工件或工具用的夾具的製作方法
2023-07-17 13:19:31
專利名稱：工件或工具用的夾具的製作方法
技術領域：
本發明涉及工件或工具用的夾具，在其外表面中制有多個基本上為平面側面的槽，其在外表面上構成的各對置邊緣間具有預定的距離。這樣的夾具用來將例如待加工的工件夾緊到加工工具機，如電火花加工工具機的卡盤上。
由按照DE-A-3003756的電極夾持裝置已知另一種夾具在卡盤上的定位方式，其中從卡盤上軸向凸出的截錐形銷插入夾具中的稜形槽內。由於槽和銷均沒有中間的軸向彈性的元件，在夾緊時常常很大的軸向夾緊力容易導致槽側面或銷上的稜面的永久變形，這降低夾具在卡盤上的定位的重複精度。
在文件EP1068919A1中描述了一種用於將工件定位夾緊在加工工具機的加工區域的裝置，其具有一卡盤和一工具架。當工具架為準備夾緊所設的臺階形凹槽套在配置有定心銷的卡盤上而只剩留百分之幾毫米的中間間隙時，定心銷貼緊到凹槽的內臺階上。在隨後的夾緊過程中定心銷使臺階彈性變形。工具架在鬆開與夾緊之間在通常為幾千牛的夾緊力作用下通過卡盤的只百分之幾毫米的行程決定了在該夾緊裝置中的高的費用。
文件US-A-5791803中描述的工具夾具雖然在製造方面很經濟，但其沒有槽，從而其不可能用於所述文件EP-B-255042記載的夾緊裝置中。
為此，在開頭所述的夾具中按照本發明規定夾具至少在可彈性變形的邊緣區域由燒結的材料構成。因此邊緣相對於夾緊壓力的彈性由於燒結的材料而達到，其一方面排除在夾緊時邊緣或稜面的任何塑性變形而另一方面還確保夾具相對於卡盤的定位的特別好的重複精度。這樣的夾具可用較低的成本製造，具有高的定位的重複精度、足夠的強度和長的使用壽命。其中卡盤可以在夾具上產生約4000至約8000N的夾緊力。
如果夾具完全由燒結的材料構成，本發明合適地可以用這樣的方式來實現，即，在表面區域，特別是在夾具的槽邊緣採用第一種燒結細粒而對夾具芯部採用另一第二種燒結細粒。在發明的一個實施形式中，在夾具的平面表面上切出開頭所述的徑向槽。較堅固的外面的槽邊緣在通常的夾緊力作用下由於位於其下面的較軟的燒結材料而可以軸向彈性下沉。這樣的夾具因此可以成功地用於由所述文件EP-B-255042已知的夾緊裝置的範圍內。本發明的夾具不僅可以用較低的成本製造，而且由於重量較小，相對於全工具鋼製成的夾具來說，還能使夾緊力降低。
本發明還有其他有利的實施形式。這樣，燒結的材料可以具有封閉的並在夾緊壓力作用下可變形的細孔。或者，燒結的材料的細粒在夾緊壓力作用下可彈性變形。此外可以證明採用具有多個不同顆粒形式的燒結材料是合適的，必要時在其下面還可設置非金屬細粒。此外，燒結的材料的優點是可以由多個分別不同的顆粒形式的層構成。此外，可以證明合適的是，為燒結的材料提供非各向同性的彈性並在必要時還提供減振的性能。
對本發明的完全由燒結材料構成的夾具的結構來說，對於特殊應用場合，證明合適的是，在每一槽的兩側設有一平行於該槽延伸的溝槽。或者，考慮採取這樣的結構在每一外面的槽邊緣附近在燒結材料中補加地制出一個或更多個平行於槽邊緣的盲孔。
此外，本發明的一些有利的實施形式說明於從屬權利要求中。
未示出配合於夾具1、固定到工具機上的卡盤，從卡盤上軸向凸出用於每一槽的各個稜銷。每一稜銷具有一對對置的稜面，其中稜銷20的一個稜面用22標記並示於圖2中。每一槽的寬度這樣確定，即，為了使夾具1相對於卡盤定位於平行於平面外面的x-y平面內，分別將一稜銷，例如稜銷20插入四個槽12、13、14或15中的一個中，直到其稜面22貼緊到一所述邊緣上為止。圖2示出稜銷20插入槽12中並且其中稜面22靠在其邊緣18上。未示出的是，與稜銷20上的稜面22對置的稜面基本上同時靠在槽12的邊緣16上。在用來定位夾具的稜銷20進入槽12中時，其餘的三個稜銷按一種方式插入其他的槽13、14和15中，如藉助稜銷20所說明過的那樣。顯然。每一槽具有用於定位和夾緊的足夠的深度，以免稜銷撞到槽底上。
按照本發明，夾具1至少在槽12、13、14和15的邊緣16、18、11、17、6、7、8、9的區域中由燒結的材料構成，其具有球狀的、表面半融合的燒結細粒，其中有一些用32、33、34、35和36標記。在各細粒之間包圍一些封閉的細孔，如由圖2可看出的。如果為了準備夾緊，夾具1定位在卡盤上，則如所述，稜銷的稜面首先貼緊到邊緣上。如果此時藉助於夾緊裝置(以文件EP255042所描述的球形鎖定裝置為例)將夾具和卡盤結合在一起，則稜銷將燒結的材料在其各邊緣壓縮到其彈性變形，如圖3中作為實例的稜銷20和邊緣18所示。在各邊緣上的壓力的作用下，細孔和/或用於夾具的燒結材料的細粒產生彈性變形，此時各邊緣例如邊緣18向內和向下微小地運動。在通過夾緊裝置將夾具1從卡盤上脫開後，夾具在其邊緣的區域中又具有初始的形狀(圖2)。
可用於製造夾具1的燒結的材料之彈性模量處於約80,000MP和180,000MP(兆帕)之間並因此只為工具鋼的約205,000MP的彈性模量的約40％至約85％。利用燒結材料達到了很好的結果，其彈性模量低於工具鋼的彈性模量約15％。
按照圖4和5的夾具50完全由燒結的材料構成，其具有基本上如夾具1同樣的外形。補加的是在夾具50的四個交叉設置的槽中的每一個的兩側平行於各邊緣延伸的溝槽，其基本上為半圓形槽截面，從夾具50的外面53起在夾具50的材料中壓凹到這樣的距離，即，使相鄰的各邊緣達到較大彈性壓縮性。這樣的情況以槽55為例在圖4和5中示出，沿兩側形成平行於邊緣54、56的各一個溝槽51或52。在所示實例中，溝槽51、52在離邊緣54、56的一定距離處延伸，該距離大致相當於溝槽的寬度。溝槽的寬度及其到相鄰邊緣的距離只按在夾緊過程中要求的邊緣54、56的彈性來確定。
按照圖6和7的夾具40再次由統一的燒結的材料構成，其外形基本上相同於夾具1的外形。補加的是，在本發明的該實施例中代替溝槽在每一槽的兩側從夾具40的上面44起在夾具40的燒結材料中制出各一排盲孔。盲孔的設置和深度以槽42為例在圖6和7中示出。在夾具40中沿軸向方向壓出兩圓柱形盲孔47、48或57、58。它們調整相鄰槽邊緣41、43的彈性性能。盲孔47、48和57、58分別接連地平行於槽邊緣41、43設置。盲孔的深度大致相當於槽42的深度，在所示實例中其稍淺一些。
圖8中以剖面示出的夾具30具有如夾具1相同的外形。其由兩種不同的燒結材料構成。夾具30的主體材料由第一種燒結材料細粒構成，其在燒結後形成較硬的材料。在槽26的邊緣27、29的區域中平行於夾具30的上面39沿每一槽的全長的材料被除去到一定深度，該深度在所示實施例中大致相當於槽26的寬度。這些凹槽填滿另一種材料，其由第二種燒結材料細粒構成，其在燒結後形成一比上述材料較軟的材料。這樣的背襯37、38提高槽26的邊緣在夾緊時的彈性並起減振的作用。
最後，圖9以剖面示出夾具60的實例形式，其外形與夾具1的外形相同。其由兩種不同的燒結材料構成。一鄰接上面62的區域64，其沿整個上面62延伸，由較硬的燒結材料構成。其具有平面的上面，其可以用作未示出的工具機，特別是電火花加工工具機的卡盤的Z-基準面。區域64按照夾具1的四個部分2、3、4和5同樣分成四個部分，它們通過四個交叉地設置的槽相互分離。其還具有槽65的邊緣66、68以及其他三個槽的邊緣。夾具60的其餘的主體部分包括槽的內部部分由較軟的燒結材料構成，其更易於加工並具有阻尼作用。待加工的工件或工具可以固定到其下面69上。
較軟的燒結材料可以由燒結的鋁細粒或銅細粒構成，而較硬的材料可以由燒結的鋼細粒製成。此外，本發明不限於直角橫截面的槽。人們也可以採用例如V形或空穴形橫截面的槽。
權利要求
1.工件或工具用的夾具，在其外表面(2，3，4，5；39；53；44；62)中制有多個基本上為平面側面的槽(12，13，14，15；26；42；55；65)，其在外表面上構成的各對置的邊緣(16，18，11，17，8，9；41，43；54，56)間具有預定的距離，其特徵在於，所述夾具至少在可彈性變形的邊緣區域內由燒結的材料構成。
2.按照權利要求1所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有封閉的、在壓力作用下可變形的細孔。
3.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料的細粒(32，33，34，35，36)在壓力作用下可彈性變形。
4.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有多個不同種類的燒結材料細粒。
5.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有由分別不同的顆粒形式構成的多個層。
6.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述槽由夾具的材料經塑性衝壓而成。
7.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有非各向同性的彈性。
8.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有部分的、在必要時配置的非金屬細粒。
9.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，所述燒結的材料具有減振性能。
10.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，在外槽邊緣的下方從所述燒結的材料中設置區域(37，38；47，48，57，58)。
11.按照權利要求10所述的夾具，其特徵在於，所述區域從槽邊緣(27，29)起基本上平行於夾具(30)外表面延伸。
12.按照權利要求10所述的夾具，其特徵在於，在所述燒結的材料中，在槽(42)的旁邊垂直於夾具(40)外表面(44)制出盲孔(47，48，57，58)。
13.按照權利要求12所述的夾具，其特徵在於，在每一槽旁邊的兩側設置多個盲孔。
14.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，在每一槽的兩側各有一個平行於槽延伸的溝槽(51，52)。
15.按照上述權利要求之一項所述的夾具，其特徵在於，該夾具整個地由燒結的材料構成。
全文摘要
本發明涉及一種工件或工具用的夾具，在其外表面(2，3，4，5；39；53；44；62)中制有多個基本上為平面側面的槽(12，13，14，15；26；42；55；65)，其在外表面上構成的各對置的邊緣(16，18，11，17，8，9；41，43；54，56)間具有預定的距離，其特徵在於，所述夾具至少在可彈性變形的邊緣區域內由燒結的材料構成。按照本發明的這種夾具適用於工具機的夾緊裝置中，並可低成本製造。
文檔編號B23H7/26GK1390680SQ0212277
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月11日 優先權日2001年6月11日
發明者哈康·努德奎斯特, 克裡斯特·莫德林 申請人:3R系統國際有限公司