具有端面驱动机的工件夹紧装置的制作方法

本发明涉及一种用于对夹持在两个尖端之间的工件进行旋转夹带(rotary entrainment)的装置，其安装在机床的机床工作台上，包括：具有居中设置的尖端的本体；和多个同心设置的、轴向可移动的驱动机构件，其为了对工件的旋转夹带而被按压在端面表面或被压入端面表面，其中驱动机构件的轴向位置可由在工件的定心操作后的主动固定来限定。本发明还涉及一种与本体相对的容纳件，例如尖端或中空尖端，其起到引导工件的相对侧的作用。

背景技术：

机床优选可为用于制造或加工齿轮的机器。

这种装置通常被称为面驱动机或端驱动机，且优选用于振动没有工件孔或工件孔(工件通过所述工件孔能被夹紧以用于加工)不够的工件。而且，当需要在一个夹紧位置沿其整个长度加工工件的外表面时使用这种装置。多个专利申请中已公开这种装置，例如DE19534073A1或DE102010060118A1。

为加工工件，该工件最初被夹持在尖端之间，与工件中心保持一致，从而尽可能好地保证工件的同心度。同时，驱动机构件被按压在工件的驱动侧端面以对工件进行旋转夹带，该驱动机构件相对于尖端以相当大的距离同心设置以施加高转矩。根据工件的表面硬度且根据驱动机构件的端面形状和尺寸，驱动机构件以不同程度被压入工件的表面。

按压表面的形状和尺寸选择应使得对于已选的加工方法保证对待加工工件的牢固的旋转夹带。而且，必须注意工件由尖端引导且不会被驱动机构件的压力从尖端掀离，从而确保精确的工件同心度。

由于在加工工件的端面时通常不会具有充足的轴向摆动，然而所有的驱动机构件必须均匀地与工件表面啮合，所以驱动机构件必须彼此独立地接触工件表面，于是仍然施加相当均匀的压力。在DE202010009073U中，例如压力以液压的方式均匀地施加在所有驱动机构件上。在其它实施方式中，置于摆动环上或万向节支撑的盘上的驱动机构件补偿了误差。在一些实施方式中，驱动机构件也由具有多个驱动机切缘的摆动地安装的盘构成。

装置中的定心尖端以轴向柔性方式安装或固定设计在基本夹紧位置处。与轴向柔性尖端相比，固定的组件提供了更好的工件同心度的优点，因为在尖端和基本夹紧位置之间不需要用于保证其轴向可移动性的孔间隙。

此外，在加工期间，驱动机构件的位置必须不会改变。具有交替旋转方向的力作用在工件上或在加工力大幅波动的情况(可例如是具有断续切削的情况)下的工件加工中，驱动机构件可能在交替负荷下在它们的孔中移动。在长轴的情况下，偏侧的加工啮合引起的工件弯曲可导致在工件旋转期间驱动机构件负荷不同且因此轴向移动。

在对于加工结果来说准确旋转位置很重要的工件加工中，例如在齿面加工期间，在装置和工件之间的旋转位置上的每个改变对于在机床和工件之间产生的耦合会有负面影响。在此，在工件的旋转位置和机床的旋转位置之间的非常精密的耦合保证了高啮合质量。

保证这一点的一个可行性在于将驱动机销尽可能精确地引导至它们的孔中。然而，必须注意足够的孔间隙，从而保证驱动机销的轴向可移动性，但是同时所述间隙必须不能太大，从而实现尽可能精确地夹带。

在很高质量要求的情况下，发现这是不足的。在DE202010009973U中，驱动机构件的轴因此以与工件的旋转方向相反的方向倾斜，且因此不再平行于工件轴延伸。与驱动机销啮合的工件因此产生与旋转方向相反导向的力，其与轴向作用在驱动机销上的力一起导致，在夹紧的情况下，驱动机销在孔中没有间隙地倾斜因而保证了牢固的旋转夹带。取决于设计，一部分量的驱动机销各自能以工件的旋转方向或以与工件的旋转方向相反的方向倾斜。

然而，断续切口或作用在不同的旋转方向上的加工力的交替负荷能导致，在夹紧情况下，驱动机构件不会完全保持撑牢。由于出现交替的力，倾斜能被暂时释放且因此使得在径向方向上有小的移动，且因此导致工件相对于装置的位置改变。这例如作为齿腹上的凸肩或作为齿向误差体现在加工结果上。

这些负荷例如可发生在滚齿期间或齿轮磨削期间。当机床切刃仅啮合在一个凸缘上时，此效应特别地显然地发生在切削先头时和在机床从齿接件离开时。当加工螺旋齿接件时，由于机床与左和右齿腹共同接触，此效应变得明显甚至更显著。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是如上述改进装置，使得在所有的加工方法中可达成无间隙的旋转夹带。此外，在加工过程中，牢固夹紧不允许改变，即使当切向加工力在幅度和方向方面波动时也不改变。

此目的由具有独立权利要求1或10的特征的装置实现。权利要求14限定了使用根据本发明的所述装置的方法。进一步有利的实施方式在从属权利要求中说明。

根据本发明，在具有端面驱动机(face driver)的装置中，待夹紧的工件最初以装置中的固定尖端以及相对的尖端作为中心。与可移动的尖端相比，固定的尖端提供了其可非常精密地对准机床工作台中心且不存在对工件同心度造成不利影响的孔间隙的优点，而该孔间隙对于可移动的尖端可能是需要的。定心操作之后，使驱动机构件接触工件端面。

有益地，用于夹带工件的驱动机构件应设置成与尖端径向相距相当大的距离，因此相当高的转矩能够从装置传递至工件。取决于工件形状，各个驱动机构件也能够设置成与中心相距不同的距离。同时，该装置需要相当的倾斜，从而防止机床头或机床工具与工件的碰撞，特别是当加工螺旋齿接件时。

为了补偿工件端面的轴向摆差，驱动机构件最初应柔性地停靠在表面上且随后以近似相等的压力被按压在表面上或被压入表面。从而避免了由于在其端面上的不均匀或偏侧压力导致工件倾斜且因此相对于装置摇晃。

因此，在根据本发明的装置中，当工件附接到尖端上时，驱动机构件最初机械地保持。在工件在尖端之间精确对准且应用必要的定心力(其防止了工件在尖端上的位移)之后，通过致动拉紧螺栓，所述驱动机构件在装置的轴向上被释放，且因此能够以可调节的力停靠在工件端面上或压入工件中。在工件的加工期间，当拉紧螺栓进一步在轴向上被另外致动时，借助另外的夹紧构件，驱动机构件在其端位置被有效夹紧且因此固定在其位置而没有间隙。

此夹紧过程一方面保证了好的工件同心度，且另一方面，也用交变的加工力将工件牢固地引导。施加并保持了加工所必须的转矩且保证了精确的旋转传动。

在另外优选的实施方式中，可以想到，上尖端形成为中空尖端或固定支架。可替代地或另外，也可以想到将下尖端设计为中空尖端。唯一重要的是导引构件保证了工件的精确同心度。

在替代实施方式中，在基本夹紧位置的尖端能够柔性地安装在轴向上。通过调节弹簧力和尖端与驱动机构件之间的轴向路径，能够实现相似的夹紧过程。弹簧和轴向路径必须相对于彼此调整，以使得在驱动机销于工件端面啮合之前，首先完成定心操作。在此实施方式中，用于引导尖端的孔具有小间隙。因此，当工件形状不能提供优选实施方式的使用时，首先使用此实施方式。

在另一实施方式中，驱动机构件的接触表面还装有可替换的附件。因此，不仅针对待加工的工件的材料性质，工件允许的压痕(impression)的形状和大小，和工件材料的处理条件，而且针对加工方法，可很容易地实现适配。例如，对于相同的工件，用于齿轮铣制过程的支撑表面和用于硬挺整理过程的支撑物必须不同地设计。一方面，各过程存在的加工力不同，且另一方面硬化的边缘层构成了逆对支撑点穿透的障碍。在这种情况下，需要驱动机构件的摩擦夹带。

此外，驱动机构件可在上端面具有不同的附件。从而，对于不同的工件，装置能被很容易地适配，且在磨损的情况下，所述附件能被更换而不存在问题。使用可商购的附件是有利的，特别是可转位的插入件。

由于可以调节驱动机构件的弹簧力，能够根据接触表面的性质(摩擦接触，穿透深度等)相应地调节所述力。此外，借助于可变的张力，对驱动机构件的主动夹紧力的最大值能被改变。在减少的夹紧力下，驱动机销因此也可只起到阻尼作用，替代驱动机销的主动固定。

此外，用于容置工件的上尖端和/或下尖端可设计为变化部件，从而使其适配于不同大的工件孔和工件尺寸，且从而其在磨损的情况下容易更换且更换成本低。

扩展实施方式可优选在手动装载的情况下用于工件装载，而不需要使用自动化设备。

手动装载需要将工件居中附连至所述装置，从而防止工件倾斜。因此应避免在装载期间工件可能的坠落和对机器操作者的可能伤害。例如，具有长轴的机器的装载通常用装载装置以悬挂的方式实现，所述装载装置优选为旋拧入工件的上中心孔的环首螺钉。然而，在上尖端或上导引构件能够移入工件的上侧之前，这种装置随后必须被移除。因此，在手动装载期间，装置必须包括用于保持工件的合适的装置。

在自动装载期间，装载装置避免了工件的倾斜。

在扩展实施方式中，通过同轴设置的支撑螺栓/容置构件(在装载期间，工件能够置于其上)实现倾斜保护。然而，它们被从工件端面缩回以进行后续的工件加工，从而避免了对工件的同心度/轴向摆差的质量的负面影响。

附图说明

下面将参考几个附图详细说明本发明的另外的优点和特征，其中：

图1示出了根据本发明的与机床啮合的装置的侧视图；

图2示出了根据本发明的整个装置的截面图；

图3示出了用于驱动机元件的致动装置的一细节视图；

图4示出了用于驱动机元件的致动装置的另一细节视图；

图5示出了用于驱动机元件的可替换附件的几个变型的细节图；

图6示出了在扩展实施方式中根据本发明的装置的截面图；以及

图7A、图7B、图7C示出了在扩展实施方式中根据本发明的装置中的夹紧过程的细节图。

具体实施方式

图1示出了具有夹在装置10中的上尖端33和下尖端23之间的工件32的装置的侧视图。此工件32的齿接件用机床31加工，所述机床31在这种情况下为磨削蜗杆。为此，在一个或更多个循环中机床31平行于工件32的轴向方向以不同的中心距移动因而生成或加工齿接件。

为了加工目的，用装载系统(未示出)或手动地将工件装载入装置10上，且通过降低上尖端33使工件32在上尖端和下尖端23之间夹在装置上。在其它轴向设置中，例如，整个装置10可水平设置。

在进一步过程中主动施加驱动机构件25之前，工件32最初在尖端23、33之间的中心。因此，在通过将驱动机构件25按压于工件32而完成牢固的夹带之前，实现了工件32的最好的同心度。

在图2中示出的装置的截面图中，说明了根据本发明的装置10的细节。装置10安装在机床工作台30上，所述机床工作台将旋转运动传递至装置10且因此传递至工件32。在这种情况下，截面图中示出装置10的三部分结构，其中，装置10由用于将装置10安装在机床工作台上的夹紧基体16、附件19和具有可替换的下尖端23的装置10的上部分21。

在夹紧基体16中提供容纳孔，其容纳弹簧15、27。能够借助调整构件13(在此为螺纹销)而改变不同强度的弹簧15、27的压力。当使用相同构造的弹簧15、27时，其也可有区别地预张紧，从而保证正确的夹紧过程。通过移位调整构件13，其借助按压板14限定弹簧15、27的安装空间，且因此能够改变弹簧15、27的压力。弹簧15、27反过来借助驱动机17、26作用于驱动机构件25或拉紧螺栓11上的臂20之一。两个驱动机17和26各自通过安装在附件19中的杠杆连接。

拉紧螺栓11作用于致动螺栓22，其借助于倾斜面和夹紧构件24将驱动机构件25固定在其位置。

参考图3和图4的细节图，现在可解释装置10的操作模式。在夹紧过程中，工件32最初容置在尖端23和对置尖端33之间，因此其同心地对准。

为了将驱动机构件25施加于下工件端面，现在由外部装置将拉紧螺栓11向下拉。在拉紧螺栓11处的臂20同样地向下按压弹簧承载的驱动机17。借助杠杆18，此时驱动机26被致动且因此将驱动机构件25向上移动，凭借其驱动机构件附接至工件32的端面或以相应的弹簧力按压入工件32的表面。弹簧27的弹簧力须设计并调整为与期望的穿透深度和其所需的表面压力相应。借助于牵引杆11，夹紧构件24同时也在驱动机构件25的方向上移动并将其夹紧就位。三个臂20各自在这些图中示出，但是为了清楚地表示弹簧15、27，驱动机17、26，杠杆18和驱动机构件25等，下面省略各臂20。

由于某些过程须借助牵引杆的各位置而相继引发，其路径和驱动机构件25抵靠工件32的时刻须调整至驱动机17、26被夹紧的位置。为此，驱动机构件25能够相对于驱动机26改变位置。为此，在此示例中在驱动机中提供螺纹以精密调整。

然而，借助于驱动机构件25的上端面处的附件也能够实施适配。将参考图5中的示例示出具体实施方式。除了长度适配，这些附件28a至28d也提供了用于安装针对工件接触表面的不同支撑表面29的可行性。取决于工件材料的拉伸强度并取决于工件32容许的最大压痕深度，这能够借助支撑表面的尺寸和形状来改变。支撑表面的尺寸决定了表面压力且借助诸如凹槽、点、切刃、菱形或方格图案，工件中的压痕能够根据需要适配。

在硬化的工件32中，例如，端面涂覆有硬质材料(例如，金刚钻或CBN(立方氮化硼))的附件也能够传递必要的夹带力。

通过附件的相应设计，也能提供用于可商购的部件的容置件。例如，具有合适表面形状的可转位的插入物，例如示出的方形板28b。这些可替换的构件(分离的)因此能够以简单且廉价的方式在此使用。

然而，当然，驱动机构件25的端面也能够相应地直接设计，无需任何特殊附件。

图6示出了根据本发明在扩展实施方式中的装置的截面图，在手动装载工件期间，不使用自动化装置的情况下，可优选使用该装置。此装置最好包括围绕尖端23同心地设置的支撑螺栓40，在手动装载期间，工件32能够最初近似居中附接于其上。朝向顶部，支撑螺栓40的移动路径由螺纹栓41限定，所述螺纹栓41旋拧在支撑螺栓40和在拉紧螺栓11处的臂44之间。弹簧42对应于工件重量设计。

图7A至图7C的细节图示出在扩展实施方式中的另外夹紧过程。

居中设置在装置中的下尖端23最初起到在工件附接时将工件32预置于中心的作用，工件以此中心附接至下尖端23。当工件32放置时，支撑螺栓40此时在工件的重量下借助压缩弹簧42被压缩，直到工件32恰好居中位于下尖端23上(也参见图7B)，其中其也被支撑螺栓40支撑。当上尖端33或上导引构件目前已负责工件的引导且能够避免工件32的倾斜，支撑螺栓40能从工件32缩回且驱动机构件25(可能和附件28a至28d一起用他们的支撑表面29)按压工件端面。为此，拉紧螺栓11借助外部装置(例如，液压缸)被向下拉。因此，借助臂44a，螺纹销41和支撑螺栓40此刻从工件端面缩回，且同时借助臂44b，驱动机17向下移动。这因此导致借助杠杆18和驱动机27，驱动机构件25按压工件端面。如已描述，只要存在足够的压力，驱动机构件25就会被相应地夹紧。