CN111683775A - 液压膨胀式卡盘及其使用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于夹紧工件(2)的液压膨胀式卡盘(1)，所述液压膨胀式卡盘包括集成在其中用于接纳液压流体的至少一个通道(3)，所述液压流体经提供以被加压从而压挤所述工件(2)使其被夹紧在所述液压膨胀式卡盘(1)中。所述液压膨胀式卡盘(1)通过增材制造工艺产生且为实质上环形，所述至少一个通道(3)具有至少一个环形圆周通道段(3a、3b)，所述至少一个环形圆周通道段径向地形成在所述液压膨胀式卡盘(1)的内周表面(4)和外周表面(5)之间。根据本发明，所述液压膨胀式卡盘(1)在所述内圆周表面(4)上具有保持轮廓(6)，所述保持轮廓包括多个膨胀凸耳(6a)，其中多个另外的管道段(7)从所述至少一个管道(3)分支出来，其中至少一个另外的通道段(7)延伸到所述膨胀凸耳(6a)中的一个中。本发明还涉及这种液压式夹紧工具(1)的使用。

Description

液压膨胀式卡盘及其使用
技术领域
本发明涉及用于夹紧工件的液压膨胀式卡盘。本发明还涉及这种液压式夹紧工具的使用。本发明的应用领域主要扩展到用于将原型机加工成批量部件的夹紧工具。
背景技术
需要精确的夹紧工具来夹紧工件，例如制造机械机加工。夹紧工具保持工件越精确且越可重现，工件机加工就越有效且高效。成品零件上可实现的精度主要由夹紧工具的夹紧精度决定，实质上是由工件和夹紧工具之间的位置决定。此外，工件的夹紧过程对循环时间或机器操作员的设置和夹紧力有很大影响。机加工批量生产中的自动化潜力很大。
液压式夹紧工具是现有技术中已知的。通常，液压膨胀式夹紧工具是复杂的钎焊和/或焊接构造，它们仅具有简单的、旋转对称的保持轮廓或夹紧轮廓。液压式夹紧工具(具体地，液压心轴)仅可能在有限的程度内适于待夹紧的工件，这例如借助于夹紧环来实现，该夹紧环可增大夹紧直径。
发明内容
DE 197 37 215 A1公开了一种工具组合，该工具组合实质上由用于镜片的夹紧工具和用于抛光工具的修整工具组成，当两者组合形成一个单元时，它们均固定到单个工件主轴。修整工具和支撑环可牢固地彼此连接。该工具组合还包括液压式卡盘。
DE 10 2016 116 164 A1描述了一种用于机加工车削操作的工具部件，特别是夹紧工具保持器。通过增材烧结制造工艺在工具部件中产生至少一个中空腔室，该至少一个中空腔体容纳有未烧结的烧结粉末。这旨在于工具部件的操作期间产生阻尼效果。当工具部件设计用于卡盘时，可在工具部件的柄段中形成至少一个膨胀腔室以形成膨胀式卡盘。每个膨胀腔室都布置为与工具保持器的旋转轴线同心的环形腔室，其中多个膨胀腔室沿着旋转轴线布置。工具部件可设计为液压式卡盘。
本发明的目的是进一步开发一种液压膨胀式卡盘，一方面，该液压膨胀式卡盘的制造时间得以缩短，另一方面，该液压膨胀式卡盘设计成朝向工件并接近轮廓。此外，还指定了液压式夹紧工具的使用。
该目的是针对用于夹紧工件的液压膨胀式卡盘来实现的，该液压膨胀式卡盘包括集成在其中用于接纳液压流体的至少一个通道，其中液压流体经提供以被加压，从而将工件夹紧在液压膨胀式卡盘中，其中液压膨胀式卡盘通过增材制造工艺制造而成且为基本上环形，其中至少一个通道具有至少一个环形周边通道段，该至少一个环形周边通道段径向地形成在液压膨胀式工具的内圆周表面和外圆周表面之间，液压膨胀式工具具有在内圆周表面上包括多个膨胀凸耳的保持轮廓，并且多个另外的通道段从至少一个通道分支出来，至少一个另外的通道段延伸到膨胀凸耳的相应一个中。
“增材制造工艺”是指其中按层添加材料以形成工件的制造过程。这与传统的减材制造工艺(诸如铣削、钻孔和车削)形成对比，在传统的减材制造工艺中，通过去除材料来生产工件。可在这里参考的指南VDI 3404(2009年12月)中找到对各种工艺和程序的精确描述，这些工艺和程序在术语“增材制造工艺”下进行了总结。借助增材制造工艺(也称为生成式制造工艺或3D打印)，可将塑料和金属两者都制造成工件的确切形状。液压式夹紧工具的增材制造可最大程度地缩短生产时间，并且实现液压式夹紧工具的几何复杂的结构和几何形状，尤其是接近于待夹紧工件的形状的生产轮廓。
根据本发明提供的保持轮廓(其包括多个膨胀凸耳，该多个膨胀凸耳设置在液压式夹紧工具的内圆周表面上)使得具有结构化侧表面的工件能够在此侧表面的区域中被夹紧。膨胀凸耳的布置和构型可直接适于待夹紧的工件，特别是具有可见的凸部和/或凹部的表面结构。
因此，使用根据本发明的液压式夹紧工具来夹紧齿轮形式或具有外螺纹的部件形式的工件已被证明是成功的。通过齿轮的齿或部件的螺纹形成结构化外表面。然而，有利的是，可借助于根据本发明的液压式夹紧工具来夹紧待夹紧的部件，这些部件在其侧表面的区域中为非圆形、多边形(具有圆周)等。
可引入到至少一个通道中的液压流体是不可压缩的流体，并且用于传递能量，具体地用于生成压力。液压流体优选地为油。
液压膨胀式卡盘优选地由弹簧钢制成。弹簧钢特别适合于在夹紧工件时使液压式夹紧工具弹性地变形。根据优选的实施例，液压膨胀式卡盘由马氏体工具钢制成，具体地由材料X3NiCoMoTi 18 9 5(1.2709)制成。这种材料是高强度的，并且在冷作业和热作业的同时，具有高的抗拉强度和高的抗屈强度以及良好的韧性。工作硬度为约55至57HRC。
液压膨胀式卡盘为实质上环形，至少一个通道具有至少一个圆周通道段，该至少一个圆周通道段径向地形成在液压膨胀式卡盘的内周表面与外周表面之间。“圆周通道段”应理解为是指至少一个通道在液压式夹紧工具的内部为至少部分地圆形或椭圆形。因此，至少一个通道在空间上完全位于液压式夹紧工具的外蒙皮内，并且在两个端面与内周表面和外周表面之间延伸。
液压膨胀式卡盘在内圆周表面上具有保持轮廓，其中保持轮廓优选地至少部分地适于待夹紧的工件。保持轮廓用于保持和夹紧工件并且设计成可重现地且精确地夹紧工件。具体地，保持轮廓实质上设计成对应于工件，以便实质上以刚性和非刚性固持工件。
至少一个通道具有多个(具体地，实质上轴向形成的)另外的通道段，该多个另外的通道段在保持轮廓的方向上至少部分地延伸到膨胀凸耳中。这些(具体地，轴向形成的)另外的通道段流体地连接到至少一个圆周通道段，并且因此一起形成至少一个通道。优选地，在每个另外的通道段和至少一个圆周通道段之间可形成附加的通道段。术语“实质上轴向形成的通道段”应理解为是指这些通道段在液压式夹紧工具的轴向长度上至少部分地延伸。实质上轴向形成的通道段优选地平行于液压式夹紧工具的纵向轴线，并且具体地垂直于至少一个圆周通道段。
根据本发明，保持轮廓包括多个膨胀凸耳，该多个膨胀凸耳经提供以便当夹紧工件时径向向内以及在两个圆周方向上膨胀以便夹紧工件。膨胀凸耳优选地为具有圆形齿顶，特别是半圆柱形齿顶的齿的形式，并且优选地在轴向方向上延伸。优选地，膨胀凸耳和腔体在液压膨胀式夹紧工具的内圆周表面上在圆周方向交替地布置，待夹紧的工件至少部分地穿透到腔体中并且被膨胀凸耳夹紧。
当在液压式夹紧工具的旋转轴线的方向上观察时，具体地，保持轮廓具有近似波状或正弦形的外形。这使得能够特别有效地在所有侧面上夹紧例如齿轮形式的工件。替代地，也可具有保持轮廓，其中膨胀凸耳为气球形、T形或L形。
液压膨胀式卡盘优选地具有两个端面，每个膨胀凸耳都在两个端面之间以恒定的凸耳高度延伸。膨胀凸耳的凸耳高度也可变化。凸耳高度的走向也可以以波浪形的方式设计，其中在每个最大波峰的区域中的另外的通道段能够延伸到膨胀凸耳中。
在液压式夹紧工具的旋转轴线的方向上，每个通道段都优选地为近似T形。具体地，在圆周通道段的纵向方向上的截面图中，每个通道段都为T形。这些实施例允许在工件的膨胀期间，在膨胀凸耳的邻接工件的区域中发生高膨胀。
当使用液压式夹紧工具时，通道和通道段填充有液压流体，液压缸流体地连接到至少一个通道并且旨在向液压流体引入压力。在一个实施例中，液压缸至少部分地在外圆周表面上具有螺纹，该螺纹接合在液压式夹紧工具的螺纹中，其中通过液压缸的旋转使液压缸轴向地移位，从而向液压流体施加压力。由于此压力，保持轮廓至少部分地弹性变形并且因此夹紧工件。
优选地，通气缸流体地连接到至少一个通道并且经提供以使至少一个通道通气。使至少一个通道通气是有利的，以防止由于维护或更换液压流体而引起的不必要的停机时间。
根据优选的实施例，多个接纳元件布置成在保持轮廓上至少部分地可移动并且当夹紧工件时旨在抵靠工件至少部分地移位。
附图说明
下面连同参考附图对本发明的三个优选实施例的描述一起示出了改进本发明的其他措施。在附图中，
图1a示出了根据第一实施例的透视图，以图解说明根据本发明的液压式夹紧工具的结构，
图1b示出了根据图1a的液压式夹紧工具的透视截面图，
图1c示出了根据图1a的液压式夹紧工具的另一透视截面图，
图2a示出了根据第二实施例的部分透明的视图，以图解说明根据本发明的液压式夹紧工具的结构，
图2b示出了根据图2a的液压式夹紧工具的部分透明的截面图，
图3a示出了根据第三实施例的部分透明的视图，以图解说明根据本发明的液压式夹紧工具的结构，以及
图3b示出了根据图3a的液压式夹紧工具的部分透明的截面图。
具体实施方式
图1a、图1b和图1c示出了根据本发明的液压式夹紧工具1的第一实施例。图2a和图2b示出了根据本发明的液压式夹紧工具1的第二实施例。图3a和图3b还示出了根据本发明的液压式夹紧工具1的第三实施例。
根据图1a、图1b和图1c，液压膨胀式夹紧工具1具有集成在其中的用于夹紧工件(在这些图中未示出)的通道3，该通道具有液压流体(在此未示出)。液压流体旨在经加压以便将工件夹紧在液压膨胀式卡盘1中的工件接纳开口16中。液压膨胀式卡盘具有旋转轴线15，液压膨胀式卡盘围绕该旋转轴线旋转。此外，液压膨胀式卡盘1具有两个端面1a、1b、内周表面4和外周表面5。液压膨胀式卡盘1通过增材制造工艺制造而成。在当前情况下，液压膨胀式卡盘1由马氏体工具钢制成。此外，液压膨胀式卡盘1为实质上环形。在液压式夹紧工具1的内周表面4上形成保持轮廓6。
位于液压式夹紧工具1内部并且在图1b和图1c中示出的通道3具有圆周的实质上圆形的通道段3a，该通道段径向地形成在液压式夹紧工具1的内周表面4和外周表面5之间。通道3还具有多个另外的通道段7，该多个另外的通道段在保持轮廓6的方向上延伸。在当前情况下，保持轮廓6包括多个膨胀凸耳6a，该多个膨胀凸耳旨在当夹紧工件时径向向内以及在两个圆周方向上膨胀以便夹紧工件。为此，另外的通道段7一方面为近似T形，并且还在膨胀凸耳6a的轴向长度的大部分上延伸。膨胀凸耳6a在两个端面1a、1b之间延伸并且具有恒定的凸耳高度H(见图1b)。
根据图2a和图2b，用于夹紧工件2(在当前情况下为齿轮)的液压膨胀式卡盘1具有集成在其中的通道3，该通道容纳有液压流体(这里未示出)。液压流体旨在经加压以便将工件2夹紧在液压膨胀式卡盘1中的工件接纳开口16(参见图1a)中。与图1a至图1c类似的附图标记表示类似元件。在当前情况下，液压缸8流体地连接到通道3并且旨在对液压流体引入压力。此外，通气缸9流体地连接到通道3并且经提供以使通道3通气。在液压膨胀式卡盘1的前端1b上还存在凸缘部件13，该凸缘部件用于将工件2轴向地定位在液压膨胀式卡盘1中并通过螺杆元件14固定。
与根据第一实施例的液压膨胀式卡盘1类似，根据第二实施例的液压膨胀式卡盘1通过增材制造工艺产生并且由马氏体工具钢制成实质上环形。在液压式夹紧工具1的内周表面4上形成保持轮廓6，该保持轮廓的形状对应于工件2的齿的几何形状。根据第二实施例的保持轮廓6实质上对应于根据第一实施例的保持轮廓6。
位于液压式夹紧工具1内部并在图2a和图2b中示出的通道3具有第一实质上圆形的圆周通道段3a和第二基本上圆形的圆周通道段3b，其中这两个圆周通道段3a、3b在轴向上彼此间隔开并且经由另外的通道段7彼此流体地连接。在内周表面4上的保持轮廓6的方向上引导另外的通道段7。通过将液压缸8拧入设置在液压膨胀式卡盘1上的孔12中，将液压流体从第一圆周通道段3a压出到另外的通道段7中，在此保持轮廓6膨胀，使得将工件2以刚性和非刚性方式固持。
根据图3a和图3b的液压式夹紧工具1的第三实施例实质上对应于根据图2a和图2b的液压式夹紧工具1的第二实施例。液压式夹紧工具1的第三实施例与液压式夹紧工具1的第二实施例的不同之处仅在于：大量的圆柱形保持元件10布置成在保持轮廓6处部分地可移动并且当夹紧工件2时旨在抵靠工件2部分地移位。环形垫圈11轴向地布置在液压膨胀式工具1的一个端面上以用于轴向地接纳和部分可移动地安装接纳元件10，并且通过三个螺杆元件12来固定。
附图标记说明
1 液压式夹紧工具
1a、1b 端面
2 工件
3 通道
3a、3b 圆周通道段
4 内周表面
5 外周表面
6 保持轮廓
7 另外的通道段
8 液压缸
9 通气缸
10 接纳元件
11 环形垫圈
12 螺杆元件
13 凸缘部件
14 螺杆元件
15 旋转轴线
16 工件接纳开口
H 凸耳高度

Claims (10)

1.一种用于夹紧工件(2)的液压膨胀式卡盘(1)，所述液压膨胀式卡盘包括集成在其中用于接纳液压流体的至少一个通道(3)，其中所述液压流体旨在经加压以便将所述工件(2)夹紧在所述液压膨胀式卡盘(1)中，其中所述液压膨胀式卡盘(1)通过增材制造工艺制造而成且为基本上环形，其中所述至少一个通道(3)具有至少一个环形周边通道段(3a、3b)，所述至少一个环形周边通道段径向地形成在所述液压膨胀式工具(1)的内圆周表面(4)和外圆周表面(5)之间，其特征在于所述液压膨胀式工具(1)具有在所述内圆周表面(4)上包括多个膨胀凸耳(6a)的保持轮廓(6)，并且在于多个另外的通道段(7)从所述至少一个通道(3)分支出来，至少一个另外的通道段(7)延伸到所述膨胀凸耳(6a)的相应一个中。
2.根据权利要求1所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，所述液压膨胀式卡盘(1)由弹簧钢制成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，当在所述液压式夹紧工具(1)的旋转轴线(15)的方向上观察时，所述保持轮廓(6)具有近似波状或正弦形状。
4.根据权利要求中1至3中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，所述液压膨胀式卡盘(1)具有两个端面(1a、1b)，每个膨胀凸耳(6a)都在所述两个端面(1a、1b)之间以恒定的凸耳高度(H)延伸。
5.根据权利要求中1至4中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，在所述液压式夹紧工具(1)的旋转轴线(15)的方向上，每个通道段(7)都为近似T形。
6.根据权利要求中1至5中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，在所述圆周通道段(3a、3b)的纵向方向上看，每个通道段(7)都为T形。
7.根据前述权利要求中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，所述通道(3)和所述通道段(3a、3b、7)填充有液压流体，液压缸(8)流体地连接到所述至少一个通道(3)并且经提供以对所述液压流体引入压力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，通气缸(9)流体地连接到所述至少一个通道(3)并且经提供以使所述至少一个通道(3)通气。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)，
其特征在于，多个接纳元件(10)布置成在所述保持轮廓(6)上至少部分地可移动并且当夹紧所述工件(2)时旨在抵靠所述工件(2)至少部分地移位。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液压膨胀式卡盘(1)的使用，所述液压膨胀式卡盘用于夹紧呈齿轮形式或呈具有外螺纹的部件形式的工件(2)。
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