CN114126790B - 用于在机床中提供中心位移的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将物体紧固到车床上，使得物体的旋转中心的位置可以相对于车床轴线的中心进行调整。通过本发明，物体相对于车床中心的旋转中心可以根据预先的计算进行连续地和双轴地移动，而不需要将物体从卡盘上移开。

Description

用于在机床中提供中心位移的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在机床中提供中心位移的装置。

背景技术

中心位移或工件对中是许多制造工艺中必不可少的工作阶段。示例包括圆形横截面轮廓的中空圆柱结构，这些中空圆柱结构通常是由板材坯料轧制而成的。例如，这种制造方法用于制造起重机的线缆滚筒。在轧制工艺中，坯料的端部不会滚动到滚筒其余的曲率部分，而是保持笔直。由于该形状误差，在车削过程中，通过将坯料设置为偏心旋转以进行加工，坯料可以优选地设置为围绕与坯料的几何中心不同的中心旋转。由此，可以最小化加工材料的量，并且可以完全预先确定整个滚筒中的材料强度。由于缩短了加工时间并且产品质量均匀，中心位移车削带来了经济优势。

已知使用四爪卡盘偏心地将坯料紧固在车床或类似设备上，其特征在于，卡盘的爪是可单独调节的，并且通过移动卡盘的所有爪来实现工件的中心位移。使用四爪卡盘，可以双轴地进行中心位移。问题是使用四爪卡盘改变坯料的中心位移既困难又费时，并且工件的紧固也不能保持稳定。

发明内容

根据本发明的装置通过独立权利要求中提出的特征表征。本发明的其它实施例通过其它权利要求中提出的特征表征。

本发明的实施例还展现在本申请的描述和附图中。本申请的发明内容也可以与以下提出的权利要求有不同的方式限定。本发明内容还可以由多个单独的发明组成，特别是如果根据所公开的或隐含的子步骤或根据所实现的优势或优势类别来考虑本发明。在这种情况下，根据不同的发明思想，包括在下文提供的权利要求中的一些特征可能是不必要的。在基本发明思想的范围内，本发明的不同实施方式的特征可以与其他实施方式结合应用。

本发明涉及将物体紧固到机床上，特别是紧固到车床上。本发明提供了一种用于调整物体的旋转中心位置的替代方法。通过本发明，中心位移的范围通过改变装配在一起以偏心旋转的设备部件之间的相对旋转来进行调整。利用本发明，待紧固的物体可以被定位为在机床中旋转，并且可以设置所需的双轴中心位移。

总之，可以说根据本发明的装置的特征在于，

装置包括：

紧固元件，紧固元件用于接纳工件或刀具装置，

主体，主体用于将紧固元件紧固到机床上，主体包括主体外缘，主体外缘呈圆形圆周的形状，

第一中心位移部段，

第二中心位移部段，这些中心位移部段布置在紧固元件与主体之间，以将紧固元件与主体连接，

第一中心位移部段包括：

-第一内缘，第一内缘呈圆形圆周的形状，并且可旋转地布置在主体外缘上，

-第一外缘，第一外缘呈圆形圆周的形状，并且相对于第一内缘偏心地布置，使得第一外缘和第一内缘的中心点不对齐，以及

-第一孔口，第一孔口穿过第一中心位移部段并与第一内缘同心，以及

第二中心位移部段包括：

-第二内缘，第二内缘呈圆形圆周的形状，并且可旋转地布置在第一外缘上，

-紧固元件紧固装置，紧固元件紧固装置被配置为相对于第二内缘偏心地将紧固元件紧固到第二中心位移部段，以及

-第二孔口，第二孔口穿过第二中心位移部段，装置进一步包括：

端部凸缘，端部凸缘的尺寸大于第二孔口的尺寸，并且端部凸缘设置在第二中心位移部段与紧固元件之间，以及

压力介质操作的致动器，压力介质操作的致动器通过第一孔口和第二孔口联接到端部凸缘，使得

在致动器的第一模式中，端部凸缘位于远离主体的位置，使得中心位移部段相对于彼此并且相对于主体可旋转，并且使得

在致动器的第二模式中，端部凸缘位于靠近主体的位置，由此这些中心位移部段相对于彼此并且相对于主体被锁定。

优点是可以在不松开对物体的夹紧的情况下进行双轴中心位移。中心位移的方向和范围可以预先计算。

在下文，以随机的顺序列出本发明的一些实施方式的特征：

一个实施例的思想是，主体具有前壁，前壁被构造为通过压力介质的压力作用能够弹性弯曲，并且被布置为作为压力介质操作的致动器的一部分进行操作。优点是可以提供简单并且防漏的结构。

一个实施例的思想是，前壁包括至少一个凹槽，至少一个凹槽用于促进前壁的运动。优点是通过凹槽可以减小材料表面上的应力，从而提供前壁上的应力导致材料的拉伸而不是弯曲的条件。

一个实施例的思想是，主体形成压力腔室，压力腔室被构造为容纳压力介质，并且该腔室作为所述压力介质操作的致动器进行操作，压力介质的压力被布置为使前壁弯曲。优点是可以提供简单并且紧凑的结构。

一个实施例的思想是，压力腔室包括连接器，连接器与腔室外部的压力源联接。优点是可以简化装置的结构。

一个实施例的思想是在腔室中产生用于移动端部凸缘所需的压力。优点是装置不需要外部压力源。

一个实施例的思想是，螺纹孔和匹配的螺纹插塞被布置为与压力腔室连接，螺纹插塞朝向腔室转动以增加腔室中的压力。优点是可以以非常简单的方式提供压力增加。

一个实施例的思想是，当前壁由于压力介质的压力作用而被迫朝向紧固元件弯曲时，致动器处于其第一模式，而当前壁处于静止模式时，致动器处于其第二模式。优点是当装置被锁定并且因此准备好用于加工时，装置的压力低并且装置使用安全。

一个实施例的思想是，装置包括液压缸，液压缸被布置为使前壁弯曲。优点是装置的结构可以减轻，并且可以利用机床的可能存在的致动器。

一个实施例的思想是，压力腔室的后壁是可弯曲的，并且装置包括第二致动器，第二致动器被布置为作用在所述后壁上。

一个实施例的思想是，端部凸缘设置有传动销，传动销延伸穿过第一孔口和第二孔口并且联接到前壁以与前壁一起移动。优点是前壁的运动可以以简单的方式并且无间隙地传递到端部凸缘。

一个实施例的思想是，装置包括液压缸，液压缸联接到端部凸缘，以用于移动端部凸缘。优点是可以提供非常简单的结构。

一个实施例的思想是，装置包括两个以上的中心位移部段。优点是可以增加中心位移的范围和/或精度。

一个实施例的思想是，紧固元件沿着装置的中心线能够对中。优点是可以相对于几何中心点对称地进行加工。

一个实施例的思想是，压力介质包括液体。优点是液体大体是不可压缩的，因此压力可以被有效地传递。

一个实施例的思想是，紧固元件用于将工件紧固到机床。优点是工件可以偏心加工。

一个实施例的思想是，紧固元件用于紧固刀具。优点是刀具可以偏心移动。

附图说明

在附图中更详细地解释了本发明，在附图中：

图1以分解透视图示意性地示出了用于在机床中提供中心位移的一种装置，

图2a示意性地示出了从卡盘方向看到的图1的装置，

图2b示意性地示出了从侧面看到的图1的装置，

图2c示意性地示出了从侧面看到的图1的装置的横截面，

图3a示意性地示出了从卡盘方向看到的图1的装置，其中，已经完成一个中心位移，

图3b示意性地示出了从卡盘方向看到的图1的装置，其中，中心对中，以及

图4以局部横截面侧视图示意性的示出了用于提供中心位移的另一装置。

在附图中，为了清楚起见，以简化的形式说明了主题。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记来表示。

具体实施方式

图1以分解透视图示意性地示出了用于在机床中提供中心位移的一种装置，图2a是从卡盘方向看到的示意图，图2b是从侧面看到的示意图，图2c是从侧面看到的示意性横截面视图，图3a示出了从卡盘方向看到的已经完成的一个中心位移，以及图3b示出了从卡盘方向看到的中心对中。

装置100包括紧固元件9和主体1，工件或刀具装置被紧固到紧固元件，主体用于将紧固元件9紧固到机床。主体1包括主体外缘7，主体外缘呈圆形圆周的形状。

在一个实施例中，机床是车床、车床-铣床或加工中心。

在一个实施例中，紧固元件9被布置为用于将工件紧固到机床上。在另一实施例中，紧固元件9被布置为用于紧固刀具。所述刀具例如可以是减去刀具(subtractivetool)、加性刀具(additive tool)或成形刀具。

在一个实施例中，紧固元件9是卡盘主体。在第二实施例中，紧固元件9是紧固板(例如，螺栓板)。在第三实施例中，紧固元件9是车床中心。

装置100包括第一中心位移部段2和第二中心位移部段3，第一中心位移部段和第二中心位移部段布置在紧固元件9与主体1之间，以将紧固元件9与主体1连接。

第一中心位移部段2包括第一内缘8，第一内缘呈圆形圆周的形状，并且可旋转地布置在主体外缘7上。所述第一中心位移部段2进一步包括第一外缘10，第一外缘呈圆形圆周的形状，并且相对于第一内缘8偏心地布置，使得第一外缘和第一内缘的中心点不对齐。第一中心位移部段2还包括第一孔口11，第一孔口穿过第一中心位移部段2并且与第一内缘8同心。

第二中心位移部段3包括第二内缘12、紧固元件紧固装置13和第二孔口14，第二内缘呈圆形圆周的形状并且可旋转地布置在第一外缘10上，紧固元件紧固装置被构造为将紧固元件9相对于第二内缘12偏心地紧固到第二中心位移部段3，第二孔口穿过第二中心位移部段3。

在一个实施例中，例如，在图1所示的实施例中，中心位移部段2和3以使得它们的外缘和内缘的中心点不对齐的方式进行加工，从而通过改变主体1、第一中心位移部段2和第二中心位移部段3之间相对于彼此的旋转角度来提供中心位移。

当装置100处于中心位移为零的位置(如图3b所示)时，紧固板4和紧固元件9的中心轴线对齐。

装置100进一步包括端部凸缘6，端部凸缘的尺寸大于第二孔口14的尺寸，端部凸缘设置在第二中心位移部段3和紧固元件9之间，端部凸缘6能够沿着第二中心位移部段3的方向移动并向后移动。

装置100包括压力介质操作的致动器15，压力介质操作的致动器通过第一孔口11和第二孔口14联接到端部凸缘6。在一个实施例中，例如，在图1所示的实施例中，端部凸缘6设置有传动销5，传动销延伸穿过第一孔口11和第二孔口14并且联接到前壁17以与前壁一起移动。

致动器15以两种模式操作；在第一模式中，端部凸缘6位于远离主体1的位置，使得中心位移部段2、3相对于彼此并且相对于主体1可旋转。在致动器15的第二模式中，端部凸缘6位于靠近主体1的位置，使得端部凸缘将中心位移部段2、3相互抵靠夹紧，使得中心位移部段2、3相对于彼此被锁定，还将第一中心位移部段2抵靠主体1夹紧，中心位移部段2、3和主体1从而形成锁定组件。

根据一种思想，使用以下公式计算用于夹紧中心位移部段2、3和主体1的最小夹紧力F_n：

其中

T_k＝由中心位移设备传递的转矩

μ＝中心位移部段之间的摩擦系数

r_k＝中心位移部段的摩擦表面的平均半径

i＝中心位移部段对的数量

在一个实施例中，例如，在图1所示的实施例中，主体1形成压力腔室16，压力腔室被构造为容纳压力介质，并且腔室作为压力介质操作的致动器15进行操作。主体1具有前壁17，前壁被构造为通过压力介质的压力作用能够弹性弯曲，并且被布置为作为压力介质操作的致动器15的一部分进行操作。前壁17以膜片弹簧的方式进行操作，膜片弹簧在其屈服极限内弯曲，使得当弯曲力被撤回时，前壁17恢复到其最初的形状。前壁17的材料优选地是坚固和坚韧的。在一个实施例中，前壁17由淬火和回火钢制成，例如，由34CrNiMo6钢制成。

在一个实施例中，例如在图1所示的实施例中，当前壁17由于腔室16中的压力介质的压力作用而被迫朝向紧固元件9弯曲时，致动器15处于第一模式，而当前壁17处于静止模式时，致动器处于第二模式。当前壁17弯曲时，端部凸缘6移动远离主体1，并且第一中心位移部段2、第二中心位移部段3和主体1从主体1与端部凸缘6之间的夹紧中释放。然后，中心位移部段2和3能够相对于主体1旋转。另一方面，当释放所述压力时，端部凸缘6朝向主体1移动，并且装置被锁定。

在另一实施例中，操作被反转，换句话说，当腔室中存在压力时，装置100被锁定，并且当腔室中的压力被释放时，装置100被释放。

由于第一中心位移部段的内缘8和外缘10是偏心的，并且由于紧固元件9偏心地紧固到第二中心位移部段3，所以根据中心位移部段2、3与主体1之间的相对于彼此的旋转角度比提供紧固元件9的中心位移。

在一个实施例中，中心位移的范围和方向可以通过布置在紧固板4上的指示器21从中心位移部段2、3读取。

在一个实施例中，中心位移部段2和3的尺寸相对于彼此被设计为使得紧固元件9沿着装置的中心线能够对中。

前壁17可以包括至少一个凹槽/减少部，凹槽/减少部有助于前壁17的弹性变形。在图1所示的实施例中，前壁17具有例如通过车削形成的半圆形横截面的凹槽，以增加前壁17的弯曲性。

在一个实施例中，例如在图1中，压力腔室16由通过螺栓连接在一起的部件形成。在另一实施例中，压力腔室16的结构通过焊接形成。

前壁17通过增加压力腔室16中的压力介质的压力而被弯曲。在一个实施例中，压力介质包括液体，例如，液压油。在第二实施例中，压力介质包括气体。在第三实施例中，压力介质包括非液体介质(例如，硅酮)，非液体介质以液体的方式在腔室中传递压力。非液体介质的优点是具有密封性。

在一个实施例中，压力腔室16包括连接器，连接器联接腔室外部的压力源，由此在装置100的外部产生压力介质的必要压力。

在另一实施例中，在腔室16中产生移动端部凸缘6所需的压力。例如，这可以通过与压力腔室16和匹配的螺纹插塞19连接布置的螺纹孔18来实现，并且通过使用压力液体作为压力介质来实现。当螺纹插塞19朝向压力腔室16旋转时，腔室的体积减小，并且大体不可压缩的压力液体将必要的压力传递到前壁17。

在一个实施例中，装置100包括液压缸(图中未示出)，液压缸被布置为使前壁17弯曲。

在一个实施例中，装置100包括两个以上的中心位移部段。根据一种思想，可以通过增加第三中心位移部段来增加圆周位移的范围。根据一种思想，可以通过增加第三中心位移部段和第四中心位移部段来增加圆周位移的范围和/或圆周位移的精度。通过使用至少四个中心位移部段，并且通过将第三中心位移部段和第四中心位移部段的偏心度设置为不等于第一中心位移部段和第二中心位移部段的偏心度，可以特别优选地提高精度。

图2c用虚线示出了系统的一个实施方式的第二致动器22，第二致动器例如可以是液压缸。此外，压力腔室的后壁23是可弯曲的。第二致动器22被配置为使后壁23或后壁的部分弯曲。根据一种思想，可以通过为后壁和前壁的可变形表面区域选择有利的比率来增加前壁17的力或运动。例如，如果后壁23的可变形表面区域小于前壁17的相应表面区域，则可以增加前壁17产生的力。

图4以局部横截面侧视图示意性的示出了用于提供中心位移的另一装置。根据一种思想，装置包括液压缸20，液压缸联接到端部凸缘6，用于移动端部凸缘。在图4所示的实施例中，液压缸20通过传动销5联接到端部凸缘6，但这不是必需的。

通过操作液压缸20，端部凸缘6可以朝向主体1夹紧，从而锁定装置，并且相反地，端部凸缘6可以朝向紧固元件移动，从而释放装置，由此可以改变中心位移。

在一些情况下，可以这样使用本申请中提出的特征，而不考虑其他特征。另一方面，如果需要，可以组合本申请中提出的特征以形成不同的组合。

附图和与附图相关的描述仅旨在说明本发明的思想。对于本领域技术人员来说，显而易见的是，本发明不限于通过一些示例描述本发明的上述给定实施例，而是在本文提出的权利要求所限定的发明思想的范围内，本发明的许多修改和不同应用是可能的。

附图标记

1 主体

2 第一中心位移部段

3 第二中心位移部段

4 紧固板

5 传动销

6 (传动销)端部凸缘

7 主体外缘

8 第一内缘

9 紧固元件

10 第一外缘

11 第一孔口

12 第二内缘

13 紧固元件紧固装置

14 第二孔口

15 致动器

16 腔室

17 前壁

18 螺纹孔

19 螺纹插塞

20 液压缸

21 指示器

22 第二致动器

23 后壁

100 装置

C 中心

Claims (18)

1.一种用于在机床中提供中心位移的装置，所述装置包括：

A）紧固元件（9），所述紧固元件用于接纳工件或刀具装置，

B）主体（1），所述主体用于将所述紧固元件（9）紧固到所述机床上，所述主体（1）包括主体外缘（7），所述主体外缘呈圆形圆周的形状，

C）第一中心位移部段（2），

D）第二中心位移部段（3），这些中心位移部段布置在所述紧固元件（9）和所述主体（1）之间，以将所述紧固元件（9）与所述主体（1）连接，

E）所述第一中心位移部段（2）包括：

i）第一内缘（8），所述第一内缘呈圆形圆周的形状，并且能够旋转地布置在所述主体外缘（7）上，

ii）第一外缘（10），所述第一外缘呈圆形圆周的形状，并且相对于所述第一内缘（8）偏心地布置，使得所述第一外缘和所述第一内缘的中心点不对齐，以及

iii）第一孔口（11），所述第一孔口穿过所述第一中心位移部段（2）并且与所述第一内缘（8）同心，

F）以及所述第二中心位移部段（3）包括：

i）第二内缘（12），所述第二内缘呈圆形圆周的形状，并且能够旋转地布置在所述第一外缘（10）上，

ii）紧固元件紧固装置（13），所述紧固元件紧固装置被构造为相对于所述第二内缘（12）偏心地将所述紧固元件（9）紧固到所述第二中心位移部段（3），以及

iii）第二孔口（14），所述第二孔口穿过所述第二中心位移部段（3），所述装置进一步包括：

G）端部凸缘（6），所述端部凸缘的尺寸大于所述第二孔口（14）的尺寸，并且所述端部凸缘设置在所述第二中心位移部段（3）与所述紧固元件（9）之间，以及

H）压力介质操作的致动器（15），所述压力介质操作的致动器通过所述第一孔口和所述第二孔口联接到所述端部凸缘（6），使得

I）在所述致动器（15）的第一模式中，所述端部凸缘（6）位于远离所述主体（1）的位置，使得这些中心位移部段（2，3）相对于彼此并且相对于所述主体（1）能够旋转，并且使得

J）在所述致动器（15）的第二模式中，所述端部凸缘（6）位于靠近所述主体（1）的位置，由此这些中心位移部段（2，3）相对于彼此并且相对于所述主体（1）被锁定。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述主体具有前壁（17），所述前壁被构造为通过压力介质的压力作用能够弹性弯曲，并且被布置为作为所述压力介质操作的致动器（15）的一部分进行操作。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述前壁（17）包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽用于促进所述前壁（17）的运动。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述主体（1）形成压力腔室（16），所述压力腔室被构造为容纳压力介质，并且压力腔室作为所述压力介质操作的致动器（15）进行操作，所述压力介质的压力被布置为使所述前壁（17）弯曲。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述压力腔室（16）包括连接器，所述连接器与所述压力腔室外部的压力源联接。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，在所述压力腔室（16）中产生用于移动所述端部凸缘（6）所需的压力。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，螺纹孔（18）和匹配的螺纹插塞（19）被布置为与所述压力腔室（16）连接，所述螺纹插塞（19）朝向所述压力腔室转动以增加所述压力腔室中的压力。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，当所述前壁（17）由于所述压力介质的压力作用而被迫朝向所述紧固元件（9）弯曲时，所述致动器（15）处于其第一模式，而当所述前壁（17）处于静止模式时，所述致动器处于其第二模式。

9.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压力腔室的后壁（23）是能够弯曲的，并且所述装置（100）包括第二致动器（22），所述第二致动器被布置为作用在所述后壁上。

10.根据权利要求2或3所述的装置，所述装置包括液压缸（20），所述液压缸被布置为使所述前壁（17）弯曲。

11.根据权利要求2所述的装置，其中，所述端部凸缘（6）设置有传动销（5），所述传动销延伸穿过所述第一孔口（11）和所述第二孔口（14）并且联接到所述前壁（17）以与所述前壁一起移动。

12.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括液压缸（20），所述液压缸联接到所述端部凸缘（6），以用于移动所述端部凸缘。

13.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括多于两个的中心位移部段。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述中心位移部段的尺寸相对于彼此被设计为使得所述紧固元件（9）沿着所述装置的中心线能够对中。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述压力介质包括液体。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述紧固元件（9）用于将工件紧固到所述机床。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述紧固元件（9）用于紧固刀具。

18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述机床是车床、车床-铣床或加工中心。