CN110418694B - 一种机床使用的工件适配器及其工件夹紧系统 - Google Patents

Abstract

一种机床(1)使用的工件适配器(21)，其具有：适配器底板(215)；夹紧接合部(212)，用于将工件适配器(21)与夹紧部件(41)旋转并平移地固定连接；工件容纳部；以及工件连接部件(313)，其具有用于将工件(31)可拆卸地容纳的夹持装置以及用于与工件适配器(21)连接的连接装置；适配器底板(215)的一侧布置有至少3个工件接合部件(213)以用于构成工件容纳部，从而可以通过工件连接部件(311)将工件(31)安装在工件适配器(21)上；夹紧接合部(212)布置在相向于工件容纳部的适配器底板(215)上；为了通过主轴(5)的移动和旋转加工工件(31)，夹紧部件(41)可以通过主轴容纳部(411)安装在由电动机驱动的机床(1)的主轴(5)上。

Description

一种机床使用的工件适配器及其工件夹紧系统

技术领域

本发明涉及一种机床使用的工件适配器及其工件夹紧系统。

背景技术

对于加工工序的经济性而言，很重要的一点便是构件的制造或加工所需的时间。其中，工作时间不仅显现在人工成本上，在计算时还必须考虑到机床在加工过程中不能他用的机会成本。

一般情况下，用于构件量产的机床由在特定的运动轨道上对诸如驱动部、控制部、工具进行引导的引导部，以及测量系统等模块形式的组件组成，用于采用工件和工具间定义的相对运动的一定形状的工件的制造，在多数情况下用于自动化制造。

此时，关于机床结构是较为专业性还是较为灵活性则有待商榷。如果机床的专业性较高，则在较短的加工时间内可生产多台。但是，这种最优化方法则牺牲了机床的灵活性。

此时，机床从车削、铣削加工的加工工序角度来看得到特别优化。在车削加工中心，工件经由夹头通过主轴以转速进行负荷，通过配置为仅可平移运动的工具进行加工。相对地，在铣削加工中心，工具由主轴夹持，多数情况下，为了对配置为仅可平移运动的工件进行切削加工，则以转速进行负荷。

此时，从加工时间的最优化角度来看，根据预期加工方法，即根据车削或者铣削加工选择机床的结构。此时，加工时间基本上细分为2组。即主时间和副时间。此时，主时间表示实现直接进展的时间，即，为了加工的目的将工具卡合，从而能够对工件进行例如切削加工等。与此相对，副时间表示仅间接用于完成作业任务的次要活动所需的预备时间。

如果更侧重机床的专业性的话，则副时间相对于预期加工工序得到最优化。但是，在想要提高机床的灵活性时，为了提供替代机床的加工装置，需要额外安装夹具单元和机器人单元。加工工序的副时间随着灵活性的提高而大幅增加。

因此，随着取消了车削和铣削加工的加工方法间的分离，则可实现其灵活性。但是，这还是有一些难点。车削加工中心只能加工旋转对称的工件。这显著降低了可加工工件的几何形状以及随之想到的可实行的加工工序的灵活性。为了应对这样的问题，尽量通过额外的预防策略来补偿因旋转而产生的工件的不平衡量。

与之相关的现有技术例如专利文献1(欧洲专利第1771713B1号说明书)公开了一种平衡环。其安装在待调节平衡的构件的圆周表面上。该平衡环具有呈闭环状的夹持环，并由此收缩镶嵌夹持在圆周表面上。此外，该平衡环具有在半径方向上可以调整位置的用于形成平衡量的环状体，该环状体通过套管形式的弹簧臂结构与夹持环相连，该套管相对于旋转轴同轴沿半径方向在夹持环和环状体间延伸。为了在圆周方向上呈等角度进行分布，可从半径方向外侧进入的3个可沿径向螺旋夹持的调整螺丝安装于环状体的螺孔中，随着这些调整螺丝通过通孔贯穿于套管中，其自身也支撑于固定在构件上的夹持环的外侧圆周上。通过旋拧调整螺丝使环状体可以从静止位置上朝着偏心位置和半径方向进行位置调整，该静止位置是具有相对于旋转轴平行的旋转对称轴并相对于旋转轴同心的位置，通过3个调整螺丝的调整可以选择该偏心性的大小和角度位置。

此时，以这种方式调整的环状体的偏心性旨在选择用环状体所产生的不平衡来补偿所发生的构件的不平衡。此时，夹持环外嵌并准确适配在构件相应的圆周面上。这是通过热收缩技术、对构件进行螺旋固定、或焊接或粘接来实现的。由此，待调节平衡构件的表面的各部分被平衡环覆盖，使得加工时表面不露出来。而且，因安装平衡环会对构件的表面品质造成损伤。

类似地，专利文献2(欧洲专利申请公开第1749617A1号说明书)中提出了一种用于调整构件平衡的多个结构。这些结构以配重的形式安装在朝半径方向外侧延伸的引导部中。转速较高时用于将配重夹持在引导部中的挡块分别布置在引导部的端部。在挡块和配重之间，分别有弹簧布置在引导部中。通过这些弹簧，配重根据构件的不平衡性占据引导部中的特定位置。弹簧保持弹性地夹持住配重，所以通过配重的往复运动可降低构件的不平衡。此时，配重的位置取决于构件的转速，因外侧边缘上挡块的限制，仅发生细微程度的位移。由此，可大幅限制可补偿性，严格来说是大幅限制可最大补偿的构件的不平衡，以及构件可能具有的几何形状。虽然通过弹簧的弹性可以降低可能存在的构件的不平衡，但是会产生因弹簧的阻尼振动所形成的振动。构件所传递的振动会导致加工精度的降低。这可能会导致制造公差的恶化。例如，因为构件和工具之间发生的振动导致表面粗度增大。如此，专利文献2所提供的技术为仅用于转速较低时，以受限制的精度加工复杂性很低的工件。

发明内容

因此，以现有技术为前提，本发明的课题在于提供一种非旋转对称的工件即使具有复杂的几何形状时，在切削加工过程中可以无振动、稳定且基本平衡地通过机床以旋转的方式进行负荷的技术。

本课题通过具有本申请的构成要素的机床使用的工件适配器以及具有本申请的构成要素的工件夹紧系统来解决。

本发明是一种机床使用的工件适配器，其具有：适配器底板；夹紧接合部，用于将工件适配器与夹紧部件旋转并平移地固定连接；工件容纳部；以及工件连接部件，其具有用于将工件可拆卸地容纳的夹持装置以及用于与工件适配器连接的连接装置；适配器底板的一侧布置有至少3个工件接合部件以用于构成工件容纳部，从而可以通过工件连接部件将工件安装在工件适配器上；夹紧接合部布置在相向于工件容纳部的适配器底板上；为了通过主轴的移动和旋转加工工件，夹紧部件可以通过主轴容纳部安装在由电动机驱动的机床的主轴上。

通过根据本发明所述的工件适配器，可以创建工件和机床之间的连接，由此，加工几何形状复杂的工件也可以通过转速进行负荷。这种连接之所以可以实现不仅是因为工件适配器具有用于工件容纳的接口，还因为具有用于安装于夹紧部件上的接口。如此，便可凭借机床的主轴夹紧通过夹紧部件经由工件适配器所容纳的工件。

上述提高灵活性所面临的障碍是由车削和铣削加工等各种加工方法间的相互妥协引起的，但是通过本发明的工件适配器便可克服。在利用传统方式通过铣削加工中心的主轴由旋转带动作业来容纳工具的情况下，同一主轴也可以通过工件适配器容纳工件。由此，机床可进行的加工工序的数量大幅增加。因此，机床的高度专业化和能够想到的可实现的灵活性之间的矛盾可通过本发明的工件适配器进行解决。

此外，工件适配器具有工件连接部件，因此加工时可拆卸地容纳工件。适配器和工件之间的连接为可拆卸结构，所以一个工件适配器可以在多个工件上使用。由此，通过可忽略不计的较少的附加成本便实现了机床灵活性的提高。此外，因为一个工件适配器可以在多个工件上使用，由此，可以将一个工件适配器的成本分摊在多个工件上。此外，工件适配器设计简单，所以制造方便。工件适配器由适配器底板、夹紧接合部以及工件容纳部和工件连接部件等少数主要零部件构成，所以其结构简单，成本较低。其优点通过至少3个工件接合部件的结构得到强化。

由本发明的至少3个工件接合部件，通过工件连接部件实现了工件的容纳平面的充分规定。即，通过这3个工件接合部件，以尽可能少的材料成本实现了工件的准确容纳。如此，不仅降低了适配器的材料成本，也尽可能地降低了对于主轴作用的工件适配器的追加重量。用于工具的旋转而由机床的驱动单元所提供的扭矩也因工件适配器重量较低而并未较大地增加。

在根据本发明所述的工件适配器的一个实施方式中，至少3个工件接合部件从适配器底板中突出，使工件连接部件以通过至少3个点夹持在工件适配器上的方式，并使其位于与垂直于主轴的旋转轴的适配器底板平行的平面上。

通过本发明的实施方式中的工件适配器，规定了工件连接部件，以及实现了准确的容纳。换言之，工件连接部件从适配器底板相对于工件加工过程中所形成的旋转轴平行延伸。通过与旋转轴平行的工件连接部件的结构，变化的惯性矩无法达到工件连接部件的长度。通过工件接合部件，相对于适配器底板作用于旋转轴的离心力则通过相互平行延伸的至少3个工件接合部件的合作得到抵消。因为每个工件接合部件的长度相互一致。因为工件接合部件与工件连接部件一起具有位于相对于旋转轴平行的平面上的连接点，所以可以相互抵消因旋转而产生的离心力。

通过工件适配器的整体结构，可避免旋转产生的离心力，否则，必须通过主轴的插入部中的反力，即主轴的夹紧部件补偿这种离心力，或者会导致一个并非正圆的旋转，即与主轴的旋转轴不一致的旋转。此外，通过3点的容纳，其优点在于，工件连接部件极为简单地，即通过限制1个平面上的自由度所需最低个数的部件便可规定。此外，如果正好选择3个工件接合部件，则可以避免系统的超定以及各个工件接合部件间随之产生的力。

在根据本发明所述的工件适配器的一个实施方式中，至少3个工件接合部件可以在适配器底板上相对于主轴的旋转轴进行垂直滑动并可锁止。

通过工件接合部件容纳工件连接部件。该工件连接部件与各次的工件直接连接。为了保证机床的灵活性，需要通过机床加工各种几何形状的工件。因此，工件连接部件可根据其几何形状可变地构成，所以有益。如此，可根据加工特定工件时各次的需求，优化工件连接部件和工件间的连接。例如，可能需要大面积配置工件连接部件以用于复杂的工件。在这种情况下，优选地保持工件连接部件和工件接合部件之间的连接点的间隔较宽。

另一方面，在加工较小的工件时，例如为了降低重量，优选地使用较小的工件连接部件。如此，通过在适配器底板上使工件接合部件滑动，可根据待加工的工件来灵活变换接口，即工件接合部件和工件连接部件之间的连接点的配置。

在根据本发明所述的工件适配器的另一个实施方式中，工件连接部件具有能够将与适配器底板隔开的至少3个工件接合部件的前端插入其中的连接开口部，工件连接部件可通过至少1个安装部件以形状接合的方式可拆卸地夹持在至少3个工件接合部件的端部上。

工件连接部件上配置有连接开口部，所以其连接不仅设计经费较低，而且节约材料。因为工件接合部件和工件连接部件之间的连接是可拆卸的，所以可以分别进行工件在工件连接部件上的安装以及工件接合部件和工件连接部件的连接。因此，可以显著简化工件的处理工序。

换言之，首先将工件安装到工件连接部件上，仅通过工件连接部件的处理便可以具体实现用于通过工件适配器安装在主轴上的工件的后续处理。由此，便可避免工件的损坏，如夹具单元引起的工件表面损坏等。

在根据本发明所述的工件适配器的另一个实施方式中，工件适配器可配置为补偿由主轴的旋转所引起的、工件相对于主轴的旋转轴所出现的不平衡，也就是说，工件的惯性轴相对于主轴的旋转轴、与工件适配器的惯性轴之间互补，由此，使处于接合状态下的工件适配器和工件的惯性轴以朝着与主轴的旋转轴一致的合成惯性轴方向位移的方式，至少3个工件接合部件布置在适配器底板上，并且与工件连接部件相连接。

至少3个工件接合部件可以在适配器底板上，即在相对主轴的旋转轴垂直的平面上滑动，通过工件适配器的这种设计，可以补偿工件的静态不平衡。同时，尤其在容纳具有复杂几何形状，严格来说是具有相对主轴的旋转轴并非旋转对称的几何结构的工件时，能够以较高的转速进行负荷。离心力随着转速成平方性增长，在加工非旋转对称的工件时，产生作用于主轴夹紧部件的较大的力。同时，传统的机床限制了作用于非旋转对称工件的最大转速。否则，超过最大容许夹持力，可能会损坏机床。

通过本发明的工件适配器补偿所产生的工件的不平衡，补偿了所生成的离心力，使之不会传递到主轴的夹紧部件。此外，根据几何形状，严格来讲是根据相对于旋转轴的待加工工件的质量分布以及相对于随之产生的惯性轴的待加工工件的质量分布，工件接合部件可以滑动以使惯性轴相对于旋转轴与工件的惯性轴互补式地运动。否则，在工件不平衡时，其会因旋转而产生的垂直作用于旋转轴的力，可通过主轴的夹持装置降低。

工件的惯性张量是通过由主轴的旋转传递给工件的角速度以及相对于重心点的工件的角动量产生的。工件结构为非旋转对称时，重心点不在主轴的旋转轴上。通过工件接合部件相应的滑动，可使重心点相应地与重心点互补。因此，工件与工件适配器连接时，重心点朝向主轴的旋转轴移动。

如此，工件相对于工件适配器就可以有互补的惯性张量。如此，可以降低旋转中作用于主轴夹紧部件的力，最终可以减少对夹持系统整体的负担。这样不仅可以提高加工精度，还可以增加机床的使用寿命。

如此，本发明的工件适配器可以加工具有非旋转对称的质量分布的旋转工件。与此同时，也可以加工复杂的工件。

旋转轴与由接合的工件适配器和工件组成的惯性轴一致，偏离工件适配器的旋转中心的工件惯性轴的补偿或校正可以通过本发明的工件适配器以简单的结构装置来实现。与现有技术相比，无论转速如何都可以从最开始就对工件的不平衡进行补偿。

无需将取决于工件质量分布的额外配重安装到工件适配器上。由此，降低了工件适配器和工件组成的结构整体的重量，从而防止主轴容纳部的负担过重。因此，使用工件适配器不会影响机床的使用寿命。

在根据本发明所述的工件适配器的一个扩展例中，工件容纳部可以建立工件连接部件和工件适配器间的机械连接，通过该连接可以阻止工件和适配器间的轴向和径向的相对运动。

通过本发明的工件容纳部可以限制工件连接部件和工件适配器间的所有自由度。由此，主轴的准确运动，即主轴的旋转以及主轴的平移运动能够以简单的方式传递给工件连接部件。通过这种连接，可以实现工件连接部件的位置坐标和运动信息的计算，并且可以实现工件的准确加工。

在根据本发明所述的工件适配器的一个扩展例中，工件适配器可以通过夹紧接合部与夹紧部件连接，这是因为夹紧部件的夹紧部件接合部可以通过液压或气动方式的负载压力。

在该扩展例中，夹紧部件的压力是由液压或气动的方式生成，所以工件适配器安装在夹紧部件上。如此，通过压力负载，可以迅速夹持夹紧部件上的工件适配器。由此，通过迅速的夹持工序可以保持很短的副时间，可以缩短加工时间，即工件加工所需的时间。如此，工件适配器的安装方式可通过自动化的迅速夹持方法开启。

此外，通过使用具有液压或气动装置的夹持结构，所以可以实现夹紧部件上的工件适配器以及夹紧工具快速更换。即为了夹紧工具无需其他装置，而且相同的加紧部件和相同的夹持方法可以适用于工件适配器和工具。

由此，可以加工通过主轴以转速进行负荷的工件和机床加工台上不旋转的工件。通过工件适配器和工具都适用的夹持装置可以大幅提高可能的加工方法的灵活性及其机床整体的灵活性。

在本发明的另一实施方式中，构成一种具有上述实施方式中任意一项所述的工件适配器以及夹紧部件的、用于具有由电动机驱动的主轴的机床的工件夹紧系统；工件适配器可通过夹紧接合部安装在夹紧部件上；为了通过主轴的移动和旋转加工工件，夹紧部件可以通过主轴容纳部安装在由电动机驱动的机床的主轴上；工件适配器与夹紧部件之间的连接和/或夹紧部件与主轴之间的连接可以通过液压或气动的方式负载压力。

通过本发明的工件夹紧系统可以实现上述所说明的优选效果。此外，除工件适配器外，夹紧部件本身也可以通过液压或气动方式的压力负载安装在主轴上，所以可以进一步缩短所需夹紧时间。此外，在液压连接的情况下，可以通过相同流体来夹紧两方的部件，严格来说即夹紧部件和工件适配器。这样，便可以尽量简单地构成供给相应流体的管道系统。

此外，在工件夹紧系统的一个扩展例中，夹紧部件的夹紧部件接合部的液压或气动方式的压力负载可以通过机械式机构、电磁式机构、和/或液压式机构实现。

上述装置之一的夹紧部件接合部的操作中，不仅有工件适配器的夹紧本身，还可以自动化执行为此的必要的操作。这样，整个工件适配器的夹紧工序无需人工介入，由此，可以对机床的加工时间和自动化程度施以良好影响。

在根据本发明所述的工件夹紧系统的一个扩展例中，在夹紧部件上可以通过夹紧部件接合部容纳用于加工工件的工具，来取代工件适配器。

如上所述，通过夹紧部件接合部这种结构，可以大幅增加在工件上可以执行的想得到的加工方法的数量。

在工件夹紧系统的一个扩展例中，夹紧部件接合部可以配置为在打开状态和闭合状态之间转换；当夹紧部件接合部处于闭合状态时，工件适配器旋转并平移地固定连接在夹紧部件上；夹紧部件接合部处于打开状态时，可以从夹紧部件中取出工件适配器。

工件适配器可以根据夹紧部件接合部的状态取出夹紧部件，因此，通过固定夹持无需设置用于工件适配器的拆装的额外装置。这样，无需额外的预设措施便可简单地处理工件适配器。

在根据本发明所述的工件夹紧系统的一个扩展例中，为了夹紧工件适配器，夹紧部件的夹紧部件接合部可以通过构成机床的装置自动移动，这是因为主轴和/或该装置可以在相互之间相对移动，从而可以在该装置的接触部件与夹紧部件的连接接合部之间建立接触。

配置夹紧部件的接口以夹紧工件适配器，所以可以将驱动夹紧部件接合部的装置统一于机床内部。因为该装置和主轴均可相互移动，所以大幅缩减了加工所需时间。此外，工件适配器的夹持无需外部装置，可以自动进行。这样，可优化配置自动化程度和加工时间。

附图说明

下面参考附图来说明本发明的示例性实施方式的构成要素、优点以及技术和经济效益。

图1是示出具有工件适配器的工件夹紧系统的原理图；

图2是示出工件适配器的一个实施方式的原理图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的一实施方式。

图1示出了具有工件适配器21的工件夹紧系统的原理图。工件适配器21可以与夹紧部件41连接使用，以在机床1上进行如切削加工。因此，夹紧部件41插入机床1的主轴5中，主轴5通过旋转进行负荷以加工工件31。此时，机床1可以由已知的铣床、车床、铣削中心、加工中心等构成。机床1具有由电动机驱动的主轴5，所述主轴5可以通过配置在机床1上的各种托架在X、Y和Z方向上移动。

此时，主轴5可以构成为自动容纳工具或工件31的拾取主轴，或者可以通过单独配置的夹具和机器人单元进行装填。机床1的另一个构成要素是加工台。这样，根据加工可以夹持各种工具以及工件31。加工台也可以至少平移移动以加工工件31。此外，对于加工台上配置的各个夹紧部件可以与主轴5一样在用电动机驱动的同时，通过转速进行负荷。

机床1上至少配置一个料盒，以供工件31和工具在机床1上进出。该料盒为复合型料盒，既可以用于容纳工件31，也可以用于容纳工具。

作为另一种方案，多个料盒可以为，例如可移动料盒、链条用容纳盒、盘用容纳盒、或者环用容纳盒等形态。为了控制在机床1上工件31的加工，机床具有控制部。除了如主轴5的移动路径和旋转等各种运动之外，控制部还计算、控制、操纵如加工台6的移动、机床1的其他部件的运动。

在此，控制部除了作为数控部进行工作之外，还可以通过内存为可编程的控制部进行工作。此外，机床1可以具有床、托架、导向器、操作部件、以及用于提供和处理润滑油、切削油和冷却剂等工场消耗品的模块。

如上所述，除了工件31外，可以在主轴5上通过夹紧部件41容纳工具。因此，主轴5包含HSK接口(中空锥形柄、接口)等标准容纳接口、短锥度容纳部、大锥度容纳部等。通过这种标准工具容纳部，可以在主轴5上容纳各种工具，可以相对于夹紧在加工台上的工件31移动，对其进行例如切削加工。除了切削加工之外，如焊接、粘接、涂布等其他加工方法也可以在机床上进行。为了保证这样的灵活性，在本发明中，可以在主轴5上通过夹紧部件41的主轴接口411来容纳工件适配器21来取代工具。

因此，夹紧部件41的接口构成为主轴5，如上述举例的标准工具容纳部和兼容部那样，配置为中空锥形柄、大锥度等标准接口。用于在主轴5上夹紧夹紧部件41的机构可以通过动力夹头、心轴、夹紧夹头等机械式部件进行工作。此时，夹紧部件41通过主轴5以摩擦夹紧的方式旋转并平移地被规定并夹持。

或者，除了机械式夹持这种实施方式外，夹紧部件41可以通过气动式或液压式机构进行夹紧。此时，可以使用已用于机床1操作的流体。如此，夹紧部件41可以为例如液压膨胀夹紧夹头或液压膨胀夹紧心轴。

为了容纳工件适配器21，夹紧部件41在相向于主轴接口411的一侧具有夹紧部件接合部412。该夹紧部件接合部412可以为例如液压膨胀夹紧心轴或者液压膨胀夹紧夹头。为此，夹紧部件41上配置有管道系统，通过上述装置可以实现工件适配器21的夹紧。

为此，管道系统中最好充填有机床1上作为润滑油使用的油等流体，或者空气等其他介质。严格来讲，通过管道系统实现膨胀夹紧心轴或膨胀夹紧夹头的半径缩小或扩大。使用膨胀夹紧夹头时，如果管道系统负载压力，则夹头的半径缩小。

此外，为了在膨胀夹紧心轴或膨胀夹紧夹头之间可以夹紧具有各种直径的部件，可以使用中间套管。管道系统的内部压力通过外部装置7被控制。该装置7同样可以配置在机床1，例如主轴箱上。作为另一种方案，该装置可以配置在存储有工件适配器21的料盒上。

此时，主轴5可以朝向料盒，即朝向工件适配器21移动，在通过装置7进行控制的同时，通过夹紧部件接合部夹紧工件适配器21，或者向料盒输出工件适配器21。作为另一种方案，夹紧有夹紧部件41的主轴5可以朝着单独设置的装置7移动。作为又一种方案，或者作为补充，装置7在托架等上面可以移动，由此，它可以向主轴5的方向朝着夹紧部件41移动。

通过操作配置在夹紧部件41上的连接接合部74，由装置7的接触部件73控制夹紧部件41的内部压力，严格来说是夹紧部件41的管道系统的压力。连接接续部74可以配置在侧面，即相对于夹紧部件41的长轴平行延伸的夹紧部件41的外部。

作为另一种方案，连接接续部74可以构成为位于朝向主轴5的夹紧部件41的一侧。例如，可以通过旋转套管，经由机床1上的流体，通过设于主轴5上的管道操作连接接续部74。

操作连接接续部74的装置7的接触部件73可以构成为按压销、流体接续部、或者电磁式部件。例如，若接触部件73为按压销，该按压销在接触部件73和连接接续部74接合时开闭配置在夹紧部件41上的阀门。通过该阀门，改变夹紧部件41的管道系统的压力，通过夹紧部件41夹紧或推出工件适配器21。

同理，电磁阀可以用于控制压力，并且可以通过电磁式机构经由接触部件73进行操作。作为另一种方案，不仅可以从外部控制夹紧部件41的内部流体或媒介压力，还可以通过装置7的接触点73将相应的流体或者介质导入夹紧部件41的管道系统。

该示例中，装置7中配置有水箱，在那里通过管道可以从外部将流体或介质供给到夹紧部件41的内部管道系统中。换言之，夹紧部件41的管道系统接受装置7的流体或介质的补给，或者将其释放，由此，管道系统的压力以及与之对应的夹紧心轴或夹紧夹头的半径发生变化。该示例中，接触部件73与连接接合部74相连接，管道系统通过液压式或气动式从外部负载压力。

作为另一种方案，通过紧固螺钉手动执行压力变化及其相应的工件适配器21的夹持或输出。通过这种紧固螺钉可以驱动管道系统中的夹紧活塞。例如，通过松开紧固螺钉管道系统的压力降低，如果拧紧紧固螺钉则管道系统的压力上升。

用于夹紧工件适配器21的，除了上述说明的的液压膨胀机构外，通过HSK接口、大锥度接口、或者类似接口等的其他夹持机构也是可以的。根据对夹紧部件41的工件适配器21的安装机构或者夹持机构，工件适配器21的夹紧接合部212可以构成为圆锥、圆柱、或者环形部件。

这种夹紧接合部212通过如焊接和粘接与工件适配器21的适配器底板215一体构成。作为另一种方案，通过夹紧接合部212的外螺纹和适配器底板215的内螺纹，夹紧接合部212旋拧在适配器底板215上，或者通过压合应力固定，或者可以通过其他方法可拆卸地连接。

虽然在示例中适配器底板215被构成为圆形，但是也可以构成为多边形。与夹紧接合部212相向的适配器底板215一侧配置有工件容纳部211。特别是如图2所示，它由至少3个工件接合部件213构成，由此，可以实现由最小的数量限制一个平面上的自由度，同时可以避免多余的工件的运动。这3个工件接合部件213与夹紧接合部212类似，旋拧、应力固定、或一体构成在适配器底板215上，例如也可以焊接或者粘接。

工件接合部件213可以构成为销形、圆柱形、或者锥形，朝着偏离主轴5的方向，即与主轴5的旋转轴平行延伸的方向，从适配器底板215中突出。工件接合部件213优选地相对于作为中心点的主轴5的旋转轴，或者适配器底板215的中心轴以相同的角度相互配置。

在本发明的一个实施方式中，具体如图2所示，工件接合部件213可滑动地配置在适配器底板215上。例如，优选地，当处于接合状态时，和主轴5的旋转轴平行延伸的适配器底板215的中心轴之间的间隔可以相对各个工件接合部件213单独变化。例如，工件接合部件213引导至从位于主轴5的中心轴或旋转轴上的适配器底板215的中心点呈直线形沿着半径方向外侧延伸的槽126中。

由此，工件接合部件213的角度互不发生变化，相反，工件接合部件213与旋转轴之间的间距可以发生变化。这样，主轴5旋转时可以改变由工件接合部件213生成的离心力。因工件接合部件213的滑动所生成的不平衡等变化，可以容纳许多各种不同的工件，通过旋转进行负荷，可以在几乎没有不平衡的情况下进行加工。如此，工件适配器21可以用于一系列不同工件31。

如果3个工件适配器部件213以等间距以及等交互角度的间距配置在适配器底板215上，则可以相互抵消工件接合部件213所产生的离心力，因此工件适配器21的惯性轴相对于主轴5的旋转轴与该轴一致。在这种情况下，工件适配器21构成为旋转对称，同时相当于中心轴的该惯性轴可以配置为与主轴5的旋转轴一致。

而且，当一个或多个工件接合部件213在适配器底板215上滑动时，工件接合部件213的离心力不会相互抵消，工件适配器21的惯性轴相对于主轴5的旋转轴发生位移。换言之，因主轴5的旋转产生的工件适配器21的惯性轴不在旋转中心上。

通过工件接合部件213，工件连接部件311与工件适配器21连接，并且相应地在接合状态下与主轴5相连接。主轴5的旋转通过夹紧部件41和工件适配器21传递至工件接合部件213。严格来讲，扭矩的传递是从主轴5到夹紧部件41，通过主轴5的容纳接口和夹紧部件41的主轴容纳部411之间的连接实现的。

该连接在夹持后限制了平移的自由度和旋转的自由度，由此，可以在无滑动的情况下传递扭矩。此外，从夹紧部件41到工件适配器21通过夹持所实现的夹紧部件41的夹紧部件接合部412和工件适配器21的夹紧接合部212之间的连接来传递扭矩。该连接可以毫无损失地传递所有运动信息。

最后，从工件适配器21到工件连接部件311，通过至少3个工件接合部件213和工件连接部件311的连接开口部部313之间的连接来传递主轴扭矩。如此，可以保证主轴扭矩可靠且无损失地传递到工件31上。该传递可以实现较高的加工精度。

此时，工件连接部件311和工件接合部件213之间的连接优选地构成为可拆卸的形态。例如，可以通过配置在工件接合部件213的端部领域的半径部上的楔子来引起连接。因此，工件连接部件311例如构成为具有沿着平板的厚度延伸的开口部的平板。

配置在工件接合部件213上的楔子可以施加弹性应力，通过将平板外嵌在工件接合部件213上可以较为方便地建立连接。通过向下的重力，平板即工件连接部件311放置在楔子上。

作为另一种方案，工件接合部件213可以在远离适配器底板215的端部上具有外螺纹，例如，槽底的直径比形成圆柱形的工件接合部件213的直径更小，或者与之同等。与工件接合部件213的端部领域211的外螺纹相对应，内螺纹在穿过工件连接部件311延伸的孔313上设在内侧圆周上。如此，可以将工件接合部件213旋拧在工件连接部件311上。

为了进行轴向固定，例如可以在旋拧后的端部上螺合埋头螺母。此时，工件接合部件213例如构成为具有在适配器底板215中可以旋转的螺纹领域的螺丝或螺栓。另外，适配器底板215具有呈楔形延伸的凹陷部以嵌入工件接合部件213的螺丝头，适配器底板215旋转时，不会因从适配器底板215突出的螺丝头而产生空气阻力。

采用类似的方法，通过设于工件连接部件311上的孔313，可以旋拧或插入工件接合部件213，在另一端，即朝向主轴5的适配器底板215的一侧，可以通过埋头螺母进行固定。为了埋头螺母在适配器底板215或者为了螺丝头在工件连接部件311上可以设置楔形的凹部。换言之，可以将螺栓插入工件连接部件311的孔313内，其头部上放置有工件连接部件311，螺栓的螺杆轴螺合在具备相应的内螺纹的适配器底板215上，通过埋头螺母固定。这种连接方式可以通过将头部放置在适配器底板215上，将螺杆轴旋拧对应地固定在具有工件连接部件311的内螺纹的孔上来实现。

也可以不在各个平板，即适配器底板215或工件连接部件311上配置内螺纹，该情况为可以通过螺母将螺杆轴固定在端部，工件连接部件311的端部具有例如台阶部的限位块，通过该限位块可以限制各个平板的插入。如上所述，在各个适配器底板215或工件连接部件311上构成凹部以嵌入构件。

作为另一种方案，还可以建立销连接，这是因为销压合在适配器底板215和工件连接部件311上。取决于工件31所要求的制造公差，同样适用于采用了固定比例的销和膨胀套管的连接。最后，工件连接部件311安装工件31本身以形成连接片。因此，工件连接部件311可以构成为具有用于与工件接合部件213连接的孔的翼缘板，还可以具有用于与配置有相应的外螺纹的工件31旋拧的内螺纹。

此时，为了在工件连接部件311上平移、旋转地进行规定以及可拆卸地安装工件31，可以考虑各种连接。例如，孔相对于旋转轴垂直配置在工件31上，还可以配置与沿着旋转轴延伸的翼缘板的圆柱形延长部相对应的孔。接着，穿过这些孔，可以将销、螺栓、螺丝等插入或拧入工件31和翼缘板的延长部。

作为另一种方案，工件适配器21可以与工件连接部件311构成为一个整体。例如，工件连接部件311可以通过焊接或粘接固定安装在适配器底板215上。在这种情况下，工件接合部件213不与工件连接部件311直接连接。在这种情况下，工件接合部件213的作用不过是工件31的质量补偿，即不在端部容纳工件连接部件311，而是可以在适配器底板215上滑动。

作为又一种方案，各种工件接合部件213都可以配置在适配器底板215上。此时，工件接合部件213的一部分，例如3个，可以与适配器底板和工件连接部件311构成为一个整体，即可以将这些部件固定连接。工件接合部件213的其他部分，例如同样3个，可以在在适配器底板上滑动以及可以滑动连接在工件连接部件311上。如此，工件接合部件213的一部分起到将工件连接部件311安装到适配器底板215上的作用，与之相对，其他部分则可以引起工件不平衡的质量补偿，即校正作用。

在其他变形例中，工件接合部件213在适配器底板215上旋转，即以单独的轴为中心进行旋转，不能滑动，从而将适配器底板215和工件连接部件311连接。其中，每个工件接合部件213都不具有旋转对称的形状。而且，工件31的不平衡仅可以通过适配器底板215上的一个或多个工件接合部件213的旋转进行补偿。

工件适配器21以及夹紧部件41可以由钢材，如10S20、9S20、或11SMn37等易切削钢制成。或者作为另一种方案，根据待加工工件的不同也可以使用例如铝、碳纤维增强塑料等其他材料。

Claims (11)

1.一种机床（1）使用的工件适配器（２1），其具有：

适配器底板（２1５）；

夹紧接合部（２1２），用于将所述工件适配器（２1）与夹紧部件（４1）旋转并平移地固定连接；

以及工件容纳部；

所述工件适配器（２1）与工件连接部件（311）连接，所述工件连接部件（311）具有用于将工件（３1）可拆卸地容纳的夹持装置以及用于与所述工件适配器（２1）连接的连接装置；

所述适配器底板（２1５）的一侧布置有至少３个工件接合部件（２1３）以用于构成工件容纳部，从而能够通过所述工件连接部件（３11）将工件（３1）安装在所述工件适配器（２1）上；

所述夹紧接合部（２1２）布置在相向于所述工件容纳部的所述适配器底板（２1５）上；

为了通过主轴（５）的移动和旋转加工工件（３1），所述夹紧部件（４1）能够通过主轴容纳部（４11）安装在由电动机驱动的所述机床（1）的主轴（５）上；

使所述工件连接部件（３11）以通过至少３个点夹持在所述工件适配器（２1）上的方式，至少３个所述工件接合部件（２1３）从所述适配器底板（２1５）中突出的同时，位于与垂直于主轴（５）的旋转轴的所述适配器底板（２1５）平行的平面上；

至少３个所述工件接合部件（２1３）能够单独地在所述适配器底板（２1５）上相对于主轴（５）的旋转轴进行垂直滑动并锁止。

2.根据权利要求1所述的工件适配器（２1），所述工件连接部件（３11）具有能够将与所述适配器底板（215）隔开的至少３个所述工件接合部件（２1３）的前端（２11）插入其中的连接开口部（３1３），所述工件连接部件（３11）能够通过至少1个安装部件以形状接合的方式可拆卸地夹持在至少３个所述工件接合部件（２1３）的所述前端（２11）上。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的工件适配器（２1），所述工件适配器（２1）能够配置为补偿由主轴（５）的旋转所引起的、且工件（３1）相对于主轴（５）的旋转轴所出现的不平衡，工件（３1）的惯性轴相对于主轴（５）的旋转轴、与所述工件适配器（２1）的惯性轴之间互补，由此，使处于接合状态下的所述工件适配器（２1）和工件（３1）的惯性轴以朝着与主轴（５）的旋转轴一致的合成惯性轴方向滑动的方式，至少３个所述工件接合部件（２1３）布置在所述适配器底板（２1５）上，并且与所述工件连接部件（３11）相连接。

4.根据权利要求1至2中任意一项所述的工件适配器（２1），所述工件容纳部能够建立所述工件连接部件（３11）和所述工件适配器（２1）间的机械连接，通过所述机械连接能够阻止工件（３1）和所述工件适配器（２1）间的轴向和径向的相对运动。

5.根据权利要求1至2中任意一项所述的工件适配器（２1），所述工件适配器（２1）能够通过所述夹紧接合部（２1２）与所述夹紧部件（４1）连接，其是由于所述夹紧部件（４1）的夹紧部件接合部（４1２）通过液压或气动的方式负载压力。

6.一种工件夹紧系统，用于具有由电动机驱动的主轴（５）的机床（1）的工件夹紧系统具有：

根据权利要求1至4中任意一项所述的工件适配器（２1）；

以及夹紧部件（４1）；

所述工件适配器（２1）能够通过夹紧接合部（２1２）安装在所述夹紧部件（４1）上；

为了通过主轴（５）的移动和旋转加工工件（３1），所述夹紧部件（４1）能够通过主轴容纳部（４11）安装在由电动机驱动的机床（1）的主轴（５）上；

所述工件适配器（２1）与所述夹紧部件（４1）之间的连接和／或所述夹紧部件（４1）与主轴（５）之间的连接能够通过液压或气动的方式负载压力。

7.根据权利要求6所述的工件夹紧系统，所述工件适配器（２1）能够通过所述夹紧接合部（２1２）与所述夹紧部件（４1）连接，其是由于所述夹紧部件（４1）的夹紧部件接合部（４1２）通过液压或气动的方式负载压力。

8.根据权利要求7所述的工件夹紧系统，所述夹紧部件（４1）的所述夹紧部件接合部（４1２）以液压或气动的方式实现压力负载，所述压力负载能够通过机械式机构、电磁式机构、和／或液压式机构实现。

9.根据权利要求8所述的工件夹紧系统，在所述夹紧部件（４1）上能够通过所述夹紧部件接合部（４1２）容纳用于加工工件（３1）的工具，来取代所述工件适配器（２1）。

10.根据权利要求8所述的工件夹紧系统，所述夹紧部件接合部（４1２）能够配置为在打开状态和闭合状态之间转换；

当所述夹紧部件接合部（４1２）处于闭合状态时，所述工件适配器（２1）旋转并平移地固定连接在所述夹紧部件（４1）上；

当所述夹紧部件接合部（４1２）处于打开状态时，能够从所述夹紧部件（４1）中取出所述工件适配器（２1）。

11.根据权利要求8所述的工件夹紧系统，为了夹紧所述工件适配器（２1），所述夹紧部件（４1）的所述夹紧部件接合部（４1２）能够通过构成所述机床（1）的外部装置（７）自动移动，其是由于主轴（５）和／或所述外部装置（７）能够构成为在相互之间相对移动，从而能够在所述外部装置（７）的接触部件（７３）与所述夹紧部件（４1）的连接接合部（７４）之间建立接触。

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