机床M上，例如固定到其工作平面L上、固定到其底座板上或者其任何其他部分上。

基体2设置有包含加压的液压油的油压缸3,4,5。

例如，油压缸3,4,5由设置有通孔6的主体3、从主体3延伸的中空套管4以及封闭中空套管4与主体3相对的末端的底部构件5。

例如，中空套管4与基体3制成为单个的整体，而底部构件5由一个或多个单独体制成，这些单独体通过螺钉35或其他固定装置与中空套管4相关联。

底部构件5设置有销7，所述销7在中空套管4内向主体3延伸。

装置1还包括至少一个杆8,9，所述杆8,9沿着主轴线A延伸并且当被加压的液压油推动时沿着主轴线A以滑动的方式部分地插入到油压缸3,4,5中。

杆8,9至少包括在油压缸3,4,5内的内部部分8以及在油压缸3,4,5外的外部部分9，所述杆8,9通过所述外部部分9从通孔6流出。

内部部分8成形为限定致动活塞10(即，加厚部分)，所述致动活塞10滑动以在油压缸3,4,5的内壁上测量并且将其分成两个相对的腔室；加压供应液压油交替地进入两个腔室使得杆8,9沿着主轴线A在一个方向或在相反方向上滑动。

在内部部分8的内部形成有空腔11，其连接到销7。

销7和空腔11都沿着主轴线A延伸，并且在杆8,9沿着主轴线A运动期间，销7始终保持至少部分地插入空腔11。

在油压缸3,4,5和杆8,9之间插入旋转平移装置14,15,16，其用来将杆8,9的运动分成：

-至少一个旋转平移的第一方向12，其中杆8,9沿着主轴线A滑动并且绕着主轴线A旋转；

-至少一个平移的第二方向13，其中杆8,9沿着主轴线A滑动而不旋转。

旋转平移装置14,15,16包括：

-至少一个凹槽14，其形成在油压缸3,4,5和杆8,9中的至少一者上，并且具有基本上螺旋形的第一部分17以及平行于主轴线A基本上直线延伸的第二部分18；以及

-至少一个接合构件15，其安装在油压缸3,4,5和杆8,9中的另一者上，并且可滑动地插入到凹槽14中。

接合构件15沿着第一部分17的滑动使得杆8,9沿着第一方向12的运动，接合构件15沿着第二部分18的滑动使得杆8,9沿着第二方向13的运动。

在附图中所示的本发明的特定实施例中，有利地的是，凹槽14形成在销7的外表面上，而接合构件15安装在杆8,9上，以便伸出到空腔11内。

更详细地说，在附图中所示的本发明的特定实施例中，旋转平移装置14,15,16包括形成在销7的相对表面上的两个凹槽14，以及安装在空腔11的相对表面上的两个接合构件15，以确保在杆8,9的运动过程中在设置期间更大的稳定性和精度。

移动杆8,9的高精度还由以下事实给出：旋转平移装置14,15,16包括弹性补偿装置16，其用来将接合构件15推入凹槽14中。

实际上，弹性补偿装置16确保即使在接触表面开始受到磨损时，接合构件15到相应凹槽14中的滑动总是以最高精度进行；换句话说，弹性补偿装置16允许补偿凹槽14和接合构件15之间的间隙和磨损。

例如，弹性补偿装置16包括容纳在杆8,9中的一个或多个杯形(蝶形)弹簧，所述弹簧设置成在接合构件15上施加沿着垂直于主轴线A的方向定向的力。

在这方面，应该注意的是，在杆8,9上安装有用于侧向保持杯形(蝶形)弹簧16的扣环33，以及在径向方向上插入扣环33和杯形(蝶形)弹簧16之间的一系列衬垫34。

衬垫34执行校正杯形(蝶形)弹簧16的预载荷的功能，并且另外执行用于接合构件15的行程终止功能，以保护杯形(蝶形)弹簧16的完整性。

装置1还包括与杆8,9的外部部分9相关联的至少一个夹紧元件19,20，其用于将待加工工件P锁定在机床M上。

夹紧元件19,20包括：

-近端部分19，其固定到杆8,9的外部部分9；以及

-远端部分20，其以这样的方式延伸，使得其沿着基本上垂直于主轴线A的操作线B从近端部分19伸出，并且用来与工件P接触。

夹紧元件19,20在以下配置之间移动：

-原始配置，其中夹紧元件19,20与基体2相距一定距离，并因此与工作平面L相距一定距离；

-中间配置，其中相比于原始配置，夹紧元件19,20随着杆8,9沿着第一方向12的运动而旋转并且更靠近基体2；以及

-操作配置，其中相比于中间配置，夹紧元件19,20随着杆8,9沿着第二方向13的运动而进一步更靠近基体2以锁定工件P。

装置1包括与基体2相关联的至少一个棱柱形引导体21，并且棱柱形引导体21在杆8,9沿着第二方向13移动的过程中可成棱柱地连接到夹紧元件19,20。

在这方面，应该注意的是，在当前讨论中，陈述两个部件“成棱柱地连接(coupleprismatically)”是指它们形成棱柱型运动副，其中两个部件中的一个可以在其中移动，具有相对于第二个的刚性平移型相对运动，因此形成具有一个自由度的运动系统。

棱柱形引导体21包括至少一个第一引导表面22，其基本上平行于主轴线A，并且用来与形成在夹紧元件19,20上的第一接触表面23成棱柱地接触。

第一引导表面22在第一引导平面G1(参见图6)中延伸，所述第一引导平面G1除了平行于主轴线A之外，当夹紧元件19,20处于中间配置和操作配置时基本上垂直于操作线B。

实际上，当从原始配置开始，夹紧元件19,20到达中间配置时，那么形成在夹紧元件19,20上的第一接触表面23与棱柱形引导体21的第一引导表面22完全对准，并且当第一接触表面23在第一引导表面22上滑动时发生从中间配置到操作配置的转换。

为了促进第一引导表面22与第一接触表面23的棱柱连接，第一接触表面23包括至少一个第一引导倾斜边缘24。

例如，第一引导倾斜边缘24包括相对于主轴线A的略微倾斜表面。

如上所述，当夹紧元件19,20处于中间配置和操作配置时，第一引导表面22的方向基本上垂直于操作线B，允许棱柱形引导体21吸收，并因此减少当夹紧元件19,20与工件P接触时在杆8,9上放出的部分弯曲载荷C1和扭转载荷C2。

在这方面，应该注意的是，在当前讨论中，弯曲载荷C1是指用于使杆8,9围绕垂直于主轴线A的轴线弯曲的力，而扭转载荷C2是指用于使杆8,9围绕主轴线A扭转的力。

棱柱形引导体21还包括至少一个第二引导表面25，其基本上平行于主轴线A，并且用来与形成在夹紧元件19,20上的第二接触表面26成棱柱地接触。

第二引导表面25在第二引导平面G2(参见图6)中延伸，所述第二引导平面G2除了平行于主轴线A之外，当夹紧元件19,20处于中间配置和操作配置时基本上平行于操作线B。

实际上，当从原始配置开始，夹紧元件19,20到达中间配置时，那么形成在夹紧元件19,20上的第二接触表面26与棱柱形引导体21的第二引导表面25完全对准，并且当第二接触表面26在第二引导表面25上滑动时发生从中间配置到操作配置的转换。

为了促进第二引导表面25与第二接触表面26的棱柱连接，第二接触表面26包括至少一个第二引导倾斜边缘27。

例如，第二引导倾斜边缘27包括与主轴线A相比的略微倾斜表面。

如上所述，当夹紧元件19,20处于中间配置和操作配置时，第二引导表面25的方向基本上平行于操作线B，允许棱柱形引导体21吸收，并然后减少当夹紧元件19,20与工件P接触时在杆8,9上放出的部分扭转载荷C2。

在附图中所示的特定实施例中，装置1包括至少两个棱柱形引导体21，其位于杆8,9的相对侧上；因此，有两个第一引导表面22，两个第一接触表面23，两个第二引导表面25以及两个第二接触表面26。

更详细地，装置1包括至少一个支承基座28，两个棱柱形引导体21从所述支承基座28升起，并且所述支承基座28设置有用于杆8,9的通道开口29。

支承基座28在安装配置中可通过可拆卸连接装置30安装在基体2上，在该安装配置中杆8,9穿过通道开口29。

支承基座28用来在通道孔6与主体3相关联，并且围绕从通道孔6伸出的杆8,9的第二部分18装配。

然而，不能排除可替换实施例，其中棱柱形引导体21以整体的方式与基体2相关联，即其中棱柱形引导体21和基体22制成为单个整体零件。

装置1最后包括至少一个刮环31，其围绕杆8,9设置，并且在安装配置中被设置为保持夹在基体2和支承基座28之间。

刮环31执行防止碎片、灰尘和污垢进入通道孔6的功能，并且容纳在在基体2和支承基座28之间形成的环形隔间中。

在环形隔间内，所容纳的刮环31具有径向间隙32，其允许刮环31在径向方向的移动并且适应杆8,9的任何弯曲。

本发明的操作如下所述。

工件P定位在工作平面L上，并且使夹紧元件19,20设置在原始配置。

实际上，在原始配置中，夹紧元件19,20使工作平面L的表面留有空白，以允许将工件P放置在机床M上(图3)。

在油压缸3,4,5中供应加压的液压油之后，杆8,9在基体2内沿着第一方向12滑动，同时夹紧元件19,20从原始配置转换到中间配置。

在中间配置，夹紧元件19,20相对于原始配置旋转，并且定位成远端部分20悬伸在工件P上(图4)。

由于弹性补偿装置16能够补偿凹槽14和接合构件15的磨损，旋转平移装置14,15,16的最大操作精度允许在中间配置中第一引导表面22和第一接触表面23的完全对准，以避免当夹紧元件19,20转换到操作配置时的结合问题。

一旦到达中间配置，油压缸3,4,5内加压的液压油的供应继续，并且杆8,9在基体2内沿着第二方向13滑动。

在杆8,9沿着第二方向13的运动过程中，夹紧元件19,20从中间配置转换到操作配置，在该操作配置中远端部分20抵靠在工件P上，并且将工件P锁定在机床M上(图5)。

实际上，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，提供类似于根据本发明的棱柱形引导体的特定解决方案，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。

事实上，在操作配置中，由于在第一引导表面上放出弯曲载荷，夹紧元件/杆组件弯曲到大大减小的程度。

因此，传递到加工工件的应力显著减小，并且不受到夹紧元件的弯曲应力的零件可以用非常低的公差加工。

此外，依然在操作配置中，由于可能在第一引导表面和第二引导表面上放出扭转载荷，夹紧元件不会将扭矩传递到杆。

这样，旋转平移装置得到保护，并且随着时间的推移确保了它们的正确操作；这是非常重要的，因为在旋转平移装置损坏的情况下，夹紧元件的稳定性、其移动的精度以及工件的锁定将受到损害，从而促进加工过程中振动的起源。

Claims (11)

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)，其可固定到机床(M)上，并且设置有包含加压的液压油的油压缸(3,4,5)；

-至少一个杆(8,9)，所述杆(8,9)沿着主轴线(A)延伸并且当被所述加压的液压油推动时沿着主轴线(A)滑动地部分地插入到所述油压缸(3,4,5)中，所述杆(8,9)至少包括在所述油压缸(3,4,5)内的一个内部部分(8)以及在所述油压缸(3,4,5)外的一个外部部分(9)；

-旋转平移装置(14,15,16)，其插入在所述油压缸(3,4,5)和所述杆(8,9)之间，并且用来将所述杆(8,9)的运动分成：

-至少一个旋转平移的第一方向(12)，其中所述杆(8,9)沿着所述主轴线(A)滑动并且绕着所述主轴线(A)旋转；以及

-至少一个平移的第二方向(13)，其中所述杆(8,9)沿着所述主轴线(A)滑动而不旋转；

-至少一个夹紧元件(19,20)，其与所述杆(8,9)的所述外部部分(9)相关联，用于将待加工工件(P)锁定在所述机床(M)上，所述夹紧元件(19,20)在以下配置之间移动：

-原始配置，其中所述夹紧元件(19,20)与所述基体(2)相距一定距离；

-中间配置，其中相比于所述原始配置，所述夹紧元件(19,20)随着所述杆(8,9)沿着所述第一方向(12)的运动而旋转并且更靠近所述基体(2)；以及

-操作配置，其中所述夹紧元件(19,20)随着所述杆(8,9)沿着所述第二方向(13)的运动而比所述中间配置进一步更靠近基体(2)以锁定所述工件(P)；其特征在于：所述装置(1)包括与所述基体(2)相关联的至少一个棱柱形引导体(21)，并且所述棱柱形引导体(21)在所述杆(8,9)沿着所述第二方向(13)移动的过程中与所述夹紧元件(19,20)成棱柱地连接。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于：所述夹紧元件(19,20)包括：

-近端部分(19)，其固定到所述杆(8,9)的所述外部部分(9)；以及

-远端部分(20)，其以这样的方式延伸，使得其沿着基本上垂直于所述主轴线(A)的操作线(B)从所述近端部分(19)伸出，并且所述远端部分(20)用来与所述工件(P)接触。

3.根据前述权利要求2所述的装置(1)，其特征在于：所述棱柱形引导体(21)包括至少一个第一引导表面(22)，其基本上平行于所述主轴线(A)，并且所述第一引导表面(22)用来与形成在所述夹紧元件(19,20)上的第一接触表面(23)成棱柱地接触，所述第一引导表面(22)在第一引导平面(G1)中延伸，当所述夹紧元件(19,20)处于所述中间配置和所述操作配置时，所述第一引导平面(G1)基本上垂直于所述操作线(B)。

4.根据前述权利要求3所述的装置(1)，其特征在于：所述第一引导表面(22)包括至少一个第一引导倾斜边缘(24)，所述第一引导倾斜边缘(24)用于促进与所述第一接触表面(23)的棱柱连接。

5.根据权利要求2-4中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于：所述棱柱形引导体(21)包括至少一个第二引导表面(25)，其基本上平行于所述主轴线(A)，并且所述第二引导表面(25)用来与形成在所述夹紧元件(19,20)上的第二接触表面(26)成棱柱地接触，所述第二引导表面(25)在第二引导平面(G2)中延伸，当所述夹紧元件(19,20)处于所述中间配置和所述操作配置时，所述第二引导平面(G2)基本上平行于所述操作线(B)。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于：所述第二引导表面(25)包括至少一个第二引导倾斜边缘(27)，所述第二引导倾斜边缘(27)用于促进与所述第二接触表面(26)的棱柱连接。

7.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：所述装置(1)包括至少两个所述棱柱形引导体(21)，其位于所述杆(8,9)的相对侧上。

8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于：所述装置(1)包括至少一个支承基座(28)，所述两个棱柱形引导体(21)从所述支承基座(28)升起，并且所述支承基座(28)设置有用于所述杆(8,9)的通道开口(29)，所述支承基座28在安装配置中可通过可拆卸连接装置(30)安装在所述基体(2)上，在该安装配置中所述杆(8,9)穿过所述通道开口(29)。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于：所述装置(1)包括至少一个刮环(31)，其围绕所述杆(8,9)设置，在所述安装配置中被设置为保持夹在所述基体(2)和所述支承基座(28)之间。

10.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，所述旋转平移装置(14,15,16)包括：

-至少一个凹槽(14)，其形成在所述杆(8,9)或所述油压缸(3,4,5)中的至少一者上，并且具有基本上螺旋形的第一部分(17)以及基本上直的第二部分(18)；以及

-至少一个接合构件(15)，其安装在所述杆(8,9)或所述油压缸(3,4,5)中的另一者上，并且可滑动地插入到所述凹槽(14)中；

所述接合构件(15)沿着所述第一部分(17)的滑动致使所述杆(8,9)沿着所述第一方向(12)的运动，所述接合构件(15)沿着所述第二部分(18)的滑动致使所述杆(8,9)沿着所述第二方向(13)的运动。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于：所述旋转平移装置(14,15,16)包括弹性补偿装置(16)，其用来将所述接合构件(15)推入所述凹槽(14)中。