CN114746201B - 膨胀夹紧装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膨胀夹紧装置，其具有主体(2)和膨胀套筒(5)，膨胀套筒(5)插入到主体(2)中或者包围所述主体，形成压力室(8)，压力室(8)能够通过膨胀套筒(5)的弹性变形由液压介质加载。膨胀套筒(5)通过摩擦焊接连接(14)在压力室(8)的前轴向端部区域(16)和/或后轴向端部区域(17)处整体固定在主体(2)上。

Description

膨胀夹紧装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种膨胀夹紧装置，其具有限定纵轴的基体和插入或包围基体以形成至少一个压力室的套筒，其中压力室可由液压介质加压以实现夹紧效果。此外，本发明还涉及一种用于制造膨胀夹紧装置的方法，该膨胀夹紧装置具有基体和插入基体以形成封闭压力室的套筒。此外，本发明涉及一种制造膨胀夹紧装置的方法，该膨胀夹紧装置具有基体和围绕基体形成封闭压力室的套筒。

背景技术

这种类型的膨胀装置在各种实施例中是已知的，主要用于将工具轴(例如钻头或铣刀轴)固定在相应机床的工作主轴中。对两种类型的膨胀夹紧装置进行了区分，即一方面是所谓的膨胀心轴，其中弹性变形套筒包围基体，并在压力室施加压力时径向向外膨胀，另一方面是膨胀夹紧件，套筒插入基体中，并径向向内变形以夹紧轴。

EP 2 347 842 A2描述了上述类型的膨胀装置，其中基体和弹性变形套管通过钎焊接头相互固定。本发明提供了一种由低合金可热处理钢和其熔化温度高于可热处理钢硬化温度的钎焊材料制成的基体和/或套筒。基体和膨胀套筒之间的钎焊接头由高温钎焊工艺制成，其中套筒位于基体上，组件在高温炉中与所需的钎焊材料一起加热，所需的钎焊材料位于所需接合区域中为此目的提供的凹槽中，以熔化钎焊材料，并将套筒和基体连接在一起，形成材料对材料的粘合。

先前已知的现有技术膨胀装置已在实践中得到证明。然而，焊点偶尔会在压缩应力下开裂，膨胀装置也会失效。此外，不断需要进一步简化膨胀装置的制造并使其能够简单制造。

发明内容

基于此，本发明的任务是提供可以以简单方式制造的可选膨胀装置。

根据本发明，该任务通过上述类型的膨胀夹紧装置来解决，其中套筒通过压力室的前轴向端部区域和/或压力室的后轴向端部区域的摩擦焊接固定到基体上。

因此，本发明基于通过摩擦焊接接头将套筒/膨胀套筒连接到基体的思想。摩擦焊接接头的一个优点是其强度，可以高于基体和膨胀套筒材料的强度。由于无需将任何材料引入基体和膨胀套筒之间的间隙，因此可以相对轻松地制造摩擦焊接接头。此外，与钎焊接头相比，摩擦焊接接头可以使基体和膨胀套筒之间的接头更加简单。此外，与钎焊接头相比，通过摩擦焊接接头可以将更多的材料组合连接在一起。最后，当通过摩擦焊接头连接基体和套筒时，使用具有高强度和硬度的钢材料是可能的，因为与钎焊接头相比，基体和套筒中会引入较少的热量，从而防止了与温度相关的对材料的损坏。

优选地，在其邻近摩擦焊接头的前和/或后轴向端部区域中，压力室容纳在摩擦焊接头形成过程中产生的焊道，并且在此处，特别是在径向方向上，相对于压力室在轴向方向上的中心区域变宽。

当基体和套筒轴向相互挤压以形成摩擦焊接接头，并通过基体和套筒相对旋转期间产生的摩擦加热时，基体和套筒的部分加热塑性变形材料径向位移。压力室在摩擦焊接接头附近区域变宽的事实允许在该区域形成焊道。

根据优选实施例，套筒插入或包围基体以形成围绕纵轴环形延伸的单个压力室，并通过摩擦焊接接头固定在基体前端和/或后端部分。因此，仅提供一个压力室，该压力室几乎延伸至套筒的整个长度，并通过摩擦焊接接头将其至少一个端部固定和密封。在另一端部分，压力室可通过密封装置密封，例如通过O形圈。有利的是，压力室可以通过摩擦焊接接头在其两个端部进行分隔，从而实现压力室的特别可靠的密封。

根据另一实施例，所述套筒插入或包围所述基体以形成两个轴向连续的压力室。两个轴向连续的压力室能够改进工件的夹紧，并使要夹紧的工件更精确地轴向对准。

优选地，套筒通过摩擦焊接接头在压力室与基体之间轴向固定。因此，两个压力室通过摩擦焊接接头相互密封。前压力室的前端和后压力室的后端可以通过密封方式进行密封，例如通过O形圈或钎焊接头进行密封。

此外，套筒可通过摩擦焊接接头固定在后压力室后轴端区域和/或前压力室前轴端区域的基体上。在这种情况下，套筒可通过摩擦焊接接头在其两个轴向端部处实质性地固定到基体上，而两个压力室之间的区域可通过密封装置(例如O形圈)进行密封。这样，由摩擦焊接接头分隔的膨胀套筒端部以特别可靠的方式密封。

原则上，在一个具有两个轴向连续压力室的实施例中，前压力室、后压力室和两个压力室在每种情况下都可以通过摩擦焊接接头相互限制，以便套筒通过总共三个轴向连续摩擦焊接接头固定在基体上。

此外，套筒还可以插入主体中或围绕主体形成两个以上的压力室。

以优选方式，或每个摩擦焊接接头通过滑动摩擦焊接制成，和/或该或每个摩擦焊接接头通过旋转焊接工艺制成。其结果是，可以以特别简单的方式在基体和套筒之间产生至少一个连接。鉴于两个部件通常通过摩擦焊接在端面上，滑动摩擦焊接理解为一种摩擦焊接工艺，其中两个部件，一个为圆柱形，另一个为空心圆柱形，在圆柱形部件的径向外圆周表面和空心圆柱形部件的相应径向内圆周表面上连接在一起。在这种情况下，可以锥形地形成相互对应的圆周表面，以便能够施加摩擦力。

优选地，至少套筒经过热处理，尤其是表面硬化和/或回火和/或氮化。这使得套筒的表面，尤其是其内表面得以硬化。特别优选地，可以为基体和与其连接的套筒进行氮化，尤其是气体氮化，氮化过程在通过摩擦焊接连接固定后进行。以优选方式，氮化过程在500℃至600℃的温度下进行，尤其是在550℃下进行6至10小时，尤其是7至9小时。在此过程中，对基本结构进行回火，并在适当的防腐保护下获得650-750HV1(维氏硬度)的高表面硬度。

根据优选实施例，套管具有或包括非合金钢和/或低合金钢和/或高合金钢和/或表面硬化钢，尤其是20MnCrS5表面硬化钢和/或陶瓷材料。20MnCrS5表面硬化钢价格低廉，可以轻松加工。因此，用于加工膨胀套筒的加工工具的磨损是可控的。

根据本发明的一个实施例，套筒设计为膨胀套筒，当压力室加压时，膨胀套筒弹性变形，以实现夹紧效果。在这种情况下，可将弹性套筒插入基体中，在这种情况下，套筒的内表面形成夹紧表面。在这种情况下，膨胀夹紧装置设计为膨胀夹紧件，其夹紧表面可以接收并摩擦固定工具。表面涂层保护夹紧表面免受腐蚀和/或磨损，从而延长其使用寿命。

可选地，套筒可以围绕基体，套筒的外表面形成夹紧表面。在这种情况下，膨胀夹紧装置设计为膨胀心轴，通过该心轴可以从内部径向夹紧部件，尤其是工具。

在本发明的另一个实施例中，基体主体的轴向前端设计为膨胀套筒，套筒轴向推到膨胀套筒上，套筒和膨胀套筒之间形成至少一个压力室，膨胀套筒的内表面形成夹紧表面，当压力室受到液压介质的作用时，膨胀套筒弹性变形，以实现夹紧效果。这里，膨胀夹紧装置也设计为膨胀夹紧件，膨胀套筒是基体的组成部分。

优选地，夹紧表面具有表面涂层，该表面涂层尤其可以通过氧化或锰磷化来涂覆。这样可以提高夹紧表面的耐腐蚀性和耐磨性。优选地，为了增加耐腐蚀性，夹紧表面可以发蓝或氧化，从而产生准黑蓝色表面。以这种方式生产的膨胀夹紧件可以进行精加工，在这种情况下，由于材料去除，它会失去硬度，根据所进行的测试，其硬度约为550-650HV1。可选地，夹紧表面可以涂上锰磷酸盐。这是纯粹的化学过程。

有利地，膨胀夹紧装置可以具有夹紧装置，其设计用于选择性地使得液压介质中的压力增加，夹紧装置通过液压介质供应通道操作地连接到压力室。因此，可以以简单的方式对压力室中的液压介质进行加压，从而使膨胀套筒径向向内或向外变形，从而可以不费吹灰之力地固定工具轴。

此外，本发明的目的是公开一种制造膨胀夹紧装置的方法。

该任务通过一种以膨胀夹紧件的形式制造膨胀夹紧装置的方法来解决，该膨胀夹紧件包括限定纵轴的基体和弹性膨胀套筒形式的套筒，该弹性膨胀套筒插入基体中以形成至少一个封闭的压力室，并限定圆柱形基本形状的中心容器，该中心容器的夹紧表面上装有要夹紧的部件可以从膨胀夹紧件的正面插入，包括以下步骤：

a)提供一种基体，该基体具有朝向基体前端面的中心轴向孔，以及膨胀套筒工件，该工件具有圆柱形基本形状的膨胀套筒轴，该膨胀套筒轴可插入基体的中心轴向孔，其中，用于形成至少一个压力室的凹槽形成在膨胀套筒轴的外表面和/或限定中心轴向孔的基体的内表面中，

b)将膨胀套筒轴插入基体的中心轴向孔，

c)当基体和/或膨胀套筒工件围绕纵轴进行运动、尤其是围绕纵轴旋转时，轴向按压基体和膨胀套筒工件，以在基体和膨胀套筒工件之间产生相对运动，其中，在所述至少一个压力室的前轴端区域和/或在所述至少一个压力室的后轴端区域，所述基体和所述膨胀套筒工件的相互对应的止动面轴向地相互挤压，并通过摩擦加热，使膨胀套筒工件通过摩擦焊接接头固定在止动面区域的基体上，

d)终止相对运动，使基体和膨胀套筒工件冷却。

在此过程中，基体和膨胀套筒工件首先轴向对齐，为此，基体和膨胀套筒工件可在摩擦焊机中牢固夹紧。膨胀套筒工件现在通过轴向进给运动推入基体中，直到基体和膨胀套筒工件在至少两个相互关联的、特别是圆周的止动面上接触。在插入过程中或插入后，基体和套筒相对彼此旋转。

当基体和膨胀套筒工件设置成彼此相对旋转时，膨胀套筒工件和基体在相关的止动面处尤其通过轴向力彼此压靠。以这种方式产生的滑动摩擦在停止表面加热基体和膨胀套筒工件的材料，并将热量引入基体和膨胀套筒工件。为了通过材料粘结将膨胀套筒工件固定到基体上，基体和膨胀套筒工件的相对旋转速度减慢，膨胀套筒工件和基体可以选择进一步相互挤压，以便基体和/或膨胀套筒工件镦粗以形成焊道，并产生材料粘结。

在整个摩擦焊接过程中，膨胀套筒工件和基体夹紧在摩擦焊机中，这确保了膨胀套筒与基体的精确轴向对准。冷却润滑剂或防腐油的残留物通常不会影响摩擦焊接接头的质量，因此在按照规定的工艺将膨胀套筒工件和基体变成膨胀夹具之前，无需对其进行任何清洁处理。

该工艺允许通过摩擦焊接将套筒固定在基体上，几乎不费吹灰之力，从而使压力室可靠密封。焊接过程可以完全自动化，并集成到生产线中。摩擦焊接接头具有高强度，由于其设计简单，与现有技术中已知的其他连接形式(例如钎焊接头)相比，其变化较小。

优选地，在相对运动结束后，可将膨胀套筒工件进一步压入基体中。通过这种方式，可以实现耐用的摩擦焊接接头，其焊道可以完全容纳在压力室的相邻轴向端部区域中。

根据优选实施例，在步骤a)至d)中，膨胀套筒轴可插入基体中以形成围绕纵轴环形延伸的单个压力室，并且膨胀套筒轴可通过摩擦焊接接头固定在基体的前端和/或后端部分。在该工艺中，膨胀套筒仅带有一个环形环向压力室，该压力室由摩擦焊接接头限定并密封其至少一个端部。在另一端部分，压力室可以通过密封装置密封，例如通过O形圈。以优选方式，在每种情况下，压力室可以通过摩擦焊接接头在其两端部分进行约束和密封，从而可以实现压力室的特别可靠的密封。

根据另一优选实施例，在步骤a)至d)中，膨胀套筒轴可插入基体中，以形成两个压力室，一个轴向位于另一个后面，并围绕纵轴环形延伸，并通过摩擦焊接接头固定到基体上。通过这种方式，可以制造膨胀夹紧件，由于两个压力室轴向一个在另一个后面，因此可以改进夹紧，并使要夹紧的工件更精确地轴向对准。

优选地，可以提供，在步骤c)中，在前压力室的前轴向端区域和/或后压力室的后轴向端区域形成基座体和膨胀套筒工件各自相互对应的停止面。特别优选地，可以在前压力室的前轴向端部区域和后压力室的后轴向端部区域形成各自相互对应的止动面，以便可以通过材料粘结将膨胀套筒工件固定在这些部位的基体上。由于相邻压力室的轴向端部区域或多个相邻压力室的轴向端部区域均通过摩擦焊接接头进行分隔和密封，因此该相邻端部区域或这些相邻端部区域的密封尤其可靠。两个压力室之间的区域可以通过密封方式密封，例如通过O形圈密封。

可选地，可以提供，在步骤c)中，在两个压力室之间轴向上仅形成基体和膨胀套筒工件的两个对应止动面，并且膨胀套筒工具通过材料粘结固定在基体上。

有利地，可以通过滑动摩擦焊接来制造或每个摩擦焊接接头，从而可以以特别简单的方式制造基体和膨胀套筒之间的至少一个摩擦焊接接头。

有利的是，在步骤a)到d)之后，从基体的前端表面突出的膨胀套筒工件的一部分被切断(步骤e))。因此，在切断膨胀套筒工件的多余部分后，只剩下一个膨胀套筒，该膨胀套筒插入基体中以形成闭合的压力室。

根据优选实施例，可以提供固体膨胀套筒轴，并且在步骤e)之后在该轴中产生容器。因此，所提供的由固体材料构成的膨胀套筒轴可以配备容器，尤其是具有圆柱形横截面的容器。通过事先切断膨胀套筒工件的多余部分，要制造的容器深度仅限于压力室的长度。使用实心膨胀套筒轴可确保在步骤b)至d)期间，即使轴向力较高，也能实现良好的力传递。

可选地，所提供的膨胀套筒轴可以是空心设计，在步骤b)至d)期间，膨胀套筒轴支撑在内部，和/或在步骤e)之后，在由膨胀套筒轴制造的膨胀套筒上制造支架。可在工艺步骤b)至d)期间支撑空心膨胀套筒轴，以防止其因摩擦焊接期间施加的力或其他损坏而变形。可选地，在步骤e)之后，可以在空心膨胀套筒轴中制造和/或膨胀容器。

以优选方式，可对具有现有安装件的膨胀套筒工件进行热处理，尤其是表面硬化和/或淬火、回火和/或氮化。这可以提高其表面硬度和耐腐蚀性。

有利的是，膨胀套筒轴可以包括或由非合金钢和/或低合金钢和/或高合金钢和/或表面硬化钢，特别是20MnCrS5表面硬化钢和/或陶瓷材料组成。20MnCrS5表面硬化钢相对便宜，可在用于此目的的刀具上轻松加工，并可控制磨损。

优选地，夹紧表面可以具有表面涂层，尤其是表面涂层可以通过氧化或锰磷化来涂覆。这可以提高夹紧表面的耐腐蚀性和耐磨性及其摩擦值。

最后根据本发明的任务通过一种制造膨胀夹紧装置的方法来解决，该膨胀夹紧装置设计为一个膨胀心轴，该膨胀心轴具有限定纵轴的基体和膨胀套筒，该膨胀套筒围绕该基体形成至少一个封闭的压力室，并在其外表面上限定夹紧表面，可将要夹紧的部件从该夹紧表面推到该夹紧表面上膨胀装置的正面，包括以下步骤：

aa)提供一种基体，其前端面上有圆柱形基体轴，以及可推到基体轴上的空心膨胀套筒工件，用于形成至少一个压力室的凹陷形成在基体轴的外表面和/或膨胀套筒工件的内表面，

bb)将膨胀套筒工件滑动到基体上，

cc)当基体和/或膨胀套筒工件围绕纵轴运动，尤其是围绕纵轴旋转时，轴向按压基体和膨胀套筒工件，以在基体和膨胀套筒工件之间产生相对运动，其中，在所述至少一个压力室的前轴端区域和/或在所述至少一个压力室的后轴端区域，所述基体和所述膨胀套筒工件的相互对应的止动面轴向地相互挤压，并通过摩擦加热，因此，膨胀套筒工件通过摩擦焊接固定在止动面区域的基体上，

dd)终止相对运动，以便基体和膨胀套筒工件冷却。

在此过程中，基体和膨胀套筒工件首先轴向对齐，为此，基体和膨胀套筒工件可在摩擦焊机中牢固夹紧。现在，膨胀套筒工件通过轴向进给运动推到基体上。特别地，膨胀套筒工件可以推到基体上，直到基体和膨胀套筒工件接触到至少两个相互关联的，特别是周向的止动表面。在滑动过程中或滑动后，基体和膨胀套筒工件相对旋转。

当基体和膨胀套筒工件设置成彼此相对旋转时，膨胀套筒工件和基体在相关的止动面处尤其通过轴向力彼此压靠。由于所产生的摩擦，基体和膨胀套筒工件的材料在止动面加热，热量引入基体和膨胀套筒工件。为了用材料粘结将膨胀套筒工件固定到基体上，基体和膨胀套筒工件的相对旋转被阻止，膨胀套筒工件和基体可以选择相互挤压，以便基体和/或膨胀套筒工件被镦粗以形成焊道，并产生材料粘结。

膨胀套筒工件和基体在整个摩擦焊接过程中夹紧，确保了膨胀套筒与基体的精确轴向对准。冷却润滑剂或防腐油的残留物通常不会影响摩擦焊接接头的质量，因此在按照规定的工艺将膨胀套筒工件和基体变成膨胀夹具之前，无需对其进行任何清洁处理。

该工艺允许通过摩擦焊接将套筒固定在基体上，几乎不费吹灰之力，从而使压力室可靠密封。焊接过程可以完全自动化，并集成到生产线中。摩擦焊接接头具有高强度，由于其设计简单，与其他现有技术接头形式(例如钎焊接头)相比，其变化较小。

优选地，在相对运动结束后，将膨胀套筒工件进一步压到基体上。通过这种方式，可以实现耐用的摩擦焊接接头，其焊道可以完全容纳在压力室的相邻轴向端部区域中。

根据优选实施例，在步骤aa)至dd)中，膨胀套筒工件通过摩擦焊接接头在其前端和/或后端部分固定到基体轴上，以便膨胀套筒工件围绕基体轴形成围绕纵轴环形延伸的单个压力室。在该方法中，心轴被制造成仅具有一个环形周向压力室，该压力室几乎在膨胀套筒的整个长度上延伸，并且在其至少一个端部处由摩擦焊接头界定。在另一端部分，压力室可通过密封装置(例如O形圈)密封。以优选方式，在每种情况下，压力室可通过摩擦焊接接头在其两端部分进行约束和密封，从而为压力室提供特别可靠的密封。

可选地，在步骤aa)至dd)中，膨胀套筒工件通过摩擦焊接接头固定在基体上，膨胀套筒工件围绕基体形成两个压力室，一个轴向位于另一个后面，并围绕纵轴环形延伸。这使得生产带有两个压力室的膨胀心轴成为可能，两个压力室一个轴向位于另一个压力室的后面，这使得夹紧工件的夹紧性能得到改善，轴向对准更加精确。

以优选的方式，膨胀套筒工件通过材料粘结在压力室和基体轴之间轴向固定。进一步优选地，在步骤cc)中，基体和膨胀套筒工件的各自相互对应的止动面可以形成在前压力室的前轴向端部区域和/或后压力室的后轴向端部区域上。特别优选地，可以在前压力室的前轴向端部区域和后压力室的后轴向端部区域形成各自的相互对应的止动面，以便膨胀套筒工件在这些位置以材料粘合的方式固定到基体上。通过摩擦焊接接头，可以以特别可靠的方式分隔和密封前压力室的前端区域和后压力室的后端区域。两个压力室之间的区域可以用密封剂密封，例如O形圈。

可选地，可以提供，在步骤cc)中，在两个压力室和基体之间的区域中仅形成基体和膨胀套筒工件的两个对应停止面，并且膨胀套筒工具通过材料粘合固定到它们上。膨胀套筒工件通过轴向位于压力室之间的单个摩擦焊接接头固定在基体上。两个压力室之间的区域通过摩擦焊接接头以特别可靠的方式密封，而前压力室的前端和后压力室的后端可以通过密封装置(例如O形圈)进行密封。

方便的是，所述或每个摩擦焊接接头可以通过滑动摩擦焊接产生。通过这种方式，可以以特别简单的方式制造基体和膨胀套筒之间的至少一个连接。

优选地，在步骤aa)至dd)之后，切断伸出基体前端面的膨胀套筒工件的一部分(步骤ee))。因此，在切断膨胀套筒工件的多余部分后，只剩下套筒，该套筒包围基体，形成封闭的压力室。

有利的是，在步骤ee)之后，尤其是通过去除制造摩擦焊接接头时产生的焊道和/或通过产生夹紧表面，加工固定在基体上的膨胀套筒外表面的至少一部分。通过先前在步骤ee)中切断膨胀套筒工件的多余部分，仅加工膨胀套筒的侧面，而不是整个膨胀套筒工件的侧面。这使得制作夹紧表面更容易。

根据优选实施例，具有现有夹紧表面的膨胀套筒工件可进行热处理，尤其是表面硬化和/或回火和/或氮化。这可以提高其表面硬度和耐腐蚀性，尤其是夹紧表面的表面硬度和耐腐蚀性。

优选地，膨胀套筒工件可以包括或包含非合金钢和/或低合金钢和/或高合金钢和/或陶瓷材料和/或表面硬化钢，尤其是20MnCrS5表面硬化钢。这是廉价的，并且可以用很少的努力加工，并且可以控制用于此目的的刀具的磨损。这意味着，例如，膨胀套筒工件伸出基体前端表面的部分可以被切断，夹紧表面可以在不费力的情况下产生，并且刀具的磨损可以控制。

更方便的是，夹持表面可以具有表面涂层。以一种特别优选的方式，可通过氧化或锰磷化来涂覆表面涂层。这可以提高夹紧表面的耐腐蚀性和耐磨性，并提高其摩擦值。

附图说明

关于本发明的其他实施例，参考附图参考以下实施例。图中显示：

图1是根据本发明一个实施例的膨胀夹紧装置的纵向剖面图；

图2是在图1主体和套筒之间形成的压力室轴向端部区域的纵截面图；

图3是图1压力室另一轴向端部的纵向剖面图；

图4是图1中膨胀装置的另一个纵向剖面图；

图5是根据本发明的膨胀夹紧装置的第二实施例的纵截面图；

图6是用于制造图1所示膨胀夹紧装置的基本主体的纵剖面图；

图7是用于生产图1所示膨胀装置的膨胀套筒工件的纵剖面图；

图8是图7中膨胀套筒工件的侧视图；

图9是图6的基体和插入基体轴向孔中的图7的膨胀套筒工件的纵截面图；

图10是根据本发明另一个实施例的膨胀夹紧件的纵向剖面图；

图11是图10中膨胀夹紧装置基体的纵向剖视图；和

图12是图10所示膨胀夹紧装置套筒的纵截面。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的膨胀夹紧件1的实施例。膨胀夹紧件1设计为空心锥形轴刀柄(HSK)，包括由20MnCrS5表面硬化钢制成的基体2，该基体在其左端区域具有紧固锥3，其夹紧方式本身就是已知的，用于夹紧机床的旋转驱动工作主轴。在基体2的相对前端区域设有轴向孔4，套筒5插入其中。套筒5形成容器6，可将钻头或铣刀等工具的圆柱轴插入其中，膨胀套筒5的内表面形成夹紧表面7。

在套筒5和基体2之间形成压力室8，其包围容器6并与其同轴对齐。压力室8的轴向长度大致相当于夹紧表面7的长度，由套筒5的外表面和基体2的轴向孔4的内表面的环形凹槽9形成。

朝向容器6，压力室8以套筒5相对狭窄的内壁10为边界，并径向向外以基体2的壁为边界，基体2的壁厚比内壁10的壁厚大几倍。压力室8充满液压介质(例如油)，并通过液压介质供应通道11与夹紧装置可操作地连接，以便可以通过夹紧装置选择性地实现液压介质中压力的增加。如图4所示，压力室8通过基体2中形成的液压介质供应通道11与液压介质源连通，通过该通道可以对其加压以夹紧工具。压力介质源可通过在基体2中形成的气缸室以本身已知的方式形成，该气缸室在末端由活塞式致动器关闭，该致动器可拧入气缸室以增加压力，或拧出气缸室以降低压力。液压通过液压油供应通道11传输至压力室8，并使内壁10径向向内弹性膨胀，直到其力合适地封闭插入保持架6中的工具轴。

在图2和图3中可以看出，在每种情况下，套筒5都通过摩擦焊接接头14在基体2的前轴向端部12和其后轴向端部13上固定到基体2。为了容纳在各摩擦焊接接头14形成过程中产生的焊道15，相对于在轴向上的压力室8的中心区域18，压力室8在径向上的前轴向端部区域16和后轴端部区域17加宽。

图5显示了根据本发明的膨胀心轴19形式的膨胀装置。膨胀心轴19用于从内部夹紧部件，并具有基体2，该基体2可在左侧所示的末端区域20夹紧在工作机器的工作心轴中。在右侧所示的端部区域21处，基体2具有基体轴22，该基体轴在外侧径向承载套筒5，套筒5通过两个摩擦焊接连接件14固定在基体上。

基体2和套筒5在图5中以不同的图案填充显示。与图1至图4所示的膨胀夹紧件1不同，膨胀套筒5围绕基体2形成压力室8，套筒5的外表面形成夹紧表面7，可以将要夹紧的部件推到其上。

压力室8与液压介质通道23连通，液压介质通道23形成在基体2的中央，并通过液压介质供应通道11轴向穿过基体2。液压介质通道23在其端部区域设有螺纹孔24、25，这些螺纹孔由未显示的夹紧螺钉闭合。为了夹紧部件，将其中一个夹紧螺钉拧入基体的内部，从而增加液压介质通道23、液压介质供应通道11和压力室8内的液压，这样套筒5就会向外弹性变形，以强制安装推压部件。

图6至图9说明了设计为膨胀夹紧件1的膨胀夹紧装置的制造方法，如图1至图4所示。在此过程中，提供了如图6所示的基体2和如图7和8所示的膨胀套筒工件26。基体2具有朝向其前端面的中心轴向孔4。膨胀套筒工件27具有基本的圆柱形，并且由固体材料制成。此外，膨胀套筒工件27具有膨胀套筒轴27，膨胀套筒轴27可插入基体2的轴向孔4中，其中，用于形成压力室8的环形凹槽9形式的凹陷形成在膨胀套筒轴27的外圆周表面和/或限定中心轴向孔4的基体2的内表面。

图9显示了带有膨胀套筒工件26的插入膨胀套筒轴27的基体2。在制造设计为膨胀夹紧件1的膨胀装置的过程中，将膨胀套筒轴27插入基体2，直到基体2的两对相应的相互关联的止动面28与压力室8的前和后轴向端部区域16、17处的膨胀套筒工件26接触。

随后，当基体2和膨胀套筒工件26设置为相对旋转时，在两对相应的相关止动面28处相互挤压。这会产生摩擦，从而加热基体2和止动面28区域内膨胀套筒工件26的材料。为了连接膨胀套筒工件26和基体2，阻止相对旋转，基体2和膨胀套筒工件26相互挤压，使其镦粗形成焊道15。在此过程中，膨胀套筒工件26甚至进一步压入基体2中。

膨胀套筒工件26通过两个摩擦焊接接头14固定到基体2后，可以切断从基体2前端表面突出的膨胀套筒工件26的部分29，使得仅保留膨胀套筒5。随后，可以例如通过钻孔在膨胀套筒工件26中制造具有圆柱形横截面的容器6。

尽管本发明已通过优选实施例进一步说明和详细描述，但本发明不受所公开示例的限制，以及在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可从中衍生出其他变化。

图10至12显示了根据本发明的另一种膨胀夹紧件。与第一实施例的膨胀夹紧件1一样，该膨胀夹紧件设计为空心轴锥形刀柄HSK，并包括基体2，该基体在其左端区域具有紧固锥3，用于夹紧到机床上。在基体2的相对前端区域设有中心容器6，可将钻头或铣刀等工具的圆柱轴插入其中。基体2的轴向前端设计为可弹性变形的膨胀套筒2a。将套筒5轴向推到膨胀套筒2a上，从而在套筒5和膨胀套筒2a之间形成压力室8，该压力室围绕容器6并与其同轴对齐。压力室8的轴向长度大致相当于夹紧表面7的长度，由膨胀套筒2a的外侧面和套筒5的内表面中的环形凹槽9形成。

朝向容器6，压力室8由膨胀套筒2a的相对狭窄/薄的壁限定，并由套筒5的壁径向向外限定，套筒5的壁厚比膨胀套筒2a的壁厚大几倍。如在第一实施例中，压力室8可以用液压介质加压，以便向内弹性变形膨胀套筒2a，从而拉伸插入容器6的部件。

在本实施例中，基体2和套筒轴5通过摩擦焊接14在其前后轴向端部进行连接。后端面靠在基体2套筒5的前端面上，膨胀套筒2a也从中伸出，套筒5的向内突出的套环靠在膨胀套筒2a的前端面上。在轴向接触面区域内，部件通过摩擦焊接接头14相互固定。为了容纳在各摩擦焊接接头14形成过程中产生的焊道15，压力室8在其前轴向端部区域16和后轴向端部区域17中相对于在轴向方向上居中的压力室8的区域18在径向上加宽。此外，环形槽30形成在基体2的前端面中，围绕从其突出的膨胀套筒2a。

附图标记

1 膨胀夹紧装置

2 基体

2a 膨胀套筒

3 固定锥

4 轴向孔

5 套筒

6 容器

7 夹紧表面

8 压力室

9 环形凹槽

10 膨胀套筒内壁

11 液压油供应通道

12 前轴向端部

13 后轴向端部

14 摩擦焊接接头

15 焊道

16 前轴向端部区域

17 后轴向端部区域

18 轴向中心区域

19 心轴

20 左侧末端区域

21 右侧末端区域

22 基体轴

23 液压油通道

24 后螺纹孔

25 前螺纹孔

26 膨胀套筒工件

27 膨胀套筒轴

28 止动面

29 部分

30 环形槽

Claims (16)

1.一种膨胀夹紧装置，其具有限定纵轴的基体（2）和插入基体（2）或围绕基体（2）形成至少一个压力室（8）的套筒（5），其中压力室（8）能够由液压介质加压，以实现夹紧效果，其特征在于，所述套筒（5）在所述压力室（8）的前轴向端部区域（16）和在所述压力室（8）的后轴向端部区域（17）处通过摩擦焊接接头（14）固定在所述基体（2）上，并且所述压力室（8）在其邻近摩擦焊接接头（14）的前轴向端部区域（16）和后轴向端部区域（17）中接收在摩擦焊接接头（14）的形成过程中产生的焊道（15），并且压力室（8）在所述焊道处，相对于在轴向方向上居中的压力室（8）的区域（18），在径向方向上变宽。

2.根据权利要求1所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述套筒（5）插入所述基体（2）中或围绕所述基体（2），形成围绕所述纵轴环形延伸的单个压力室（8），所述套筒（5）通过摩擦焊接接头（14）固定在所述基体（2）的前端部分（12）和后端部分（13）。

3.根据权利要求1或2所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述套筒（5）插入所述基体（2）中或围绕所述基体（2），以形成两个轴向连续的压力室（8），其中套筒（5）通过摩擦焊接接头（14）在压力室（8）之间轴向固定到基体（2），并且其中套筒（5）通过摩擦焊接接头（14）固定在后压力室（8）的后轴向端部区域（17）和前压力室（8）的前轴向端部区域（16）处的基体（2）。

4.根据权利要求1或2所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，一个或每个摩擦焊接接头（14）通过滑动摩擦焊接制造和一个或每个摩擦焊接接头（14）通过旋转焊接工艺制造，以及

套筒（5）经过热处理，以及

套筒（5）由非合金钢、低合金钢、高合金钢、陶瓷材料或表面硬化钢中的至少一个构成。

5.根据权利要求1或2所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述套筒（5）设计为膨胀套筒，当所述压力室（8）加压时，所述膨胀套筒弹性变形以实现夹紧效果，并且所述套筒（5）插入所述基体（2）中，所述套筒（5）的内表面形成夹紧表面（7），或者套筒（5）包围基体（2），套筒（5）的外表面形成夹紧表面（7）。

6.根据权利要求1或2所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述基体（2）的轴向前端设计为膨胀套筒（2a），所述套筒（5）轴向推到所述膨胀套筒（2a）上，其中在所述套筒（5）和膨胀套筒（2a）之间形成至少一个压力室（8），膨胀套筒（2a）的内表面形成夹紧表面（7），并且当压力室（8）被液压介质加压以实现夹紧效果时，膨胀套筒（2a）弹性变形。

7.根据权利要求5所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述夹紧表面（7）具有表面涂层，通过氧化或锰磷化将所述表面涂层涂覆到所述夹紧表面（7）上。

8.根据权利要求1或2所述的膨胀夹紧装置，其特征在于，所述膨胀夹紧装置具有张紧装置，所述张紧装置设计用于选择性地导致液压介质中的压力增加，所述张紧装置通过液压介质供应通道（23）操作地连接到压力室（8）。

9.一种制造膨胀夹紧件（1）形式的膨胀夹紧装置的方法，包括限定纵轴的基体（2）和以膨胀套筒（2a）形式存在的套筒（5），膨胀套筒插入基体（2）中以形成至少一个封闭的压力室（8），并限定圆柱形基本形状的中心容器，所述容器的夹紧表面（7）中能够从膨胀夹紧件的前侧插入要夹紧的部件，包括以下步骤：

a）提供基体（2），所述基体具有朝向基体（2）前端面的中心轴向孔（4），以及膨胀套筒工件（26），所述膨胀套筒工件具有圆柱形基本形状的膨胀套筒轴（27），所述膨胀套筒轴能够插入基体（2）的中心轴向孔（4），其中，用于形成至少一个压力室（8）的凹槽形成在膨胀套筒轴（27）的外表面和限定中心轴向孔（4）的基体（2）的内表面，

b）将膨胀套筒轴（27）插入基体（2）的中心轴向孔（4），

c）当基体（2）和膨胀套筒工件（26）围绕纵轴进行运动时，轴向按压基体（2）和膨胀套筒工件（26），以在基体（2）和膨胀套筒工件（26）之间产生相对运动，其中，所述基体（2）和所述膨胀套筒工件（26）的相互对应的止动面（28）在所述至少一个压力室（8）的前轴向端部区域（16）和所述至少一个压力室（8）的后轴向端部区域（17）处相互轴向挤压，并通过摩擦加热，以使所述膨胀套筒工件（26）固定在通过摩擦焊接接头（14）在止动面（28）区域内的基体（2），

d）终止相对运动，以便基体（2）和膨胀套筒工件（26）冷却，

其中，膨胀套筒工件（26）在完成相对运动后被进一步压入基体（2）。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤a）至d）中，将膨胀套筒轴（27）插入基体（2）中以形成围绕纵轴环形延伸的单个压力室（8），并且膨胀套筒轴（27）通过摩擦焊接接头（14）在其前端部分（12）和后端部分（13）固定至基体（2），并且

其中，在步骤a）至d）中，膨胀套筒轴（27）插入基体（2），形成两个压力室（8），两个压力室轴向上一个在另一个后面，并围绕纵轴环形延伸，膨胀套筒轴（27）通过摩擦焊接接头（14）在压力室（8）之间轴向地固定在基体（2）上，其中，在步骤c）中，基体（2）和膨胀套筒工件（26）各自对应的止动面（28）形成在前压力室（8）的前轴向端部区域（16）和后压力室（8）的后轴向端部区域（17）上。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述摩擦焊接接头（14）通过滑动摩擦焊接制成，并且

在步骤a）至d）之后执行以下进一步步骤：

e）从基体（2）的前端面突出的膨胀套筒工件（26）的一部分（29）被切断。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于提供实心膨胀套筒轴（27），并在步骤e）之后在实心膨胀套筒轴中产生容器（6），并且

步骤a）中提供的膨胀套筒轴（27）为中空设计，膨胀套筒轴（27）在步骤b）至d）期间支撑在内部，以及在步骤e）之后在膨胀套筒轴（27）上产生容器（6），带有容器（6）的所述膨胀套筒轴（27）经过热处理。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于膨胀套筒工件（26）由非合金钢、低合金钢、高合金钢、陶瓷材料或表面硬化钢中的至少一个构成，并且

其中，夹紧表面（7）具有通过氧化或锰磷化涂覆的表面涂层。

14.一种以膨胀心轴（19）形式制造膨胀夹紧装置的方法，所述膨胀夹紧装置具有限定纵轴的基体（2）和围绕基体（2）的膨胀套筒形式的套筒（5），以形成至少一个封闭的压力室（8），并在其外表面上限定夹紧表面（7），要夹紧的部件能够从膨胀夹紧装置的前侧推到夹紧表面上，所述方法包括以下步骤：

aa）提供基体（2），其前端面上具有圆柱形基体轴（22），以及能够推到基体轴（22）上的空心膨胀套筒工件（26），在基体轴（22）的外表面和膨胀套筒工件（26）的内表面形成凹陷，以形成至少一个压力室（8），

bb）将膨胀套筒工件（26）滑动到基体（2）上，

cc）当基体（2）和膨胀套筒工件（26）围绕纵轴进行运动时，轴向按压基体（2）和膨胀套筒工件（26），以便在基体和膨胀套筒工件（26）之间产生相对运动，其中，所述基体（2）和所述膨胀套筒工件（26）的相互对应的止动面（28）在所述至少一个压力室（8）的前轴向端部区域（16）和所述至少一个压力室（8）的后轴向端部区域（17）处相互轴向挤压，并通过摩擦加热，以使所述膨胀套筒工件（26）固定在通过摩擦焊接接头（14）在止动面（28）区域内的基体（2），

dd）终止相对运动，以便基体（2）和膨胀套筒工件（26）冷却，

其中，膨胀套筒工件（26）在相对运动完成后被进一步压在基体（2）上。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在步骤aa）至dd）中，膨胀套筒工件（26）包围基体（2），形成围绕纵轴环形延伸的单个压力室（8），膨胀套筒工件（26）在其前端和后端部分（16、17）处通过摩擦焊接接头（14）固定到基体（2），或

其中，在步骤aa）至dd）中，膨胀套筒工件（26）包围基体（2），形成两个压力室（8），两个压力室轴向上一个在另一个后面并围绕纵轴环形延伸，膨胀套筒工件（26）通过摩擦焊接接头（14）在压力室（8）之间轴向地固定在基体（2）上，其中，在步骤cc）中，基体（2）和膨胀套筒工件（26）各自对应的止动面（28）形成在前压力室（8）的前轴向端部区域（16）和后压力室（8）的后轴向端部区域（17）上。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述摩擦焊接接头（14）通过滑动摩擦焊接制成，并且

在步骤aa）至dd）之后执行以下进一步步骤：

ee）切断膨胀套筒工件（26）伸出基体（2）前端面的部分（29），

并且

其中，在步骤ee）之后，对固定在基体上的膨胀套筒工件（26）的外周表面的至少一部分进行机加工，使得在摩擦焊接接头（14）形成过程中产生的焊道（15）被移除，并且夹紧表面（7）产生，并且

其中，具有现有夹紧表面（7）的膨胀套筒工件（26）经过热处理，并且

使用膨胀套筒工件（26），其由非合金钢、低合金钢、高合金钢、陶瓷材料或表面硬化钢中的至少一个构成，并且

其中，夹紧表面（7）具有通过氧化或锰磷化涂覆的表面涂层。