用于稳定机床中的工件的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于稳定安装在机床中的工件的设备。进一步，本发明涉及一种机床，其包括用于稳定待由所述机床机加工的工件的设备。


背景技术：

2.机床特别是在切削用于航空航天部件的高性能合金时具有可靠和精确切削的重要性。然而，机加工用于航空航天应用的薄壁部件能够具有挑战性，因为在机加工期间，铣削切削力能够产生工件的偏转。另一问题是机加工中的振动。如果诸如涡轮机叶片的部件是薄的并且具有细长形状，则偏转和振动可以显著降低机加工部件的质量。偏转能够导致尺寸表面误差，并且振动甚至能够导致机加工零件的损坏。
3.在一些应用中，所述工件具有中空或至少部分中空主体。因此，在机加工期间因偏转和振动所致的损坏工件的风险甚至更高。如果待机加工工件未被最佳地支撑，则此叶片的表面质量急剧下降。
4.ep 2618961公开一种用于加工细长工件的设备。所述设备包括用于夹紧工件的第一端部的第一夹紧点和用于夹紧工件的第二端部的第二夹紧点。另外，提供固定中心架来支撑工件，并且所述固定中心架可沿着工件的纵向轴线移动。
5.然而，不在整个区域上支撑工件，并且可能无法抑制因切削力而在工件上产生的偏转。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用以稳定安装在机床中并且将由此机加工的工件的设备。本发明的另一个目的是提供一种用以支撑由具有阻尼功能的机床机加工的薄壁工件的设备。
7.根据本发明，这些目的通过独立权利要求的特征实现。另外，由从属权利要求和说明书得出其他有利实施例。
8.根据本发明，一种用于稳定工件，特别是安装在机床中的薄壁工件的设备包括基部以及远离所述基部的一个表面凸出的多个稳定元件。在一种变型中，提供分布成至少两行的至少十个稳定元件、优选地至少20个稳定元件。所述稳定元件包括缸和布置在其中的杆，并且所述杆可以被液压地驱动以沿所述稳定元件的轴向方向移动，使得可以使至少两个稳定元件的杆与工件的一个表面接触。所述基部由提供高机械稳定性的材料（例如aimgsi1mn）制成。所述基部具有细长主体。所述主体的长度优选地大于所述主体的高度。
9.通过机加工薄壁零件来获得例如涡轮机叶片，需要粗加工和精加工。为了铣削工件，将其沿水平方向在每一端部处夹紧在机床中，同时将铣刀安装在机床的主轴中以去除材料。在粗加工之后，已经去除大部分材料，并且工件通常具有带有非常薄壁的细长主体。在精加工期间，可以获得所期望轮廓表面。在此阶段中，必须将工件稳定地夹紧在机床中。然而，工件通常仅在两端处夹紧在机床中。如果工件非常薄，则作用在工件上的高切削力可
能使工件局部偏转。为了避免可能偏转，理想地，应该支撑工件的整个表面。
10.因此，用于稳定工件的设备可以例如放置在工件下方并且靠近于工件的一个表面以避免所述工件与所述设备之间的大距离。所述设备也在两端处由用于夹紧工件的夹紧装置或者由不同夹紧装置夹紧。稳定元件大致竖直地布置在基部的表面上，以便可沿稳定元件的轴向方向移动以到达工件的表面。稳定元件在机加工期间并不被锁定在一个位置中。稳定元件沿轴向方向的移动可以通过油的流动的摩擦力来阻尼局部振动。
11.在一个实施例中，当所述工件和所述设备安装在机床中时，稳定元件被液压地驱动并且被控制成使得所有稳定元件与工件的表面接触。当例如油的流体被供应到每一稳定元件时，所述杆被流体推动以从所述缸延伸出来。
12.在优选实施例中，所述稳定元件可以被气动地驱动以沿所述稳定元件的轴向方向移动。此功能使得所述杆能够被推回到位于缸的底部处的初始位置。例如，为了将所述设备和工件安装到机床中和/或从机床拆卸所述设备和工件，使杆保持在此初始位置处更便于处理。
13.如果从两侧支撑工件，则可以实现最佳稳定，因为在铣削过程期间可能产生作用在工件上的吸力。为了受益于此优点，在此优选实施例中，所述设备包括两个基部，即第一基部和第二基部。第一组所述多个稳定元件布置在第一基部上，并且第二组所述多个稳定元件布置在第二基部上。
14.当所述设备夹紧在机床中时，所述工件定位在两个基部和两组稳定元件之间。所述稳定元件被液压地驱动并且被控制成使得第一组稳定元件可以与工件的第一表面接触，并且第二组稳定元件可以与工件的第二表面接触。特别地，工件的第二表面在工件的第一表面的相对侧上。此外，第一组稳定元件和第二组稳定元件被液压地连接在一起。因此，供应到第一组稳定元件中的液压流体可以流入第二组稳定元件中并且反之亦然，以从两侧稳定工件。
15.如果稳定元件对称地分布在基部的表面上。则工件可以均匀地支撑在整个表面上。然而，稳定元件也可以以不规则方式布置以提供最佳支撑。例如，根据不同位置处的形状和重量变化，工件的某些区域比工件的其他区域需要更强支撑。
16.稳定元件包括缸和布置其中的活塞，所述活塞被液压地驱动以在缸中往复运动。
17.进一步，所述杆安装在活塞中，并且所述杆可以移动到其一端从缸伸出的位置中。优选地，所述杆和所述活塞形成在一个零件中。
18.为了确保阻尼并避免工件的一点处的高压，在杆的顶部上安装杆头，并且所述杆头由弹性材料制成，特别地盖具有球形状。
19.缸的内部被活塞分成上部室和下部室。为了进行液压驱动，特别是从缸的底部、通过提供在缸上的连接到下部室的入口将流体供应到每一稳定元件。此布置具有简单构造的优点。然而，流体也可以通过在缸的侧表面上、但是在活塞下方的入口供应到缸中。当所述流体被供应到缸的下部室中时，活塞和连接到其的杆被所述液体向上推动以沿轴向方向移动。所述入口被设计成当使稳定元件与工件的表面接触时节流从缸流出的液压流体，特别地，所述入口具有漏斗形状。比起所述入口的供应所述流体的侧面，所述入口在缸的下部室中的侧面具有更小直径。然而，所述流体可以在稳定元件之间流动以调整稳定元件的杆的位置，以补偿工件的偏转。
20.通风装置操作地连接到缸的上部室以迫使活塞移动到初始位置。当所述通风装置被启用时，空气可以从所述通风装置供应到所述上部室以迫使活塞移动到缸的底部。
21.对于某一应用、特别是机加工薄壁工件，有利的是，设计基部的具有弯曲形状，特别是具有与工件的表面类似的形状的顶部表面。在优选变型中，所述基部具有细长主体。
22.为了降低设备的总重量而不损害设备的机械稳定性，在基部的内部中形成凹部。另外，所述凹部提供用于容纳所有流体和空气供应回路的空间，以获得紧凑设计。
23.在一种变型中，所有稳定元件都具有相同尺寸，诸如杆的长度、缸的直径。在另一变型中，安装具有不同尺寸的稳定元件以适应工件的形状和在不同位置处作用在工件上的力。
24.自动夹紧元件附接在基部的与其上提供稳定元件的表面相对的表面上，以例如通过机器人将所述设备自动安装到机床中和/或从机床拆卸所述设备。
25.所述设备进一步包括两个从夹紧装置，其附接到基部的两个远侧端部，以用于将所述设备安装到机床中。所述从夹紧装置是气动夹紧系统、优选地零点夹紧系统。
26.本发明涉及一种机床，其包括用以将所述设备夹紧在机床中的主夹紧装置。用于供应液压流体的第一流体通道和用于供应空气的第二流体通道嵌入所述主夹紧装置中，并且所述主夹紧装置可以联接到所述设备的从夹紧装置。
27.在每一基部上，在基部的两端上提供两个从夹紧装置，以用于将所述设备夹紧到机床中。用于供应液压流体和气动流体的主入口嵌入所述从夹紧装置中。
28.在一种变型中，所述从夹紧装置和基部形成在一个零件中。
29.用于供应液压流体和气动流体的流体通道嵌入所述主夹紧装置中。所述设备通过0点夹紧连接器夹紧到主夹紧装置。通过将所述设备安装到机床中，通过从夹紧装置和主夹紧装置，主夹紧装置中的流体通道直接联接到嵌入从夹紧装置中的主入口。
30.进一步，供应到第一组稳定元件中的液压流体可以流入第二组稳定元件或者反之亦然，因为用于第一基部和第二基部的主入口可以通过主夹紧装置中的流体通道连接。
附图说明
31.在下文中将通过参考在附图中图示的上文简要描述的原理的具体实施例来提供对所述原理的更具体描述。这些附图图示本公开内容的示例性实施例，并且因此不被认为限制其范围。通过使用附图详细描述和解释本公开内容的原理，其中：图1图示用于支撑工件的设备；图2图示稳定元件的正视图；图3图示稳定元件的截面图；图4图示设备的一个实施例；并且图5图示安装在机床中的设备。
具体实施方式
32.图1图示用于稳定工件（其特别是安装在机床中的薄壁工件）的设备1。为对所述薄壁工件进行机加工，必须将其稳定地夹紧在机床中。所述设备包括基部10以及固定地安装在所述基部的顶部表面上的多个稳定元件10。在此实施例中，所述基部具有细长主体和弯
曲顶部表面以使得形状适于工件。通过此方式，竖直于工件的表面的支撑力可以由稳定元件作用。在基部的顶部表面上，提供多个孔4，并且每一孔接收一个稳定元件。为了容纳用于将液压和气动流体供应到稳定元件中的组件，所述基部被设计成是至少部分中空的。
33.在此实施例中，稳定元件提供成三行。在每一行上，提供多于四个稳定元件，以便能够稳定具有相对较大表面的工件。图1示出所有稳定元件都具有相同尺寸的示例。
34.在图2和图3中详细示出稳定元件的结构。图3是沿着a-a线的截面图。每一稳定元件包括缸11和活塞12。所述缸具有管状形状和形成在一个零件中的两个部分。下部部分是用于通过固定装置将缸稳定地安装在设备的基部上的缸基部11a。上部部分11b是用以在其中容纳活塞并且向上竖立在基部30上的缸主体。形成在一个集成零件中的活塞12和杆13布置在缸主体的内部的中空空间中，以便能够沿缸的轴向方向移动。所述活塞和杆形成在一个单个零件中，但是具有不同直径。活塞的直径被设计成对应于缸的内直径。活塞引导环17和活塞密封装置16提供在活塞上。所述活塞引导环用于避免活塞与缸的内表面之间的机械接触，并且减少侧向力。在缸的内部的上部部分上，缸盖20固定地安装在缸的内表面上以在缸中形成封闭内部空间。所述杆从缸盖的中间的通孔凸出。杆引导环22和杆密封装置21布置在形成在缸盖的内表面上的凹部中。具有球形状的杆头14安装在所述杆的顶部上以便与被机加工的工件直接接触。所述杆头可以由弹性材料制成。入口开口15提供在缸基部上以用于将液压流体供应到缸的内部中，以使得活塞能够沿缸的轴向方向往复运动。缸的内部被活塞分成下部室25和上部室24。所述杆布置在所述上部室中。所述液压流体被接收在下部室中，并且推动活塞向工件的方向移动。
35.在机加工之前，启用通风装置（例如喷嘴）以迫使活塞被推到初始位置，这意味着活塞通过空气压力在缸基部的一侧上移动到下部室的底部。所述通风装置包括空气室28，空气室28连通地连接到缸的上部室24，并且通过分离装置26（例如壁）与下部室和上部室分离。所述空气室通过封闭装置封闭。所述设备通过使所有稳定元件的活塞都保持在初始位置中而安装在机床中。在将所述设备安装在机床中并且将工件安装在所述设备上方之后，停用所述通风装置，并且所有缸的下部室都被液压流体供应以沿工件的方向推动活塞。活塞由液压流体沿轴向方向推动以使杆头与工件的表面接触。当杆头的至少一部分接触工件时，关闭用以供应所述流体的阀。在机加工期间，活塞的至少一部分可以是可移动的，以适于工件因由机加工工具在其上产生的力所致的形状变化。在机加工之后，通过启用通风装置以从机床拆卸所述设备来迫使活塞移动回到初始位置。
36.图4绘示从两侧，即从工件的顶侧和从工件的底侧稳定工件的实施例。所述设备具有第一基部30a和第二基部30b。自动夹紧元件5提供在基部的底部上，即布置稳定元件的相对侧。所述自动夹紧元件用于由机器人装载所述设备。在此配置中，第一组稳定元件10a被驱动成向下移动以从顶部稳定工件，而第二组稳定元件10b被驱动成向上移动以从底部稳定工件。在每一基部上，两个从夹紧装置31a、32a、31b和32b提供在基部的端部上，以用于将所述设备夹紧到机床中。用于供应液压流体和气动流体的主入口嵌入所述从夹紧装置中。
37.图5示出设备夹紧在机床的主夹紧装置50、51中的状态。用于供应液压流体和气动流体的流体通道嵌入所述主夹紧装置中，但是在图5中不可见。所述设备通过0点夹紧连接器夹紧到所述主夹紧装置。通过将所述设备安装到机床中，通过从夹紧装置和主夹紧装置，主夹紧装置中的流体通道直接联接到嵌入从夹紧装置中的主入口。
38.进一步，供应到第一组稳定元件中的液压流体可以流入第二组稳定元件中，或者反之亦然，因为用于第一基部和第二基部的主入口可以通过主夹紧装置中的流体通道连接。
39.在此实施例中，所述液压流体被供应到主夹紧装置中的流体通道中，并且然后通过第一从装置中的第一主入口被分配到第一组稳定元件中，并且通过第二从装置中的第二主入口被分配到第二组稳定元件中。如果在机加工期间，工件作用在第一组中的一个或多个稳定元件上的力增加，则所述液压流体从第一组的这些稳定元件的缸的下部室中流出，并且进一步流入第二组稳定元件中以调整第二组稳定元件的活塞的位置。
40.附图标记列表：1
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设备3
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工件4
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孔5
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自动夹紧元件10
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稳定元件10a
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第一组稳定元件10b
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第二组稳定元件11
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缸11a
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缸基部11b
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缸主体12
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活塞13
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杆14
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杆头15
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用于流体的入口16
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活塞密封件17
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用于活塞的引导环20
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缸盖21
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杆密封件22
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用于杆的引导环24
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上部室25
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下部室26
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分离装置28
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空气室30
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基部30a
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第一基部30b
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第二基部31a、32a
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第一从夹紧装置31b、32b
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第二从夹紧装置50、51
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主夹紧装置。