专利名称：动力操纵的卡盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据本发明权利要求1的前序部分的动力操纵的卡盘。
背景技术：
这类动力操纵的卡盘例如在EP 0069917或EP 0085782中公开。这类动力操纵的卡盘已经被专利申请人开发出并且成功地市售数十年。实践中证实这类动力操纵的卡盘是有效的。EP 0085782具体地示出了每个夹持卡爪具有补偿夹持卡爪组，其适合于夹持不规则形状的工件并且可独立于实际夹持卡爪组被径向推进。夹持卡爪组和对中夹持卡爪两者均可由楔形杆致动。由专利申请人开发并售出的卡盘具有一个技术缺陷。也就是说，如果有必要可靠地固定工件，所述工件具有大的自重以及大于0.5米的外径，那么不能使用现有技术的卡盘，因为这类工件不能被准确地对中。例如，这类工件要被用作大型电机中的转子。这些转子以及其它旋转对称的工件必须被制造为精密部件。因此，即使在这类工件的宽泛金属切削机加工期间，有必要将工件相对于卡盘尽可能地共轴或中心地夹持。这意味着，要夹持的工件的纵向轴线必须与卡盘的纵向轴线齐平地对齐。现有技术的卡盘使得小型工件具有可能在一方面致动元件与另一方面基部主体之间存在的游隙，所述致动元件配置为活塞，所述活塞以轴向可移动的布置安装在卡盘的基部主体中。然而，致动元件的外圆周越大，在致动元件(尤其是在活塞)与基部主体的内径之间存在的游隙的量越大。出于制造需求的理由，这类误差容差不能被排除。这类支承件游隙值不能作为工件夹持中的不精确度被补偿，而是这种不精确度被传输给工件的夹持位置(situation)。因此，在工件的位置与卡盘的中心之间存在不精确度。不可能在工件的后续机加工期间补偿这些存在的不精确度，结果是，在机加工的工件的最终状态中存在误差容差，尽管应当在高精度部件中避免这些误差容差。在所公开的卡盘中证实具有另一缺点，在于在通常是耗时和复杂的机加工过程期间出现夹持误差，因为机加工的工件在机加工过程期间变得更轻，这是由于材料从其去除引起的。于是，包括材料去除的这种加工过程可导致工件相对于卡盘、且因此相对于机床的初始位置变化。被夹持的工件通过机床而旋转，以便被机加工，因此在具有相对于彼此以120°的角度偏移的三个夹持卡爪的卡盘、且尤其针对例如具有20吨自重的过重工件的情形中，已经发现有时定位在卡盘一定角度位置的一个卡盘必须单独地承载工件的重量，结果是，这类卡盘必须配置成非常坚固或者具有合适尺寸，因为单个夹持卡爪必须吸收由工件重量引起的夹持力。
发明内容
因此，本发明的目的在于配置一种前述类型的动力操纵的卡盘，使得首先，要夹持的工件相对于卡盘的纵向轴线精确地对中；其次，在机加工过程期间存在可永久获得的对中调节可能性。此外，根据本发明的卡盘应当允许可靠且持久地支撑具有至少0. 5米内径或外径的甚至非常重的工件。此外，应当可能将卡盘的数量减至最小，优选地为两个或三个卡盘。该目的是通过根据本发明在本发明权利要求1中的特征部分所列出的特征来实现的。本发明的其它有利实施例在从属权利要求中公开。在向工件上径向施加对中力的侧面上提供至少一个对中装置，且因此该工件在其对中到三个夹持卡爪之后就能被准确地对中，因为对应对中装置意味着，在不需要作用在夹持卡爪上的对中力的前提下工件的纵向轴线相对于卡盘的纵向轴线齐平地定位。这是因为夹持卡爪经由楔形杆与致动装置、具体地与活塞连接成力锁定布置。然而，活塞被安装在卡盘的基部主体中，具有作为制造工艺的特征的游隙，且因此该游隙可通过相应对中装置来补偿。结果是，对应对中装置的对中力不作用在夹持卡爪上且因此不作用在楔形杆、致动装置和卡盘上，而是补偿存在的支承件游隙和/或误差容差，其尤其在具有十分大的外径的情形中在大约5 μπι附近。这对于精密部件来说是显著的误差容差，且因此能通过对中装置来补偿，使得卡盘中的工件能精确地对中地安装在卡盘中。因此，卡盘存在的误差容差在机加工过程期间不再传递到工件，而是被补偿。在机加工过程期间，一半的现有材料以及因此一半的自重有时通过切削过程从工件移除；因此，在机加工过程期间减少工件的自重，结果是，也影响几何形状夹持状况。对中装置可独立于夹持卡爪移动，因此在机加工过程期间这种夹持状况的变化可通过对中装置来补偿，结果是，在不需要夹持卡爪所施加的夹持力的任何变化的前提下，可将夹持的工件相对于卡盘总是精确地对中地定位。此外，对中装置作用在夹持的工件表面上，结果是，工件不仅被夹持卡爪支撑而且被在卡盘的基部主体上的对中装置支撑。如下情形是尤其有利的三个夹持卡爪相对于彼此以120°的角度偏移布置，并且一个对中装置布置在两个相邻夹持卡爪之间。这种构造导致彼此以60°角度会聚的六个夹持卡爪和对中装置作用在工件上，结果是，工件通过夹持卡爪以及通过对中装置被可靠地支撑在卡盘上。对中装置具有不同的设计配置。例如但不排他性的，对中装置可配置为楔、或配置为液压操作夹持销、或配置为带螺纹心轴。这些对中装置的共同点在于，径向矢量对中力被施加到工件表面上，且通过该对中装置，可能移动工件并且工件的纵向轴线可相对于卡盘的纵向轴线移动。此外，对中装置可同步共同地被致动、或彼此独立地被致动，结果是，取决于夹持位置，通过一个或多个对中装置实现工件的精确对齐。这些设定可能性意味着，工件的位置可在材料减少时再对齐，且因此对中装置允许由重量变化所致相对于卡盘的中间点的工件位置变化引起的位置再对齐。结果是，在整个机加工过程期间，工件相对于卡盘准确地对中地定位；不需要去除和再夹持工件，这是因为在机加工过程期间工件被卡盘的夹持卡爪永久地保持。仅需要致动对中装置，以便准确地对中地再定位工件。
附图示出了根据本发明配置的卡盘的两个示例性实施例，所述卡盘具有三个不同配置的对中装置，其细节将在下文说明。在附图中
图1示出了具有三个夹持卡爪和三个对中装置的卡盘的第一示例性实施例，在平面图中所述对中装置示意性地示出了相对于夹持卡爪布置成具有侧向偏移； 图2示出了根据图1沿着剖面线II-II的卡盘； 图3示出了根据图2沿着剖面线III-III的卡盘； 图如以剖面图示出了根据图1的对中装置的第二示例性实施例； 图4b以剖面图示出了根据图1的对中装置的第三示例性实施例；以及图5示出了具有三个夹持卡爪和三个对中装置的卡盘的第二示例性实施例，在剖面图中所述对中装置示意性地示出了相对于夹持卡爪布置成具有侧向偏移。
具体实施例方式图1、图2和图3示出了卡盘1，旋转对称的(优选是圆形的)工件2通过所述卡盘从外侧保持在机床(未示出)上，用于通过金属切削来机加工工件2。卡盘1包括基部主体 4，所述基部主体的纵向轴线用附图标记5标记。三个夹持卡爪6、7和8以径向可移动布置安装在与纵向轴线5对齐的引导沟槽18中。夹持卡爪6、7和8每个均由楔形杆9驱动，所述楔形杆9以通常的方式可移动地布置在基部主体4中。齿轮装置10设置在楔形杆9中的每个和夹持卡爪6、7或8之间，结果是，在每个夹持卡爪6、7或8与相应楔形杆9之间提供力锁定活动(active)连接。尤其从图3可以看出，每个楔形杆9可由致动元件21驱动。 致动元件21通常配置为活塞，所述活塞相对于纵向轴线5共轴地安装在基部主体4中并且可轴向移动。只要致动元件21具有施加在其上并且作用在基部主体4的纵向轴线5方向上的力，这就导致楔形杆9变化其位置，结果是，齿轮装置10的倾斜型面导致夹持卡爪6、7 和8在引导沟槽18中朝向工件2径向同步前进或者远离工件2移动。这意味着，夹持卡爪 6、7和8将工件2以可旋转固定布置的方式保持在卡盘1上。旋转对称的工件2具有纵向轴线，在工件的整个机加工过程期间，所述工件的纵向轴线应当布置成相对于纵向轴线5尽可能地同心。然而由于如图3示意性地所示在基部主体4与致动元件21之间的游隙23，通常不可能实现工件2在卡盘1上的期望同心或共轴的夹持。尤其是，在具有大于0. 5米的外径和大于五吨的自重的相当大工件2的情形中，不可能补偿由制造状况引起的误差容差，结果是，在基部主体4与致动元件21之间引起游隙 23。当夹持卡爪6、7和8前进时，该存在的游隙23导致出现这样的情形工件2的纵向轴线不能布置成与基部主体4的纵向轴线5齐平或共轴。然而如果应当机加工工件2，那么在工件2的夹持中的该误差导致在工件2上的机加工误差。然而具体地，在精密部件的情形中，例如电机或其它高质量机械、系统等的转子或轴，这类误差容差不能被容忍。已知的误差容差导致例如至少5 μ m的游隙23。存在5 μ m的游隙23被相应地传递到工件2在卡盘1上的夹持位置，结果是，在机加工工件2期间由于主要安装位置而在相同测量中出现这些误差容差。此外，在包括金属切削的机加工工艺期间从工件2去除材料，结果是，在机加工过程期间连续地减少工件2的自重。因此，该减少材料的机加工导致几何形状上的夹持位置变化。为了设定工件的准确位置(即，相对于卡盘1的纵向轴线5对中、齐平或共轴)，提供三个对中装置11，通过所述对中装置，径向作用对中力Fz作用在工件2上，以便由此补偿存在的游隙23。因此，对中力Fz不应当作用在夹持卡爪6、7或8上，而是应当专用于补偿存在的游隙23以及相对于纵向轴线5对齐工件2，使得工件2的纵向轴线相对于卡盘的纵向轴线5齐平或共轴。可能通过例如电气传感器或其它接触式传感器来实现对中装置11 将工件2固定到所需的夹持位置，以及相应对中装置11被固定。对中装置11包括壳体12，所述壳体可以可释放的方式附接到卡盘的基部主体4 上。为此目的，多个孔13插进基部主体4中，且在壳体12中提供通孔，其中螺钉12穿过所述通孔，以便将壳体12螺接到基部主体4上。此外，对中销15被插入到壳体12中，在此情形中对中销15从壳体12突出并且具有对中表面16。三个对中装置11的壳体12必须布置在基部主体4上，使得相应对中销15的对中表面16沿着共用弧面17运行，该弧面17稍微大于要被机加工的工件2的外部半径。夹持卡爪6、7和8最初被提供，以便容纳工件2并且将其固定到卡盘1上。只要以熟悉的方式实现通过夹持卡爪6、7和8夹持工件2，那么对应对中装置11的对中销15必须相对于工件 2径向设定。图4a、图4b和图如描述了对应对中装置11的三个不同设计实施例。图如示出了被插入到对中装置11的壳体12中的楔31，所述楔具有锥细的夹持表面32。对中销15位于楔32的夹持表面32上，结果是当楔31被推入时，产生前述所谓的径向作用对中力Fz并且这导致对中销15在工件2的方向上前进，使得工件2具有施加到其上的对中力。楔31通过销31’抵抗弹簧20的力按压，所述销31’可螺接到壳体12中。销 31’被保持在插进壳体12中的夹持螺纹19中，结果是，当销31’被拧下时，弹簧20将回位力施加给楔31，通过该回位力，楔31被推出壳体12。在壳体12与对中销15之间还设置弹簧，当楔31被释放时，对中销15通过该弹簧往回移动到其起始位置。图4b示出对中装置11由液压活塞33形成，在该液压活塞33上形成对中销15。 由液压活塞33分离开的两个空间通过两个液压连接34被填充液压流体，或者所述空间被替代性地排空，结果是，液压活塞33具有施加到其上的径向作用对中力Fz，通过所述对中力 Fz，对中销15朝向工件2前进或者可远离该工件2移动。图如示出了着手的对中装置11的设计实施例，使得带螺纹心轴36被螺接到插进壳体12中的阴螺纹35中，且对中销15形成在带螺纹心轴36上。因此，当带螺纹心轴36 被螺接时，对中销15朝向工件2前进。如图4a、图仙、图如所示的对中装置11的三个设计实施例具有共同的特征，即， 设置在对中销15上的对中表面16前进移出对应于朝向工件2的弧面17的起始位置，且对中装置16在工件2上施加对中力Fz，所述对中力从外侧和内侧径向起作用。在对应对中销 15的前进运动期间，工件2被三个夹持卡爪6、7和8保持在卡盘1上并且因此保持在机床 (未示出)上。基部主体4与致动元件21之间的游隙23因而可通过对应对中销15的运动来补偿。对应对中装置11的对中销15可独立于彼此进行调节和驱动、或者可彼此同步地进行调节和驱动。在所示的示例性实施例中，该三个夹持卡爪6、7和8相对于彼此以120°的角度位置布置在基部主体4上。每个对中装置11被设置在处于对中位置的两个相邻夹持卡爪6、 7或8之间，结果是，所述对中装置11也采用相对于彼此的120°角度位置并且该三个夹持卡爪6、7和8相对于该三个对中装置以角度60°布置。工件2上的金属切削机加工意味着其自重被减少，结果是，几何形状的夹持位置变化。在该情形中该三个夹持卡爪6、7和8将工件2支撑在卡盘1上。该三个对中装置11 的前进运动意味着，相对于卡盘1的纵向轴线5，工件2的永久再定位是可能的。因此，工件 2的重量变化可通过对中装置11来补偿，而不需要改变该三个夹持卡爪6、7和8的位置。图5示出了卡盘1’，工件2’通过所述卡盘1’被夹持。在该情形中，工件2’配置为旋转对称的中空主体。该三个夹持卡爪6、7和8在夹持位置期间布置在工件2’内侧，并且在径向向外导向的工件2’上施加夹持力。该三个对中装置11在工件2’的内侧附接到卡盘1’，结果是，所述对中装置在径向向外导向的工件2’上施加对中力Fz。该三个对中销15的对中表面16位于共用的弧面17上，所述弧面17的半径小于工件2’的内侧半径。对应对中装置11可从外侧例如通过可穿过工件2’的工具被致动，以便手动设定对应对中装置11的位置。还可构想的是，对应对中装置11设置有如图4a、图4b和图如所述的设计实施例。例如，使用如图4b所示的液压驱动单元可致动对应对中装置11，而不需要穿通工件2’。
权利要求
1.一种用于机床的动力操纵的卡盘(1，1’)，用于机加工旋转对称的工件(2，2’)， 所述机加工包括切削-具有基部主体(4)，所述基部主体可附接到机床；-具有至少两个夹持卡爪(6，7，8)，所述夹持卡爪以可移动布置保持在基部主体 (4)中，所述夹持卡爪被同步控制并可径向移动到工件(2，2’)上，每个工件通过一个楔形杆(9)被夹持；-以及具有致动元件(21)，所述致动元件以轴向可移动布置保持在基部主体(4)中， 其中致动元件(21)以力锁定布置连接到每个楔形杆(9)并且相对于基部主体(4)的纵向轴线(5)共轴地保持在基部主体(4)中，并且在致动元件(21)与基部主体(4)之间具有给定游隙(23)，其特征在于，-被支撑在基部主体(4)上的至少一个对中装置(11)相对于夹持卡爪(6，7或8)中的一个或者相对于多于一个夹持卡爪(6，7,8)侧向偏移地被提供；-每个对中装置(11)施加径向矢量力(Fz)，所述力直接作用在要夹持的工件(2，2’) 上，所述对中装置可被调节，通过所述对中装置，补偿致动元件(21)与基部主体(4)之间的游隙(23)，-以及对中装置(11)可同步共同地被致动、或彼此独立地被致动、和/或独立于夹持卡爪(6，7，8)被致动。
2.根据权利要求1所述的卡盘， 其特征在于，每个对中装置(11)具有朝向工件(2 )导向的对中表面(16 )；并且对中装置(11)的对中表面(16)布置在公共弧面(17)中，所述弧面(17)的半径比工件(2)的外侧半径更大；以及对中表面(16)可通过对中销(15)相对于对中装置(11)移动。
3.根据权利要求1所述的卡盘， 其特征在于，工件(2’)配置为中空主体；并且夹持卡爪从外侧或从内侧接触工件(2’)；并且对中装置(11)在工件(2’)的内侧施加径向力(Fz);以及对中装置(11)可通过工件(2’)接近以便被接近；或者对中装置(11)可从外侧电气地、液压地或气动地移动。
4.根据权利要求3所述的卡盘， 其特征在于，对中装置(11)具有布置在公共弧面(17)上的对中表面(16)，所述弧面(17)的半径小于工件(2’)的内侧半径。
5.根据权利要求2所述的卡盘， 其特征在于，所述对中装置(11)包括壳体(12);并且壳体(12)以可释放连接而附接到基部主体(4); 以及壳体(12)可在相对于基部主体(4)的纵向轴线(5)的不同角度位置和/或不同类型的间隔位置附接到基部主体(4)。
6.根据权利要求1所述的卡盘， 其特征在于，所述对中销(15)结合楔(31)起作用；并且楔(31)具有夹持表面(32)，当楔(31)被推入时，通过所述夹持表面产生径向矢量的对中力(Fz)，并且该对中力(Fz)作用在对中销 (15)上。
7.根据权利要求1所述的卡盘， 其特征在于，对中销(15)配置为带螺纹心轴(36)，所述带螺纹心轴径向布置在插进对中装置(11) 的壳体(12 )中的阴螺纹(35 )中并且可相对于壳体(12 )移动。
8.根据权利要求1所述的卡盘， 其特征在于，所述对中销(15)可通过液压或气压驱动活塞(33)被致动。
全文摘要
本发明涉及一种动力操纵的卡盘。在用于机床的动力操纵的卡盘(1,1’)中包括基部主体(4)；至少两个夹持卡爪(6,7,8)，被同步控制并可径向移动到通过一个楔形杆(9)被夹持的工件(2,2’)；以及致动元件(21)，在致动元件(21)与基部主体(4)之间具有给定游隙(23)，首先，卡盘(1,1’)应当允许要被夹持的工件(2,2’)相对于其纵向轴线(5)的准确中心定位；其次，根据本发明的卡盘应当允许在机加工过程中可能永久地进行对中调节。这是通过如下来实现的被支撑在基部主体(4)上的至少一个对中装置(11)相对于夹持卡爪(6,7或8)中的一个或者不止一个夹持卡爪侧向偏移地被提供。
文档编号B23B31/16GK102233444SQ201110106620
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者赫尔姆 P. 申请人:Smw-奥托布洛克紧固系统有限责任公司