专利名称：带有活动夹紧爪的夹紧头的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分的用于沿加工机床中加工轴夹紧 待加工工件的夹紧装置。
背景技术：
例如具体为圆磨床、铣床或车床等形式的加工机床包括一个或多个加 工轴，可沿所述加工轴对加工机床中夹紧的工件进行加工。此时通过夹紧 装置将工件夹紧于加工机床中。根据加工机床和加工过程，可沿加工轴或 相对于加工轴径向方向夹紧工件。
例如，为沿加工轴夹紧，已知方法是将工件在两圆锥或截锥状夹紧顶 尖之间夹紧，两夹紧顶尖可沿加工轴相对移动。此处可通过动力装置相互 调整夹紧顶尖。对于管状工件，部分在弹簧压力作用下，夹紧顶尖进入工 件端部。为使夹紧顶尖适应不同工件，已知是使夹紧顶尖采用带有夹紧元 件的夹紧头形式，夹紧元件可更换地安装在夹紧头上。此时，通过夹紧顶 尖相对于加工轴的轴平行位移调整平行度。此处，夹紧装置包括两个夹紧 顶尖，以及使两个夹紧顶尖相互压靠的位移机构。 由DE 195 33456 B4已知的一种夹紧顶尖可安装在尾架上并由尾架套 筒支承。夹紧顶尖具体为一体式且为圆锥状。
由DE 36 22725 Al已知的一种固定于机箱内的共旋夹紧顶尖或尾架套 筒也体现为一体式且为圆锥状。
由于体现为一体式且为圆锥状的夹紧顶尖的刚性夹紧，在夹紧顶尖之 间夹紧例如已有对心(夹紧面)制造不精确或淬火变形的管状工件的过程 中存在使其发生变形的危险。而且例如夹紧顶尖或工件上的污垢堆积可导 致在所述夹紧情况下发生相当大的变形。
通常采用夹紧卡盘进行相对加工轴径向的夹紧，卡盘可绕加工轴旋转 且可被驱动并带有夹紧爪，夹紧爪可径向移动、且可利用例如可调扳手进 行调整并可夹紧工件。此时，夹紧爪具体表现为以下方式，即工件可自其 外周方向被夹紧在夹紧爪之间，或如果是管状工件，则自其内周方向夹 紧。此时，夹紧装置包括夹紧卡盘，卡盘由卡盘体、可径向活动的夹紧 爪、以及使夹紧爪同时径向移动的调节机构组成。
与前述夹紧顶尖相比，此处可将卡盘体称为夹紧头并将夹紧爪称为夹 紧元件，因此不论夹紧情况如何，夹紧装置都包括夹紧头、可调节地安装 于夹紧头上的夹紧元件以及调节机构。用于加工机床的夹紧头通常有三个 夹紧元件，在夹紧过程中夹紧元件和工件之间形成三个接触点将工件对 中。
由DE 296 24215 Ul已知的一种夹紧装置具有夹紧卡盘体，其每一夹 紧爪至少有两个径向夹紧爪导向元件，夹紧爪由可在夹紧爪导向元件中径 向调节的底爪和顶爪组成。
由DE 203 20649 Ul已知的一种夹紧装置具有一个夹紧卡盘体和多个 夹紧爪，夹紧爪均可活动地安装于径向夹紧爪导向元件中，并可由调节机 构相对夹紧卡盘轴沿径向共同调节。
因为调节机构造成夹紧爪的刚性位移，在夹紧过程中这种夹紧装置中 的工件会发生变形，由于在所有情况下工件均再次呈现其原有形状，工件 加工完毕松开夹紧后变形对工件的形状和尺寸的精确度具有不良影响。
由DE 199 34375 Al己知的一种夹紧装置包括带有两个夹紧爪的夹紧 卡盘，夹紧爪可径向调节并夹紧工件。每一夹紧爪安装为绕平行于加工轴 延伸的转轴可转动有限范围。此处，所述可转动夹紧爪可适于绕平行于加 工轴延伸的转轴相对工件圆周转动有限角度。但是，不能适应工件沿加工 轴的轴向形状变化，因此这种夹紧方法中夹紧爪夹紧工件为点状固定。因 此，在夹紧爪夹紧工件的点状固定区域中产生较大变形，同时对松开夹紧 后工件形状和尺寸精度产生相应不良影响。
由DE 36 20 260 Al已知的一种夹紧装置包括带有可夹紧工件的径向夹 紧爪的卡盘。此处，工件被夹紧在两个夹紧顶尖之间。夹紧卡盘相对夹紧 顶尖同心安装。为补偿被夹紧在顶尖之间的工件的偏心度，夹紧卡盘安装 为相对夹紧顶尖径向及轴向可自由移动。在夹紧顶尖之间夹紧工件的过程 中己发生的变形则不能通过这种装置进行补偿。
因此，对于例如在此前加工阶段中己精确成形的非常精确的工件，尤 其是管状和/或薄壁工件，现有技术是不利的。因为夹紧元件在夹紧过程中 用力挤压工件形状，这些工件被夹紧时会发生变形，或工件在夹紧元件位 置对应处发生变形，从而在与夹紧头和工件之间点状或线状接触表面位置 对应处发生变形。而且，对于此前未精确成形的工件则出现以下问题，即 这些工件大体上是依照在夹紧头和工件之间点状接触区域中的外周或内周 表面形状对中，而不是依照例如相对待加工工件定位的优选加工轴进行对 中。
发明内容
因此本发明目的是基于开发一种夹紧装置，通过该装置避免在夹紧过 程中发生变形，尤其是此前未精确成形的工件的变形，并避免此前精确成 形的工件例如在污垢堆积条件下在夹紧过程中发生变形。
所述目的由以权利要求1为特征的所述类型的夹紧装置实现。 至少在夹紧装置尚未夹紧状态，术语活动布置除包括同(夹紧顶尖) 一起或相对夹紧头(夹紧卡盘)夹紧工件所发生的运动以外，还包括夹紧 元件的附加运动自由度。这种自由度可包括，例如，可相对于夹紧工件的 各运动垂直地移动夹紧元件，夹紧元件绕共同转轴、或分别绕各自转轴的 可转动布置，或这些运动的结合。
依照本发明的夹紧装置可布置为夹紧卡盘，使夹紧爪可活动地布置在 夹紧卡盘上，以及可布置为夹紧顶尖，使夹紧元件可活动地布置在例如夹 紧顶尖的外壳表面上。
对于具体为包括夹紧头及在其上可更换地布置的夹紧元件的夹紧顶尖 的夹紧装置，这明确意味着，如上所述，夹紧元件可活动地置于夹紧头 上，g卩，每一夹紧元件在横过夹紧顶尖的夹紧所需位移方向的至少一个方 向上以平移方式相对夹紧头优选在预定范围内可转动，和/或可绕至少一个 轴旋转。
对于设计为夹紧卡盘体及其上可径向移动地布置的夹紧爪的夹紧装 置，这明确意味着，S卩，每一夹紧爪在横过夹紧所需位移方向的至少一个 方向上以平移方式相对夹紧头优选在预定范围内可转动，和/或绕与加工轴 相交或相对其倾斜延伸的至少一个轴可转动。
与先有技术相比，依照本发明的夹紧装置具有这样的优点，即通过夹 紧元件在夹紧头上的活动布置，夹紧元件自身可适应加工机床中待夹紧工 件的已有形状，这样在松开夹紧时工件便可保持其精确制造的儿何形状。 这尤其有利于管状和/或薄壁工件，因为它们在由夹紧元件夹紧过程中易于 变形。这种情况下例如可想到，尤其是夹紧轴向可发生形变的工件，夹紧 爪分别绕与加工轴相交的轴线、相对加工轴倾斜且的轴线、或绕多个轴可 转动。
本发明一个有利实施例提供夹紧元件可在未夹紧状态并且直至即将夹 紧位置可进行旋转运动。此处，夹紧元件在夹紧头上的活动布置包括夹紧
头上夹紧元件的至少一个可转动布置。活动布置还包括各个夹紧元件与工 件夹紧所需的各自运动垂直的可移动性。
本发明一个有利实施例提供夹紧元件均布置为分别绕平行于加工轴延 伸的旋转轴可转动，这样每一夹紧元件便可绕平行于加工轴延伸的各自旋 转轴进行旋转运动。
本发明另一有利实施例提供夹紧元件布置为沿加工机床中待夹紧工件 周边均匀分布。工件可能的最均匀夹紧以及由于夹紧位置可能导致的最小 工件变形是通过夹紧元件沿周边均匀分布实现的。
本发明另一有利实施例提供夹紧元件各有两个夹紧面，优选相互间隔 地布置在待夹紧工件周向上并可与加工机床中夹紧的工件相接触，且当工 件被夹紧在加工机床中时由于夹紧元件在夹紧头上的活动布置使其抵靠工 件已有形状。此时术语夹紧面也包括在沿例如接触线等的某一方向可无穷 延伸的表面。
本发明另一个有利实施例提供夹紧装置所有夹紧元件的夹紧面均安装 为沿加工机床中待夹紧工件周边均匀分布。通过使夹紧面沿周边均匀分 布，且由于夹紧元件在夹紧头上的活动布置使其抵靠工件，可进一步降低 工件被夹紧在夹紧装置时的变形危险。
本发明一个有利实施例其不同之处在于沿加工机床中待夹紧工件周边 均匀分布的三个夹紧元件，且共有沿工件周边均匀分布的六个夹紧面。
本发明另一有利实施例提供夹紧头包括至少部分可插入管状工件前部 的夹紧顶尖，所述夹紧头为对称轴与加工轴重合的大体圆锥或截锥状，其 中夹紧元件可活动地布置于夹紧顶尖的壳体表面。
本发明另一有利实施例提供夹紧头包含至少部分可插入管状工件前部 的夹紧顶尖，所述夹紧头为对称轴线与加工轴重合的大体圆锥或截锥状， 其中夹紧元件可活动地布置于夹紧顶尖的壳体表面上的凹部中。
本发明另一有利实施例提供夹紧头包含至少部分可插入管状工件前部 的夹紧顶尖，所述夹紧头为对称轴线与加工轴重合的大体圆锥或截锥状， 其中夹紧元件至少构成圆锥或截锥状夹紧顶尖壳体表面的一部分。
本发明一个特别有利的实施例提供夹紧元件布置于夹紧头处以夹紧在 夹紧元件之间的工件，因此所述元件能够由工件外周沿径向移动，或对于 管状工件则由工件内周方向围环绕夹紧元件移动。
本发明一个特别有利的实施例提供夹紧头包括对称轴线与加工轴重合 且大体为圆柱形的夹紧卡盘，其中夹紧元件包括布置于夹紧卡盘体上可相 对加工轴沿大体径向移动的夹紧爪。此时夹紧爪绕其可转动布置的转轴连 同径向可移动的夹紧爪也可相对加工轴径向移动。
本发明另一特别有利的实施例提供布置为绕加工轴可旋转的夹紧头可 被驱动。例如，这在车床或圆磨床中采用依照本发明夹紧装置时是必须 的。
本发明另一特别有利的实施例提供包括加工轴的加工机床，它具有两 个夹紧顶尖，两夹紧顶尖相对布置在加工轴上，如前所述，在两夹紧顶尖 之间夹紧例如管状工件。此时优选地两夹紧顶尖之一可被驱动，其中第二 夹紧顶尖可通过工件被第一夹紧顶尖驱动。
本发明另一特别有利的实施例提供具有上述夹紧头的加工机床，夹紧 头可绕加工轴被驱动以夹紧在夹紧爪之间的工件，其中夹紧爪可相对加工 轴径向移动地布置在夹紧头的夹紧卡盘体处。
以下通过示例性实施例对本发明加以详述，参见附图 图l所示为夹紧装置的俯视图，所述装置具有夹紧卡盘体及在其上安 装的可沿径向移动的夹紧爪；
图2所示为夹紧装置侧视图，其中部分以剖视图表示；
图3a)所示为依照本发明的夹紧顶尖的前视图，其上布置有夹紧元件；
图3b)所示为图3a)中夹紧顶尖的侧视图3c)所示为图3b)中夹紧顶尖沿A-A线的剖视图4a)所示为可转动地布置在图3中夹紧顶尖处的夹紧元件的前视图4b)所示为图4a)中夹紧元件的侧视图4c)所示为图4a)中夹紧元件的俯视图4d)所示为图4a)中夹紧元件的透视图5a)所示为图1和图2中夹紧装置的分解透视图，所述装置具有一个 夹紧卡盘体及可径向移动地布置在其上的夹紧爪； 图5b)所示为图5a)中夹紧装置的透视图6a)所示为依照本发明的夹紧顶尖的分解透视图，其上安装有图3和
图4中的夹紧元件；以及
图6b)所示为图6a)中夹紧装置的透视图。
具体实施例方式
图1和图2中所示夹紧装置r包括夹紧头3'，其由圆柱形夹紧卡盘体2 构成，具体为夹紧爪4的夹紧元件5'安装在其上。夹紧爪4己安装在夹紧 卡盘体2上，可相对于加工轴6沿径向移动。为此，夹紧爪4安装于径向 延伸槽13中。圆柱形夹紧卡盘体2的对称轴线与加工轴6重合。通过安装 在夹紧卡盘体2上的移动机构(未图示)，所有夹紧爪4可同时相对加工 轴6沿径向移动。通过可径向移动的夹紧爪4，工件可相对加工轴6沿径 向被夹紧例如，在夹紧爪4由工件外侧接近工件时夹紧爪紧靠工件外壁放 置，或例如，对于管状或环形工件，夹紧爪4伸入其中，从工件内侧方向 接近并紧靠工件内壁放置。每一夹紧爪4均具有两个夹紧面7'。此外，每 一夹紧爪4可活动地安装于夹紧卡盘体2上，使两夹紧面7'在夹紧工件过 程中可紧靠工件放置。这样可防止夹紧过程中工件的变形，在工件后续加 工并松开夹紧之后有助于保持其精确形状和尺寸。图1与图2示例性实施 例中活动布置实现方式为每一夹紧爪4可绕相对加工轴6平行延伸的第 一转轴8'以及绕第二转轴14可转动地安装，所述第二转轴相对于第一转轴 8'垂直地、以及相对于包括加工轴6和相应第一转轴8'的平面垂直地延伸。 螺栓12限制夹紧爪4绕转轴8'的转动。也可想到，将夹紧爪4安装为在相
对加工轴6可垂直地径向平移移动，以及可相对加工轴6相对各自的移动 方向分别垂直地移动。在夹紧爪4相对加工轴沿径向移动过程中，转轴
8'、 14连同夹紧爪4相对加工轴6径向移动。
图3和图4中所示依照本发明的夹紧装置l"包括具体为圆锥状夹紧顶 尖9的夹紧头3"及其上安装的夹紧元件5"，每个夹紧元件均可绕相对加工 轴6平行延伸的各转轴8"旋转。夹紧元件5"可活动地安装于夹紧顶尖9壳 体表面ll上形成的切口 IO中。在依照图3和图4的示例性实施例中，活 动布置实现方式为夹紧元件5"绕平行加工轴6延伸的转轴8"可转动。也 可想到，转轴8"相对加工轴6不平行延伸，而是在一共有位置相交。通 常，截锥状夹紧顶尖9的对称轴线与加工轴6重合，不过也可相对加工轴 6平行偏移地延伸。为夹紧图3a)中点划线圆所示出的管状工件，提供两个 夹紧顶尖9，两者相互相对地置于加工轴6上，并可通过移动机构(未图 示)的动力作用使它们彼此相向移动。此处夹紧顶尖9沿加工轴6方向向 前伸入管状工件。夹紧元件5"设计成在朝向夹紧顶尖9以及远离夹紧顶尖 9的方向为凸形或凹形。因此，每一夹紧元件5"均有两个夹紧面7"，由于 夹紧头3"在夹紧元件5"上的活动布置，在夹紧两夹紧顶尖9之间工件的过 程中两夹紧面紧贴工件。由此可防止夹紧管状工件时发生变形。
可利用适当装置限制夹紧元件5'与5"的转动，例如为防止其在未夹紧 状态下旋转远离加工轴6，这将妨碍夹紧工件。例如，这种装置如图l和 图2中所示是限制旋转运动的螺栓12 ，或如图3和图4所示是限制旋转运
动的螺钉12，或是切口 10和其中布置的夹紧紧元件5"之间的游隙，游隙
受到切口 10与其中布置的夹紧元件5"的形状影响。
本发明尤其商业地适用于制造和操作诸如机床等加工机械领域，以及 为这种机械生产夹紧装置的商业应用。在这方面重要的是两种夹紧系统可 涉及外部夹紧和内部夹紧。尤其是那些要求工件精确却具有不精确管形、 夹紧面损坏或已受淬火变形的情况下采用这些夹紧方法有利。当然它也有 可能精确地夹紧预加工工件，此时的优点在于加工过程的可靠性，例如若 污垢进入夹紧面之间或夹紧面在此前运送过程中被损坏。
参考序号列表
r,r夹紧装置
2夹紧卡盘体
3',3"夹紧头
4夹紧爪
5',5"夹紧元件
6加工轴
7',7',夹紧面
8'，8"第一转轴
9夹紧顶尖
10切口
11壳体表面
12螺钉
13槽
权利要求
1.一种用于在包括加工轴(6)的加工机床中沿加工轴(6)夹紧待加工工件的夹紧装置(1′，1″)，所述夹紧装置包括可绕加工轴(6)旋转的夹紧头(3′，3″)和布置在所述夹紧头上的夹紧元件(5′，5″)，其特征在于夹紧元件(5′，5″)可活动地布置在夹紧头(3′，3″)上。
2. 如权利要求l所述的夹紧装置，其特征在于 在未夹紧状态并且直至即将夹紧状态之前，夹紧元件(5',5")可转动。
3. 如权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于夹紧元件(5',5")分别绕相对加工轴(6)平行延伸的转轴(8',8")可 转动地布置。
4. 如权利要求1至3任一所述的夹紧装置，其特征在于 夹紧元件(5',5")被均匀分布地布置在加工机床中待夹紧工件的周边上。
5. 如前述任一项权利要求所述的夹紧装置，其特征在于 夹紧元件(5',5")分别有两个夹紧面(7'，7")。
6. 如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于夹紧面(7',7")被均匀分布地布置在工机床中待夹紧工件的周边上。
7. 如权利要求6所述的夹紧装置，其特征在于，具有在加工机床中待 夹紧工件的周边上均匀分布的三个夹紧元件(5',5")，它们共有在工件的周边上均匀分布的六个夹紧面(7',7")(或具有两个另外转轴，十二个)。
8. 如前述任一项权利要求所述的夹紧装置，其特征在于所述夹紧头(3")具有夹紧顶尖(9)，所述夹紧顶尖可至少部分地向 前插入管状工件、且大体为圆锥或截锥状，其对称轴与加工轴(6)重 合，其中夹紧元件(5")可活动地布置在夹紧顶尖(9)的壳体表面 (11)上。
9. 如权利要求1至7任一所述的夹紧装置，其特征在于 所述夹紧头(3")具有夹紧顶尖(9)，所述夹紧顶尖可至少部分地向前插入管状工件、且大体为圆锥或截锥状，其对称轴与加工轴(6)重 合，其中夹紧元件(5")可活动地布置在夹紧顶尖(9)壳体表面(11) 上的切口 (10)中。
10. 如权利要求1至7任一所述的夹紧装置，其特征在于 所述夹紧头(3")具有夹紧顶尖(9)，所述夹紧顶尖可至少部分地向前插入管状工件、且大体为圆锥或截锥状，其对称轴与加工轴(6)重 合，其中夹紧元件(5")至少构成圆锥或截锥状夹紧顶尖(9)的壳体表面 (11)的一部分。
11. 如权利要求1至7任一所述的夹紧装置，其特征在于 夹紧元件(5")可沿径向移动地布置在夹紧头(3")上，以便夹紧工件。
12. 如权利要求11所述的夹紧装置，其特征在于-夹紧头(3')包括大体为圆柱形的夹紧卡盘体(2)，夹紧卡盘体的对称轴与加工轴(6)重合，其中夹紧元件(5')包括可相对加工轴(6)大 体沿径向移动布置的夹紧爪(4)。
13. 如前述权利要求任一所述的夹紧装置，其特征在于布置为可绕加工轴旋转的夹紧头可被驱动。
14. 一种包括加工轴(6)的加工机床，其特征在于，它具有如权利要 求8、 9或10任一所述的夹紧装置(l")，所述夹紧装置包括两个夹紧顶 尖(9)，它们相对地布置在加工轴(6)上，用于将管状工件夹紧在两夹 紧顶尖(9)之间。
15. —种包括加工轴(6)的加工机床，其特征在于，它具有如权利要 求12所述的夹紧装置(l')，所述夹紧装置包括用于将工件夹紧在夹紧爪(4)之间的夹紧头(3')，所述夹紧爪相对加工轴大体上可径向移动地布 置在夹紧头(3')的夹紧卡盘体(2)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于将待加工工件固定到包括加工轴(6)的机床中加工轴(6)上的夹紧装置(1′，1″)，夹紧头(3′，3″)可绕加工轴(6)旋转、并在夹紧头上可移动地设置有夹紧元件(5′，5″)。
文档编号B23B23/04GK101193720SQ200680013128
公开日2008年6月4日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月21日
发明者C·埃热 申请人:埃热Cnc-服务公司