专利名称：用于把套爪固定到卡盘上的夹紧设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于把套爪构件固定到卡盘构件上的夹紧设备。
在本文中“套爪构件”的表述理解为一种带槽的夹紧套筒构件，具有一个锥形部分，其适于通过沿径向使套爪构件的夹爪受力向外或受力向内而夹紧物件，特别是夹紧要进行机加工的工件。例如，这种套爪构件用于车床，在车床上它们具有要拧到车床带螺纹的心轴上的内螺纹。
背景技术：
公知的常规套爪构件的一个基本缺点在于不论是它们围绕旋转轴线，即中心纵向轴线或者Z轴线的角位置，还是其在Z轴线的延伸部分方向上的位置，都不能，或者至少不能够相对于心轴的位置精确限定。在车床上机加工轴向对称的工件时，上述的缺点是次要的。然而，越来越经常地要借助于套爪构件把工件夹紧到不是车床的非轴向对称的机床上；在此情况下，不仅高度地希望精确地限定工件在X和Y方向上的位置，而且高度地希望希望限定工件在Z方向上的位置，即沿中心纵向轴线的延长线的位置，以及相对于绕Z轴线的角方位定位。
至今，为了以位置上良好限定的方式，即既沿X方向和Y方向也沿Z方向并且相对于围绕Z轴的角方位使用套爪构件，必须使用中间托架构件，套爪构件固定在所述中间托架构件上，并且所述中间托架构件设有定位和定心元件。该托架构件然后可被附接到设有与中间托架构件的元件配合的定位或定心元件的对应的卡盘构件上。
专利公告FR-A-2,694,222披露了一种钻机卡盘，包括刀具保持构件，优选地为管状套筒构件的形状；可以连接到刀具保持构件上的盘形构件，和适于由通过机器转动以旋转上述盘状构件的装置。从而，设计成带有封闭的端部并且接合所述盘形构件的中空旋转元件的刀具保持构件包括两个轴向对齐的部分，其中一个起容纳钻头的作用，另一个起容纳用于在上述的钻头造的孔内攻出螺纹的丝锥的作用。该专利没有披露用于在X方向和Y方向上精确定位的信息基础。也没有披露任何对实现在Z方向上精确定位工件的建议。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于直接地、方便地和快速地并且以沿X方向、Y方向和Z方向并且相对于围绕Z轴的角方位良好确定的位置把套爪构件固定到卡盘构件上的夹紧设备。
该目的和其它目的通过一种夹紧设备来实现，所述夹紧设备包括具有适于夹紧地固定套爪构件的夹紧装置的卡盘构件，和适于被固定到所述卡盘构件上并且具有用于对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置的第一定心装置的套爪构件。
所述卡盘构件设有用于对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置的并且与所述套爪构件的所述第一定心装置相配合的第二定心装置。
所述套爪构件的所述第一定心装置包括多个位于面向所述卡盘构件的所述套爪构件的后侧的第一定心元件，所述卡盘构件的第二定心装置包括多个在尺寸和位置上对应于所述套爪构件的所述多个第一定心元件的第二定心元件，并且所述第二定心元件适于在将所述套爪构件固定到所述卡盘构件上后接合所述套爪构件的所述第一定心元件，以至少在X和Y方向上对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置。
所述套爪构件设有适于由所述卡盘构件的所述夹紧装置接合以将所述套爪构件夹紧地固定到所述卡盘构件上的推力表面，或者套爪构件包括设有适于由卡盘构件的夹紧装置接合以把套爪构件夹紧地固定到卡盘构件上的推力表面的夹紧栓。
下面，参照附图进一步对根据本发明的夹紧设备的实施方式进行描述，其中图1示出了包括一个卡盘构件和一个套爪构件的夹紧设备的分解视图；图2示出了套爪构件的底视透视图；图3示出了卡盘构件和附接到其上的套爪构件的局部纵向剖面图；图4示出了夹紧设备的另一种实施方式的透视图；
图5示出了根据图4的夹紧设备的纵剖视图；和图6示出了设有夹紧栓(clamping stud)的套爪构件。
具体实施例方式
图1示出夹紧设备10的分解视图，夹紧设备10包括卡盘构件1、适于夹紧地固定到卡盘构件1上的套爪构件2、和作用栓3。同时构成纵向中心轴线的设备的Z轴线，由附图标记46标明。尽管在图1中单独示出了作用栓3，但是作用栓3一般地构成卡盘构件1的一个内在固有部分。
卡盘构件1设有环形突起11。在突起11的顶部正面上设置有四个定心凸起部12a、12b、12c和12d。这四个定心凸起部12a、12b、12c和12d沿突起11的顶部正面的圆周均匀地分布。第一Z轴支靠表面(restsurface)13a位于定心凸起部12a和12b之间，第二Z轴支靠表面13b位于定心凸起部12b和12c之间，第三Z轴支靠表面13c位于定心凸起部12c和12d在之间，并且第四Z轴支靠表面13d位于定心凸起部12d和12a在之间。所有四个Z轴支靠表面13a、13b、13c和13d在突起11的顶部正面上方稍微高出。Z轴支靠表面13b的中心设有一个高出Z轴支靠表面13b上方的分度销14。
突起11由环形的滚珠护圈16环绕，所述环形的滚珠护圈16适于容纳多个沿环状空间分布的夹紧滚珠17并且设有外螺纹。夹紧滚珠17安放在滚珠护圈16的孔18中。拧到环形的滚珠护圈16的外螺纹上的是活接头螺母19，具有适于径向移动夹紧滚珠17的内部锥形推力表面20。活接头螺母19的顶部设有密封唇8，靠在滚珠护圈16的外侧。滚珠护圈16借助于螺丝15被附接到底板21上。底板21本身设有固定装置(未示出)以附接到适当地设计的设置在所述夹紧设备10要进行附接的机床上的保持装置上。
作用栓3要位于卡盘构件1的内部并且轴向可移动，即沿轴线46在Z方向上移动。作用栓3的移动优选以气动方式进行。作用栓3的前部设有锥形的推力表面4，适于径向地扩张套爪构件2，如下文中更加详细地描述。
套爪构件2，如图1中局部剖面图所示，具有基本上中空的圆柱形状。套爪构件2的前部设有槽25a、25b，把套爪构件2的前部23分成径向地可扩张和可收缩的夹爪24a、24b、24c和24d。从而该实施方式的套爪构件2总共包括四个槽和四个夹爪。可以理解套爪构件2可以设有更少的例如三个、或更多的例如六个或者八个夹爪。套爪构件2的前部23设有中心孔26，其直径对应于要用在特定的套爪构件2上的刀具的轴的直径。
套爪构件2的背侧设有环形的肩台28，在所述肩台的底部具有环形的前端面31。该环形的前端面31构成当套爪构件2附接到卡盘构件1上时的Z轴止动构件。肩台28的顶侧设有倾斜的推力表面29。套爪构件2插进卡盘构件后，夹紧滚珠17接合倾斜的推力表面29以将套爪构件2固定到卡盘构件1上。
套爪构件2的下部前端面31设有定心沟槽30a、30b，其在位置和形状上对应于定心凸起部12a、12b、12c和12d，并且用作关于卡盘构件1在X和Y方向上以及关于绕Z轴的角位置定位套爪构件2。应当注意，套爪构件2设有总共四个定心沟槽30；然而，在图1的图示中，仅可看到其中的两个，即沟槽30a和30b。此外，套爪构件2的环形的前端面31设有一个适于容纳设置在卡盘构件1上的分度销14的分度孔，所述分度孔在图1中也看不到。轴部32构成套爪构件2的中心部分并且连接套爪构件2的前部23和肩台28。
套爪构件2的前部23设有一个位于其内侧的锥形变窄的凹口34。该凹口34在轴部32内从套爪构件2的前部23的内侧延伸至孔26处。该凹口34由突出的、锥形地展宽的壁部35a、35b限定。壁部35a、35b由套爪构件2的前部23中的槽25a、25b细分。从而总共有四个由上述的槽25a、25b相互分隔开的壁部。一将作用栓3推入凹口34中，夹爪24a、24b、24c(还有图1中没有示出的第四夹爪)就径向受力分开。
应当理解，定心沟槽和定心凸起部的构型可以倒置，换言之，定心凸起部可以设在套爪构件2上而定心沟槽可以设在卡盘构件1上。
图2示出套爪构件2的底部透视图。在该图中，特别示出了四个定心沟槽30a、30b、30c和30d被机加工到肩台28的远离套爪构件2的前部23的前端面31中，并且肩台28设有适于接合卡盘构件1的夹紧滚珠17的推力表面29。此外，可以清楚地看到适于容纳分度销14的分度孔33，分度销14与分度孔33的配合使得能够大致地确定套爪构件2围绕Z轴线的位置并且只要确定围绕Z轴线的大致角位置，就能确保把套爪构件2正确地附接到卡盘构件1上。
位于定心沟槽30a、30b、30c、30d之间的套爪构件2的后前端面31的环形表面部分在把套爪构件2夹紧到卡盘构件1上时构成套爪构件2的Z基准面。由于，从轴向上看，定心沟槽30a、30b、30c、30d在推力表面29的区域中被机加工在套爪构件2的肩台28内的事实，还由于套爪构件2借助于多个沿环形空间布置的夹紧滚珠沿Z方向被固定在该推力表面29处的事实，套爪构件2可以以在所有的三个轴和角方位方面都非常良好地定位的方式固定到卡盘构件1上，并且可以承受非常高的力，特别地还沿径向方向承受非常高的力。
图3示出了卡盘构件1和附接到其上的套爪构件2的局部纵向剖面图。套爪构件2借用于接合设置在肩台28上的推力表面29的夹紧滚珠17固定到卡盘构件1上。夹紧滚珠17被活接头螺母19的推力表面20径向地向内压，后者已经手动地旋转到其如图3中所示的工作位置。由于夹紧滚珠17被推靠在套爪构件2的肩台28的推力表面29上这一事实，套爪构件2沿Z方向被压靠在卡盘构件1上。设置用于使套爪构件2的夹爪24径向受力分开的作用栓3如图3所示处于其上部工作位置。当作用栓3被向上推时，其锥形推力表面4分别接合凹口34的壁部和锥形展宽的壁部35a、35b，结果是，套爪构件2的夹爪24a、24b、24c(还有图3中没有示出的24d)受力沿径向分开。
这种夹紧设备10特别适用于固定通过径向地使其夹爪受力分开而附接到套爪构件2上的工件或者刀具。要附接到套爪构件2上的中空的工件(未示出)被推到套爪构件上面，从而通过径向地使夹爪受力分开沿套爪构件2的周边固定所述工件。由此，套爪构件2的轮廓优选地适于配合要固定到卡盘构件1上的工件中的凹口的内轮廓。另一种可能性是提供一个可以附接到工件上并且具有与套爪构件2的轮廓匹配的中空部的适配器；也可以使工件自身匹配套爪构件2的轮廓。
只要一把作用栓3推进套爪构件2的凹口34中，工件就被固定到套爪构件2上了。拉回作用栓3后，可以从套爪构件2上拆卸掉工件，这是由于夹爪24弹性地回复到其未加载的初始位置了。
基本上，在将套爪构件2附接到卡盘构件1上后，卡盘构件1的四个定心凸起部12a、12b、12c和12d进入套爪构件1的四个定心沟槽30a、30b、30c和30d中。从而，对卡盘构件1沿X和Y方向以及对其围绕Z轴线的角取向定位套爪构件2。套爪构件2的定心沟槽30a、30b、30c和30d的尺度匹配卡盘构件1的定心凸起部12a、12b、12c和12d的尺寸，使得卡盘构件1的定心凸起部12a、12b、12c和12d进入套爪构件2的定心沟槽30a、30b、30c和30d到这样一种程度即套爪构件2被宽松地放置在卡盘构件1上，在卡盘构件1的Z轴支靠表面13a、13b、13c和13d与套爪构件2的环形的前端面31之间留有宽度在0.01至0.1mm范围内的间隙。在上紧活接头螺母19后，由于卡盘构件1的定心凸起部12a、12b、12c和12d更深地进入套爪构件2的定心沟槽30a、30b、30c和30d中，即增加深度为上述间隙的宽度，该间隙消失。由此利用了材料、通常是钢的固有弹性，就套爪构件2的定心沟槽30a、30b、30c和30d而言略微得到展宽。这种形变发生在材料的弹性范围内；结果是可避免定心元件沿Z方向的弹性。活接头螺母上紧后，套爪构件2以其环形的前端面31靠在支靠表面13a、13b、13c、13d上起到Z轴基准面的作用；从而套爪构件2相对于卡盘构件1的位置也被准确地限定在X方向上。
图4示出夹紧设备的另一种实施方式的透视图。套爪构件2a设有一个用于固定相应的工件39的椭圆形凹口37。凹口37的底部38构成工件39的Z基准面。在本实例中，工件37不是通过径向地挤开套爪构件2a的夹爪而固定到套爪构件2a上的，而是通过径向地压入后者而进行固定的。这样的径向压入夹爪通过具有不同的设计结构的作用栓3a实现，如下面将参照图5进一步说明地那样。
图5示出了根据图4的夹紧设备的纵剖视图。图中清楚可见的是作用栓3a。代替锥形推力表面，作用栓3a设有凹口36，其内侧形状基本上对应于界定套爪构件2a中的凹口34的壁部35a、35b的轮廓。当向上推作用栓3a时，作用栓3a的凹口36的内侧接合锥形壁部35a、35b的外侧，结果是向内压迫夹爪，从而把工件39夹紧在套爪构件2a中。
图6示出套爪构件2的另一种实施方式。套爪构件2设有夹紧栓41，用于拉入套爪构件2并将其固定在卡盘构件1上。夹紧栓41的下端设有周向肩台42，具有可以被卡盘构件1的夹紧滚珠17接合的有斜面的推力表面43。应理解，卡盘构件1必须与设有夹紧栓41的套爪构件2相匹配。特别是，卡盘构件1的夹紧滚珠17必须位于更靠下的地方。优选地，夹紧栓41具有中空的圆柱形形状；从而可以提供延伸穿过夹紧栓41并且用于使夹爪受力分开或者向内压迫夹爪的作用栓。
根据本发明的主线设计的套爪构件2可以直接、简单、快速并且以良好确定的位置固定到卡盘构件1上。
设置必须手动拧上以固定套爪构件2的活接头螺母19的优点是夹紧设备10具有非常紧凑的结构，并且可以具有成本效率的方式进行制造。代替可手动施加的用于固定套爪构件的活接头螺母，卡盘构件1可以设有一个弹簧加载的、气动地或者液压可移动的夹紧活塞，其内侧包括一个锥形收窄的推力表面用于径向地移动夹紧滚珠。如果使用没有夹紧栓的套爪构件，那么可以一种非常紧凑的方式设计整个夹紧设备。
权利要求
1.一种夹紧设备，包括具有适于夹紧地固定套爪构件的夹紧装置的卡盘构件，和适于被固定到所述卡盘构件上并且具有用于对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置的第一定心装置的套爪构件，其特征在于，所述卡盘构件具有用于对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置的并且与所述套爪构件的所述第一定心装置相配合的第二定心装置，由此所述套爪构件的所述第一定心装置包括多个位于面向所述卡盘构件的所述套爪构件的后侧的第一定心元件，所述卡盘构件的第二定心装置包括多个在尺寸和位置上对应于所述套爪构件的所述多个第一定心元件的第二定心元件，并且所述第二定心元件适于在将所述套爪构件固定到所述卡盘构件上后接合所述套爪构件的所述第一定心元件，以至少在X和Y方向上对正所述套爪构件相对于所述卡盘构件的位置；并且所述套爪构件或者被固定到所述套爪构件上的夹紧栓设有适于由所述卡盘构件的所述夹紧装置接合以将所述套爪构件夹紧地固定到所述卡盘构件上的推力表面。
2.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述套爪构件设有包括所述多个第一定心元件的周部肩台。
3.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述推力表面被设置在所述套爪构件的所述周部肩台上。
4.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述推力表面被设置在所述套爪构件的所述夹紧栓上。
5.根据权利要求1和2所述的夹紧设备，其特征在于，所述第一定心元件位于远离所述套爪构件的前部的所述周部肩台的背表面上，其中所述第一定心元件之间的所述背表面的表面区域适于在所述套爪构件被固定到所述卡盘构件上时构成限定所述套爪构件的Z-位置的Z基准表面部分。
6.根据权利要求5所述的夹紧设备，其特征在于，所述第一定心元件包括至少三个沿环形空间布置并且沿所述环形空间均匀分布的定心沟槽，用于相对于所述卡盘构件在X方向和Y方向上以及相对于其角度方位定位所述套爪构件。
7.根据权利要求5所述的夹紧设备，其特征在于，所述第一定心元件包括至少三个沿环形空间布置并且沿所述环形空间均匀分布的定心凸起部，用于相对于所述卡盘构件在X方向和Y方向上以及相对于其角度方位定位所述套爪构件。
8.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述卡盘构件包括至少三个所述第二定心元件，所述第二定心元件在尺寸和位置方面对应于所述套爪构件的所述第一定心元件，所述卡盘构件进一步包括夹紧装置，所述夹紧装置设有多个夹紧滚珠，用于把所述套爪构件夹紧地固定到所述卡盘构件上。
9.根据权利要求8所述的夹紧设备，其特征在于，所述夹紧装置还包括活接头螺母，其内侧具有锥形收窄的推力表面，适于在上紧所述活接头螺母后径向地移动所述夹紧滚珠。
10.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述套爪构件的前部的后侧设有由径向延伸的槽细分出的锥形收窄的凹口，在此设在所述卡盘构件上的作用栓适于推进到所述套爪构件的所述前部的所述锥形收窄的凹口中，以径向地扩张所述套爪构件。
11.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述套爪构件的前部的后侧设有由突起的、锥形展宽的壁部界定的，并由径向延伸的槽细分出的凹口，在此设在所述卡盘构件上且在其前端面上具有凹口的作用栓适于被推到所述套爪构件的所述前部的所述锥形展宽的壁部上，以径向地收缩所述套爪构件。
12.根据权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述套爪构件设有一个分度孔，用于在将其插入所述卡盘构件后确定其围绕Z轴线的大致角方位。
全文摘要
夹紧设备，包括卡盘构件和要夹紧地固定于其上的套爪构件。所述套爪构件在其后侧包括周部肩台。该肩台的顶侧设有推力表面，适于接合卡盘构件的径向可移动的夹紧滚珠。肩台的底侧设有四个定心沟槽，其在尺寸和位置上对应于设在卡盘构件中的四个定心凸起部并且与之配合。在把套爪构件夹紧到卡盘构件上后，借助于接合套爪构件的定心沟槽的卡盘构件上的定心凸起部，在X方向上和Y方向上以及相对于围绕Z轴线的角方位定位套爪构件。为了限定套爪构件在Z方向上的精确位置，套爪构件设有环形后表面，适于在把套爪构件夹紧到卡盘构件上后支靠在卡盘构件的Z基准表面部分上。
文档编号B23B31/107GK1693018SQ200510069698
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月8日 优先权日2004年5月4日
发明者D·克拉默 申请人:厄罗瓦公司