CN1238158C

CN1238158C - 工件或工具用的夹具

Info

Publication number: CN1238158C
Application number: CNB021227764A
Authority: CN
Inventors: 哈康·努德奎斯特; 克里斯特·莫德林
Original assignee: System 3R International AB
Current assignee: System 3R International AB
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: US6674041B2; DE10128097A1; EP1266713A3; CN1390680A; TWI223614B; DE10128097B4; JP2003039251A; US20020185472A1; SG125070A1; EP1266713A2

Abstract

本发明涉及一种工件或工具用的夹具，在其外表面(2，3，4，5；39；53；44；62)中制有多个基本上为平面侧面的槽(12，13，14，15；26；42；55；65)，其在外表面上构成的各对置的边缘(16，18，11，17，8，9；41，43；54，56)间具有预定的距离，其特征在于，所述夹具至少在可弹性变形的边缘区域内由烧结的材料构成。按照本发明的这种夹具适用于机床的夹紧装置中，并可低成本制造。

Description

工件或工具用的夹具

技术领域

本发明涉及工件或工具用的夹具，在其外表面中制有多个基本上为平面侧面的槽，其在外表面上构成的各对置边缘间具有预定的距离。这样的夹具用来将例如待加工的工件夹紧到加工机床，如电火花加工机床的卡盘上。

背景技术

由欧洲的专利文件255 042已知一种机床上工具用的夹紧装置，其基本上由一固定在机床上的卡盘和一工具用的夹具构成。借助一夹紧装置可以随意将夹具从卡盘上卸下和再度夹紧到卡盘上。借此夹具始终在一垂直于夹紧方向的平面内的精确的同一位置被夹紧到卡盘上，其中所述平面通常表示x-y平面，在卡盘和夹具上设有夹紧时共同作用的基准元件，其在卡盘上为轴向凸出的棱销和在夹具上为相互成对的对置的各凸缘。夹具在卡盘上的定位通过将棱销上棱面嵌接在每一对凸缘的轴向的弹性凸缘之间来实现。然而这样的夹具的制造包含着高的费用。

由按照DE-A-3003756的电极夹持装置已知另一种夹具在卡盘上的定位方式，其中从卡盘上轴向凸出的截锥形销插入夹具中的棱形槽内。由于槽和销均没有中间的轴向弹性的元件，在夹紧时常常很大的轴向夹紧力容易导致槽侧面或销上的棱面的永久变形，这降低夹具在卡盘上的定位的重复精度。

在文件EP 1 068 919 A1中描述了一种用于将工件定位夹紧在加工机床的加工区域的装置，其具有一卡盘和一工具架。当工具架为准备夹紧所设的台阶形凹槽套在配置有定心销的卡盘上而只剩留百分之几毫米的中间间隙时，定心销贴紧到凹槽的内台阶上。在随后的夹紧过程中定心销使台阶弹性变形。工具架在松开与夹紧之间在通常为几千牛的夹紧力作用下通过卡盘的只百分之几毫米的行程决定了在该夹紧装置中的高的费用。

文件US-A-5 791 803中描述的工具夹具虽然在制造方面很经济，但其没有槽，从而其不可能用于所述文件EP-B-255 042记载的夹紧装置中。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可低成本制造的工件或工具的夹具，其主要可用于按照EP 255 042的夹紧装置中。

为此，本发明提出一种工件或工具用的夹具，在其外表面中制有多个具有平面侧面的槽，其在外表面上构成的各对置的边缘间具有预定的距离，其特征在于，所述夹具至少在可弹性变形的边缘区域内由烧结的材料构成。

在开头所述的夹具中，按照本发明规定：夹具至少在可弹性变形的边缘区域由烧结的材料构成。因此边缘相对于夹紧压力的弹性由于烧结的材料而达到，其一方面排除在夹紧时边缘或棱面的任何塑性变形而另一方面还确保夹具相对于卡盘的定位的特别好的重复精度。这样的夹具可用较低的成本制造，具有高的定位的重复精度、足够的强度和长的使用寿命。其中卡盘可以在夹具上产生约4000至约8000N的夹紧力。

如果夹具完全由烧结的材料构成，本发明合适地可以用这样的方式来实现，即，在表面区域，特别是在夹具的槽边缘采用第一种烧结细粒而对夹具芯部采用另一第二种烧结细粒。在发明的一个实施形式中，在夹具的平面表面上切出开头所述的径向槽。较坚固的外面的槽边缘在通常的夹紧力作用下由于位于其下面的较软的烧结材料而可以轴向弹性下沉。这样的夹具因此可以成功地用于由所述文件EP-B-255 042已知的夹紧装置的范围内。本发明的夹具不仅可以用较低的成本制造，而且由于重量较小，相对于全工具钢制成的夹具来说，还能使夹紧力降低。

本发明还有其他有利的实施形式。这样，烧结的材料可以具有封闭的并在夹紧压力作用下可变形的细孔。或者，烧结的材料的细粒在夹紧压力作用下可弹性变形。此外可以证明采用具有多个不同颗粒形式的烧结材料是合适的，必要时在其下面还可设置非金属细粒。此外，烧结的材料的优点是可以由多个分别不同的颗粒形式的层构成。此外，可以证明合适的是，为烧结的材料提供非各向同性的弹性并在必要时还提供减振的性能。

对本发明的完全由烧结材料构成的夹具的结构来说，对于特殊应用场合，证明合适的是，在每一槽的两侧设有一平行于该槽延伸的沟槽。或者，考虑采取这样的结构：在每一外面的槽边缘附近在烧结材料中补加地制出一个或更多个平行于槽边缘的盲孔。

附图说明

以下借助于附图描述本发明，附图中以实例来说明实施形式。其中：

图1示出一夹具的示意透视图，包括凹槽放大图；

图2示出用于说明定位过程的示意图；

图3为相当于图2的视图，用以说明夹紧过程；

图4示出一夹具在一槽的区域中的垂直剖面；

图5为按照图4的夹具的俯视图；

图6为按照另一实施形式的夹具在一槽的区域中的垂直剖面；

图7为按照图6的夹具的俯视图；

图8为按照另一实施形式的夹具在一槽的区域中的垂直剖面；以及

图9为按照又一实施形式的夹具在一槽的区域中的垂直剖面。

具体实施方式

总体用1标记的夹具主要由烧结的工具钢构成，在俯视图中是正方形的并且具有一基本上平面的外面，该外面由四个位于一个平面中的部分2、3、4和5形成。在夹具的下面10(图8)上持久地固定一待加工的工件或一工具，例如用于电腐蚀加工的电极。部分2、3、4和5通过在夹具中从其上面制出的槽12、13、14和15彼此分离。各槽具有直角横截面与基本上为平面的槽侧面并且交叉地设置成使两个对置的槽12与14或13与15分别对准。全部的槽的槽宽度是相同的，以便在夹具的外面上的各个槽上对置的槽12的平行边缘16、18，对置的槽13的平行边缘11、17，对置的槽14的平行边缘6、7和对置的槽15的平行边缘8、9彼此具有一预定的距离。

未示出配合于夹具1、固定到机床上的卡盘，从卡盘上轴向凸出用于每一槽的各个棱销。每一棱销具有一对对置的棱面，其中棱销20的一个棱面用22标记并示于图2中。每一槽的宽度这样确定，即，为了使夹具1相对于卡盘定位于平行于平面外面的x-y平面内，分别将一棱销，例如棱销20插入四个槽12、13、14或15中的一个中，直到其棱面22贴紧到一所述边缘上为止。图2示出棱销20插入槽12中并且其中棱面22靠在其边缘18上。未示出的是，与棱销20上的棱面22对置的棱面基本上同时靠在槽12的边缘16上。在用来定位夹具的棱销20进入槽12中时，其余的三个棱销按一种方式插入其他的槽13、14和15中，如借助棱销20所说明过的那样。显然。每一槽具有用于定位和夹紧的足够的深度，以免棱销撞到槽底上。

按照本发明，夹具1至少在槽12、13、14和15的边缘16、18、11、17、6、7、8、9的区域中由烧结的材料构成，其具有球状的、表面半融合的烧结细粒，其中有一些用32、33、34、35和36标记。在各细粒之间包围一些封闭的细孔，如由图2可看出的。如果为了准备夹紧，夹具1定位在卡盘上，则如所述，棱销的棱面首先贴紧到边缘上。如果此时借助于夹紧装置(以文件EP 255 042所描述的球形锁定装置为例)将夹具和卡盘结合在一起，则棱销将烧结的材料在其各边缘压缩到其弹性变形，如图3中作为实例的棱销20和边缘18所示。在各边缘上的压力的作用下，细孔和/或用于夹具的烧结材料的细粒产生弹性变形，此时各边缘例如边缘18向内和向下微小地运动。在通过夹紧装置将夹具1从卡盘上脱开后，夹具在其边缘的区域中又具有初始的形状(图2)。

可用于制造夹具1的烧结的材料之弹性模量处于约80,000MP和180,000MP(兆帕)之间并因此只为工具钢的约205,000MP的弹性模量的约40％至约85％。利用烧结材料达到了很好的结果，其弹性模量低于工具钢的弹性模量约15％。

按照图4和5的夹具50完全由烧结的材料构成，其具有基本上如夹具1同样的外形。补加的是在夹具50的四个交叉设置的槽中的每一个的两侧平行于各边缘延伸的沟槽，其基本上为半圆形槽截面，从夹具50的外面53起在夹具50的材料中压凹到这样的距离，即，使相邻的各边缘达到较大弹性压缩性。这样的情况以槽55为例在图4和5中示出，沿两侧形成平行于边缘54、56的各一个沟槽51或52。在所示实例中，沟槽51、52在离边缘54、56的一定距离处延伸，该距离大致相当于沟槽的宽度。沟槽的宽度及其到相邻边缘的距离只按在夹紧过程中要求的边缘54、56的弹性来确定。

按照图6和7的夹具40再次由统一的烧结的材料构成，其外形基本上相同于夹具1的外形。补加的是，在本发明的该实施例中代替沟槽在每一槽的两侧从夹具40的上面44起在夹具40的烧结材料中制出各一排盲孔。盲孔的设置和深度以槽42为例在图6和7中示出。在夹具40中沿轴向方向压出两圆柱形盲孔47、48或57、58。它们调整相邻槽边缘41、43的弹性性能。盲孔47、48和57、58分别接连地平行于槽边缘41、43设置。盲孔的深度大致相当于槽42的深度，在所示实例中其稍浅一些。

图8中以剖面示出的夹具30具有如夹具1相同的外形。其由两种不同的烧结材料构成。夹具30的主体材料由第一种烧结材料细粒构成，其在烧结后形成较硬的材料。在槽26的边缘27、29的区域中平行于夹具30的上面39沿每一槽的全长的材料被除去到一定深度，该深度在所示实施例中大致相当于槽26的宽度。这些凹槽填满另一种材料，其由第二种烧结材料细粒构成，其在烧结后形成一比上述材料较软的材料。这样的背衬37、38提高槽26的边缘在夹紧时的弹性并起减振的作用。

最后，图9以剖面示出夹具60的实例形式，其外形与夹具1的外形相同。其由两种不同的烧结材料构成。一邻接上面62的区域64，其沿整个上面62延伸，由较硬的烧结材料构成。其具有平面的上面，其可以用作未示出的机床，特别是电火花加工机床的卡盘的Z-基准面。区域64按照夹具1的四个部分2、3、4和5同样分成四个部分，它们通过四个交叉地设置的槽相互分离。其还具有槽65的边缘66、68以及其他三个槽的边缘。夹具60的其余的主体部分包括槽的内部部分由较软的烧结材料构成，其更易于加工并具有阻尼作用。待加工的工件或工具可以固定到其下面69上。

较软的烧结材料可以由烧结的铝细粒或铜细粒构成，而较硬的材料可以由烧结的钢细粒制成。此外，本发明不限于直角横截面的槽。人们也可以采用例如V形或空穴形横截面的槽。

Claims

1.工件或工具用的夹具，在其外表面(2，3，4，5；39；53；44；62)中制有多个具有平面侧面的槽(12，13，14，15；26；42；55；65)，其在外表面上构成的各对置的边缘(16，18，11，17，8，9；41；43；54，56)间具有预定的距离，其特征在于，所述夹具至少在可弹性变形的边缘区域内由烧结的材料构成。

2.按照权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有封闭的、在压力作用下可变形的细孔。

3.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料的细粒(32，33，34，35，36)在压力作用下可弹性变形。

4.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有多个不同种类的烧结材料细粒。

5.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有由分别不同的颗粒形式构成的多个层。

6.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述槽由夹具的材料经塑性冲压而成。

7.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有非各向同性的弹性。

8.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有部分的、在必要时配置的非金属细粒。

9.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述烧结的材料具有减振性能。

10.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，在外部的槽边缘的下方设有由烧结的材料构成的背衬(37，38)。

11.按照权利要求10所述的夹具，其特征在于，所述背衬从槽边缘(27，29)起平行于夹具(30)上面(39)延伸。

12.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，在所述烧结的材料中，在槽(42)的旁边垂直于夹具(40)外表面(44)制出盲孔(47，48，57，58)。

13.按照权利要求12所述的夹具，其特征在于，在每一槽旁边的两侧设置多个盲孔。

14.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，在每一槽的两侧各有一个平行于槽延伸的沟槽(51，52)。

15.按照权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，该夹具整个地由烧结的材料构成。