改进的用于车削机器的主轴内衬部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改进的用于在车削机器、特别是数控车床的空心主轴内使用的内衬和/或其部件(支承构件)。
【背景技术】
[0002]车削机器、例如车床广泛用于由各种形状(横截面)的工件来制造零件。现代数控机床允许快速和自动地制造机加工零件。通常进给这种工件通过空心主轴，该空心主轴与相关联的车床卡盘一起旋转、并且定位在卡盘后方。这允许旋转工件通过卡盘朝向车床切削刀具逐步地(间歇地)前进。当机器被用于切削具有仅略小于主轴内径的直径的工件时，工件部分地由主轴支承。然而，如果工件的直径明显小于主轴的内径，则工件可以沿主轴的长度基本无支承并且可能承受由于离心力而造成的弯曲，从而造成工件的无支承长度的振荡和/或振动(具有噪声)。这使得难以正确地机加工并且难以满足公差要求。能够在非常高的RPM速率(典型地5000-10000RPM)下操作的现代机床可能不利地不得不以低于优选的速度运行以避免这种问题。
[0003]这种操作期间的充分支承和机加工车削机器中的工件的问题已通过使用主轴内衬(也被称为填充管或减少管)得以解决，所述主轴内衬广泛用于支承机器主轴中的工件。主轴内衬的构造典型地为管状、通常包括一系列连接管道部段和凸缘，该一系列连接管道部段和凸缘所具有的外径的尺寸用于紧密地滑动配合在机器主轴内。典型地，该一系列连接管道部段和凸缘具有这样的部分:该部分所具有的内径的尺寸能够为工件提供相当紧密的(0.3至0.6mm内)的配合，以保证即使材料的横截面弯曲或偏离轨道的话材料仍然能够行进通过主轴内衬/减小管/套管。使间隙减小到0.3mm以下需要使用被制成更紧密公差的直径和直线度的相对昂贵的、研磨/光滑(bright)工件材料。
[0004]即使具有这种内衬，工件的振动仍然可能由于工件未被均匀支承而造成问题；例如，小直径工件典型地弯曲和振荡到主轴内衬减小管/套管的边界；对主轴内衬造成损坏、还导致工件材料由于损坏而被废弃。整个工件的振动由于材料的直径/长度增加(因此包含材料质量的增加)而更成为问题。典型地通过限制机加工速度来减少所有的这些问题；然而，这不利地影响达到制造公差要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供改进的支承车削机器、特别是数控机床的空心主轴内的工件的装置。另一个目的是提供紧密地夹紧和支承较小的工件的主轴内衬。本发明可以形成这种主轴内衬的一部分；例如若干单元可以与中间管道部段连接以提供完整的主轴内衬或者若干单元可以定位(固定)在主轴孔口内。
[0006]在一个方面中，本发明包括:用于支承车削机器的空心主轴内的工件的装置，该装置包括:第一和第二盘/盘组件，该第一和第二盘/盘组件均具有尺寸基本相同、由中心开孔壁限定、被构造成接受工件的中心开孔；所述第一和第二盘被保持成并排(相邻)构造，使得所述中心开孔大体彼此对准；和被容纳在相邻的第一和第二盘之间的至少一个弹簧/弹性构件，所述至少一个弹簧/弹性构件在定位成邻近所述开孔壁的至少一部分的至少一对通道或凹槽内，使得该弹簧/弹性构件的一部分向内突出超过所述壁。
[0007]优选地，所述弹簧/弹性构件包括螺旋弹簧。
[0008]优选地，在使用中，所述至少一根弹簧的圆柱形侧壁的一部分抵靠所述工件，并且由此在所述工件、装置和空心主轴围绕所述空心主轴的轴线旋转期间牢固地支承所述工件。
[0009]优选地，该至少一根弹簧包括螺旋弹簧并且所述至少一根弹簧被保持在所述盘组件内，使得所述至少一根弹簧的纵向轴线与所述中心开孔的轴线垂直并且在使用中与车削机器的空心主轴的旋转轴线垂直。优选地，该至少一根弹簧仅包围所述中心开孔(A) —次。
[0010]所述凹槽的横截面可以成弓形。优选地，每个凹槽的横截面(沿径向)都至少部分地成弓形。所述凹槽还可以包括彼此平行的平面部分。
[0011]优选地，弓形横截面凹槽的半径超过(平均而言)弹簧的半径的距离处于0.05至0.1mm的范围内。在使用中，这有利地允许弹簧围绕其纵向轴线间歇地旋转并且由此有利于工件的轴向运动。优选地，弹簧/弹性构件的所述部分向内突出超过所述壁的距离(D)处于0.1至2mm之间、优选地处于0.2至Imm之间、并且最优选地处于0.3至0.7mm之间。这允许弹簧在壳体内略微变形并且由此抵靠工件并且同时由于弹簧材料的弹性而使工件向内偏置。因此，该工件可以被牢固地保持和支承；但是同时，可以通过选择具有适当尺寸和材料构造的弹簧来控制夹紧的紧密度。优选地，所述弹簧/弹性构件包括外径处于2至16mm的范围内、并且/或者节距处于I至4mm的范围内、并且/或者厚度处于0.5至2mm的范围内的至少一根螺旋弹簧。
[0012]中心开孔㈧的横截面可以是圆形、椭圆形、圆形、多边形、或“T形”等。优选地，存在围绕每个中心开孔(A)延伸的多对凹槽(22，24)，且具有中间断开。弹性构件可以是弹性非金属材料制成的尺寸合适的基本圆柱形插入件。
[0013]在另一个方面中，本发明的装置包括形成用于在车削机器的空心主轴内使用的主轴内衬的一部分的工件支承构件，该工件支承构件包括:盘/盘组件，该盘/盘组件的尺寸能够紧密地配合在空心主轴内、具有其尺寸能够接受工件的中心开孔(A);所述盘/盘组件保持至少一根螺旋弹簧定位成邻近开孔(A);当使用时，所述弹簧的轴线被保持成与所述工件的轴线垂直，使得至少一根弹簧的侧壁的一部分抵靠所述工件并且由此在所述工件围绕所述空心主轴的轴线与空心主轴一起旋转时牢固地支承所述工件。
[0014]在另一个方面中，本发明包括用于支承车削机器的空心主轴内的工件的装置，该装置包括:第一和第二盘/盘组件，该第一和第二盘/盘组件均具有尺寸基本相同、由中心开孔壁限定、被构造成接受工件的中心开孔；所述第一和第二盘被保持成并排(相邻)构造，使得所述中心开孔大体彼此对准；和被容纳在相邻的第一和第二盘之间、在定位成与所述开孔壁的边缘的至少一部分并排/邻接并且大体平行的至少一对通道或凹槽内的至少一根螺旋弹簧，使得所述弹簧(多根弹簧)的侧壁的较小侧部分向内突出超过所述壁。
[0015]在又一个方面中，本发明包括用于支承车削机器的空心主轴内的工件的装置，该装置包括:盘/盘组件，该盘/盘组件的尺寸能够紧密地配合在所述空心主轴内；所述盘具有中心开孔(A)，该中心开孔(A)的尺寸能够接受工件；并且还包括邻近所述开孔定位在所述盘内的凹入部/通道/凹槽中的至少一个弹性构件；使得在使用中，所述弹性构件(多个弹性构件)的一部分抵靠所述工件并且由此在围绕所述空心主轴的轴线旋转期间牢固地支承所述工件。优选地，弹性构件是螺旋弹簧并且优选地，所述弹簧的轴线被保持成与被插入到所述装置内的所述工件的轴线基本垂直。
[0016]本发明的上述方面中的任一个的盘组件可以包括开口环或多个大体弧形构件。
[0017]在本发明的上述方面中的任一个中，当至少一个弹簧/弹性构件是螺旋弹簧时，该至少一根弹簧/弹性构件可以具有被插入到该至少一根螺旋弹簧内并且沿该至少一根螺旋弹簧的轴线的额外构件；例如，诸如橡胶之类的弹性材料制成的尺寸合适的圆柱形插入件。这还可以有利地增大弹簧的弹性。备选地，圆柱形插入件可以是编织钢线等，并且在该情况下将用于加强螺旋弹簧，同时仍然允许其弯曲。
[0018]本发明还可以包括用于支承车削机器的空心主轴内的工件的主轴内衬:包括如上所述的装置。
【附图说明】
[0019]本发明由以下附图示出，在附图中:
[0020]图1是根据本发明的优选实施例的支承构件的剖面侧正视图；
[0021]图2是图1的支承构件的第一盘的端正视图；
[0022]图3示出了图1的上部部分，其中更详细地示出了弹簧壳体；
[0023]图4是根据本发明的第二实施例的支承构件第一盘的端视图；
[0024]图5是根据本发明的第三实施例的支承构件的剖视侧正视图；
[0025]图6是图5的支承构件的第一盘组件的端正视图(沿方向X-X’ )，该第一盘组件包括六根弹簧和三个盘部分；
[0026]图7示出了根据本发明的使用支承构件的完整主轴内衬；
[0027]图8是根据本发明的第四实施例的支承构件的剖视侧正视图；
[0028]图9是图8的支承构件的第一盘的端正视图，该支承构件包括八根弹簧；