专利名称：用于定位和固定工件的夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将被加工的工件定位和固定在机床工作台上的夹具。本发明对金属丝蚀刻加工设备(wire erosion machining apparatus)特别有用。具体地，本发明涉及一种夹具，包括至少一个适于连接到机床工作台的夹持导轨构件，和至少一个适于在精确定位的位置上被夹持在夹持导轨构件上的工件保持架。
背景技术：
如果刀具或需要加工的工件必须被夹在机床的工作台上，通常，第一步是将刀具和工件独立地固定在平板架上，第二步是将平板架夹在卡盘构件上。在大多数情况中，卡盘构件被刚性连接到机床。卡盘构件的夹紧元件的驱动通常采用手动、机电、气动或液压的方式来执行。
文献EP-B-0 202 452公开了一种用于金属丝电火花蚀刻机的固定和参考系统。这种固定和参考系统包括平式的参考元件、由硬质钢制成的板式带，它们适于连在金属丝电火花蚀刻机的工作台上。这些参考元件的横截面基本上是楔形的，由此顶面的宽度比底面大。参考元件包括与顶面相邻、以一定角度向顶面和底面延伸组成Y方向参照系的侧面。此外，参考元件包括几个容纳螺栓的连续孔，利用这些连续孔能将参考元件安装到机床工作台上的螺纹孔中。X方向参照系由安装在参考元件前表面、具有制动表面的块状部分组成。被夹持在工作台上的工件抵靠与参考元件顶面相邻的侧面定位，并通过夹持构件夹紧。这种固定和参考系统可能对质量轻的工件有用。另外，参考元件的制造是费力的和昂贵的。
文献US-A-5,019,129公开了一种用于工件的具有设置了一个固定和一个可移动夹爪的夹架的保持系统。机床上提供的夹具包括连接到具有相应凹槽的紧固板的燕尾凸起。紧固板是可调的，并且能用夹紧机构保持在适当位置上。一个适配器被连接到紧固板上，另外设置有一个燕尾槽并且夹架能连接到其上。用于将紧固板保持在适当位置的夹紧机构包括弹簧偏压销和锁紧螺钉。
文献EP-A-1 402 985公开了一种包括框架构件并连接到机床工作台的夹具。框架构件具有两个侧支腿和一个在它们之间插入其中的定距元件。另外，框架构件包括两个在两个侧支腿之间运行的导向元件。可锁定的滑动构件通过两个导向元件移动引导。滑动构件适于接收和夹持工件。
发明内容
本发明的目的是改进一种用于将被加工的工件定位和固定在机床的工作台上的夹具，机床特别是金属丝蚀刻加工设备，以使其设计简单，并且可以以较低的成本制造，其是刚性的并特别适于夹持不同形状的工件，而且能够分别快速和容易地夹紧和释放工件。
为了这个目的，本发明提供一种用于将被加工的工件定位和固定在机床的工作台上的夹具，机床特别是金属丝蚀刻加工设备。夹具包括至少一个适于连接在机床工作台上的夹持导轨构件，和至少一个适于在精确定位的位置上被夹持在夹持导轨构件上的工件保持架。夹持导轨构件设置有一个伸长的凸起部分，在其底面和工作台表面之间限定一个伸长的凹槽，并且包括延伸入所述伸长凹槽内的夹紧元件。每个工件保持架包括至少一个适于插入伸长的凹槽内并通过夹紧元件夹紧固定的凸起的夹持部分。
下面，参考附图进一步描述本发明的实施方式，其中图1显示了夹具的透视图；图2显示了夹具的俯视图；图3显示了图2中夹具的A-A向横断面视图；图4显示了图2中夹具的B-B向横断面视图；图5显示了图2中夹具的C-C向横断面视图；图6显示了夹持在夹具中的工件的透视图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一个实施方式的夹具的透视图。特别地，夹具适于将工件保持在机床(未示出)工作台1上精确定位的位置上。在某些实施方式中，机床可以是金属丝蚀刻加工设备。在本实施例中，机床的工作台1由三个厚平板构件1a，1b和1c组成，每个厚平板都是矩形并且以U形方式排列。在这些厚平板1a，1b和1c之间，工作或加工区域是连续的，在该区域中加工设备的加工刀具可以沿X、Y和Z方向自由移动。当然图1中示出的工作台1仅仅是多个实施例中的一个，而且可能以其它不同的布置方式。
本实施例中，夹具包括三个夹持导轨2、3和4，三个夹持导轨的设计基本上都是相同的，还包括三个形式不同的工件保持架5、6和7。在本发明的范围内，当然夹具包括至少一个夹持导轨2、3和4以及至少一个工件保持架5、6和7。每个夹持导轨2、3和4具有一个面对工作台1、平并构成Z向参考面的底面。三个夹持导轨2、3和4的每一个分别与机床工作台1的三个厚平板构件1a，1b和1c中的一个用未在附图中示出的紧固件，例如螺钉刚性连接。
在下文中，通过详细描述中心夹持导轨3，强进一步说明夹持导轨的总体设计。当然其它两个夹持导轨2和4的设计和导轨3一样。特别地，夹持导轨3的前端面，也就是面对前面所述的工作区域的面，具有伸长的凸起部分9。凸起部分9在其本身与工作台1，具体为指定的厚平板构件1b之间限定了一个凹槽10。凹槽10一般是矩形横截面。因此，夹持导轨3基本上是L形横截面。凸起部分9具有多个适于容纳以螺钉13形式的夹紧元件的螺纹孔11。作为示例，图1中示出了这些螺钉13中的两个。伸长凸起部分9的前端面12是平的并形成用于指定的工件保持架5、6、7的支承面，这将在随后进行详细的说明。夹持导轨3的底面也是平的，支承在将夹持导轨3分别刚性连接到工作台1和厚平板构件1b上的工作台1的指定厚平板构件1b的顶面上。
为了能够将工件夹持器5、6、7相对于夹持导轨2、3、4也就是在X或Y方向中定位，提供能插入指定夹持导轨3的螺纹孔11中的参考销，这样形成用于特殊工件夹持器5、6、7的横向止动构件。不用参考销的话，可以设置止动构件，其通过螺钉13定位固定到具体的位置。如果工件必须仅相对夹持导轨中的一个定位，和/或如果必须仅用一个夹持导轨夹持一个非常小的工件，止动构件有特殊的好处。同样，如果同样的工件元件(例如工件夹持器和工件在一起)必须相对夹持导轨定位，止动构件证明是有好处的。最后值得一提的是，如果工件必须固定到两个彼此设置成90度的夹持导轨上根本不需要用止动构件。
第一工件保持架5具有用于将工件保持架5夹持在夹持导轨3上的凸起的夹持部分15。在夹持部分15所在的一面，工件保持架5具有参考面17。凸起的夹持部分15的顶面具有倾斜夹持表面16，其适于通过夹持导轨3的夹紧螺钉13以这样的方式连接，以至当将工件保持架5夹持到夹持导轨3上时工件保持架5被推入凹槽10内。因此，工件保持架5的参考面17邻靠夹持导轨3的前端面12，并由此在X或Y方向中定位。工件保持架5的底面18具有支承在将工件保持架5夹持在夹持导轨3的工作台1上的平的Z参考面；因此工件保持架在Z方向上定位。工件保持架5对着夹持部分15的侧面具有从平底面18向下突出的台肩19，在其末端有凸起部分20，凸起部分20的顶面作为支承面21。该支承面21在与工件保持架5的平底面18相同的平面中延伸，作为工件Z方向上的支撑。一旦工件保持架5被夹持到夹持导轨3，凸起部分20的支承面21在工作台1表面的平面中延伸，由此在由机床确定的Z平面中延伸。
此外，工件保持架5包括几个适于容纳夹持构件的螺纹孔22，通过该夹持构件能将工件固定到工件保持架5上，这将在随后进行详细的说明。工件保持架5主要用作大型工件的Z方向支承构件，其中这种大型工件优选固定在至少两个工件保持架上。
当然，可以使用平底面的工件保持架，由此上述的向下伸出的台肩19可以被忽略，以致于其前端不低于机床工作台表面，也就是Z方向参考面。如果本发明的夹具用在具有连续的平工作台、工作区域不低于机床工作台的机床上，这一点具有特殊的重要性。不使用具有连续平底面的工件保持架的话，可以使用某种定距元件，其厚度至少与工件保持架5的向下伸出的台肩19的Z方向距离相对应。在实践中，这种定距元件将被插入工件保持架5下方，以致向下伸出的台肩19在Z方向上不再低于机床的工作台1的表面。
第二工件保持架6设计成90°角的形状；两条直角边的前面以相对应的方式每一个设置有互相偏移90°的凸起部分24、25，它们的顶边构成用于工件的Z轴支承面。工件保持架6也包括几个适于容纳连接夹持构件的螺钉的螺纹孔32。每种情况下，沿两个内表面，工件保持架设置有两个凹槽29、30，它们沿工件保持架6的总高度延伸并将凸起部分24、25细分成分离部分。这些凹槽使蚀刻金属丝能在连接到工件保持架6上的工件和工件保持架本身之间移动，这将在随后参考图2进行详细的说明。
工件保持架6的后面具有两个互相偏移90°的夹持部分26、27，工件保持架通过所述夹持部分26、27能被连接到夹持导轨。在两个夹持部分26、27之间并且相对夹持部分26、27中的每一个偏移45°设置另外的一个夹持部分28。结果是工件保持架6可以在三个不同的位置中被连接到夹持导轨。这种工件保持架6特别适于保持矩形和圆形工件。另外，用两个工件保持架6可以夹持大型工件。同样的，如果需要，也能在相对用于加工的初始位置偏移180°的位置夹持工件。
第三工件保持架7设计成矩形夹持框架形状。工件保持架7有四个框架边43、44、45、46，限定出用于容纳被夹持和加工的工件的开口42。框架边中的一个，也就是框架边43，具有夹持部分34；然而，当然不是单独的一个夹持部分，可以具有两个或三个。夹持部分34的顶面具有与工件保持架7底面37平行的平夹持表面。工件保持架7底面是连续的平面。工件保持架7的两个框架边43、44的内侧边上有适于容纳止动销钉构件39的孔37、38。插入孔37、38中的止动销钉构件39从具体的框架边43、44的内侧边稍微伸出一点，因而形成用于将工件夹持在工件保持架7中的止动构件。由于具有这种止动销钉构件39，工件保持架可以低成本制造。例如，作为工件保持架7的基础材料，使用的是普通钢而不是调质钢或退火钢。另外，工件保持架7的内侧边不需要很高的加工精度，因为由止动销钉构件39建立X方向和Y方向的参考面。当然，如果工件连接到工件保持架7上，孔37、38也可以用来使蚀刻金属丝延伸穿过它们。
框架的另外两个边45、46具有水平延伸的螺纹孔40、41，其适于容纳夹持开口42中的工件的夹紧元件(未示出)。
与本文中前面描述的工件保持架5、6相比，框架形状的工件保持架7不具有其顶面组成用于夹持在工件保持架中的工件的Z参考的夹持部分。为了可靠地固定夹持在工件保持架7的开口42中的工件的Z方向位置，工件保持架7安置在平板构件的顶部，例如严格的平的地面花岗岩板。之后，需要收容在工件保持架7中的工件被放入其开口42中，所述开口42通过插入螺纹孔40、41中的螺钉被夹持到工件保持器。
图2以俯视图显示了本发明的夹具，其中每个工件保持架5、6、7夹在夹持导轨2、3、4上。具体地，第一工件保持架5夹在中央夹持导轨3上，同时角状的第二工件保持架6夹在左侧夹持导轨2上，夹持框架形状的第三工件保持架7夹在右侧夹持导轨4上。每个工件保持架5、6、7通过夹紧螺钉13a、13b；13c、13d；13e、13f夹在指定的夹持导轨2、3、4上。
在这个视图中，能清楚地看见角状的第二工件保持架6具有上述的第三夹持部分28，其在两个90°夹角的夹持部分26、27(图1)之间延申。另外，显示了一个示例性的工件31，其被连接到角状工件保持架6上。通过设置上述的凹槽29、30，它们位于角状工件保持架6的直角边内侧边上并且优选加工在它们的表面上，在夹持到工件保持架6上的工件31和工件保持架6的直角边之间插入蚀刻金属丝是非常可能的。这样，夹在工件保持架6上的工件31也能从其后面用金属丝蚀刻来加工，或者工件31的实际位置可以通过接触来自整个四个边的蚀刻金属丝直到金属丝接触到工件31来简单地自动地确定。
图3显示了图2中根据本发明的夹具的A-A向的横断面视图。图中可以看出，夹紧螺钉13b在第一工件保持架5的夹持部分15上施加压力，因而将后者刚性连接在夹持导轨3上。夹紧螺钉13b具有一个凸起的前端面，其与工件保持架5的夹持部分15的倾斜顶面16以这样的方式结合，以至工件保持架5一方面用其平底面向下压在厚平板构件1b上，另一方面用其后参考面压在夹持导轨3的平前端面12上。而且，图中可以看到凸起部分20的适于支撑工件的支承表面21位于与工作台1的厚平板构件1b的顶面8相同的高度水平上。结果是支承在工件保持架5凸起部分20的表面21上的工件相对于工作台1的厚平板构件1b的表面8准确地对准。从图3中可以看出，形成Z方向支承表面的夹持导轨3的底面23垂直于其形成止动表面的前端面12延伸。为了确保工件保持架5的后参考面17可靠地支承在夹持导轨3的平前端面12上，夹持部分15在水平方向中比夹持导轨3的凹槽10(图1)的深度要稍微短一些。一旦工件保持架5夹在夹持导轨3上，在工件保持架5的夹持部分15的前端面和凹槽10的后壁间就出现间隙S。间隙S同时形成一个能收容污垢微粒的区域，对夹持在夹持导轨上的工件保持架的夹持精度没有任何负面影响。而且，对于工件保持架的准确定位责任重大的表面，即夹持导轨3的平前端面12很容易清扫。
图4显示了图2中根据本发明的夹具B-B向横断面视图。同样在这种情况中，夹紧螺钉13c的凸起前端面以这样的一种方式在第二工件保持架6的夹持部分26上施加压力，以至工件保持架6一方面用其形成Z方向参考面的平底面33向下压在厚平板构件1a的表面8上，另一方面用其后参考面压在夹持导轨2的平前端面上。此外，凸起部分24、25位于与工作台1的厚平板构件1a的表面8相同的高度水平上。
一旦夹持部分26被插入夹持导轨2的凹槽10中，即使夹紧螺钉13c还没有完全拧紧，工件保持架6通过夹持导轨2保持在一定位置上，。其基本优势在于相对于导轨2粗略定位后工件保持架6能被释放，而没有滑出凹槽10的危险。
图5显示了图2中根据本发明的夹具C-C向横断面视图。在这种情况下，因为工件保持架7的夹持部分34的顶面是平的，并且平行于工件保持架7的底面36延伸，具有夹持框架形状的工件保持架7通过夹紧螺钉13e仅垂直压在厚平板构件1c的表面8上。接近夹紧时，工件保持架7用手压在夹持导轨4上。一旦工件保持架7被夹紧了，其平的底面36就位于与工作台1的厚平板构件1c的表面8相同的高度水平上。在这个实例中，此外，水平延伸的适于容纳用于将工件夹持地连接在工件保持架7上的夹紧螺钉(未示出)的螺纹孔41中的一个是可见的。
图6显示了夹持在夹持导轨3上的工件保持架6和连接在工件保持架6上的工件47的透视图。为了将工件保持架6相对夹持导轨3准确定位，可以具有止动构件(图6中未示出)。通过两个夹持构件48、49，例如立方体形的工件47夹持在角状工件保持架6上。工件47相对工件保持架6的两个侧壁和凸起部分24、25定位，因此，就有了确定的X、Y、Z位置。夹持在角状工件保持架6上的工件47可自由地到达大范围以致其易于机床例如金属丝蚀刻机加工。
根据本发明的夹具是模块化设计(modular design)一方面，可以用一个或几个夹持导轨，另一方面不同设计的工件保持架可以指定夹持不同类型的工件。由于具有不同设计的工件保持架，在实践中可以用一个或几个夹持导轨准确迅速地夹紧每个任意工件。不具有这之前描述的工件保持架的话，在本发明的范围内，有可能提供其它具有与之前图示和说明的工件保持架的设计不相同的工件保持架。例如，可以使用通常所称的倾斜头或浮动刀具保持架形式的工件保持架。
在下面的事实中可以发现另外的优势，夹具对污染物不敏感，并且其非常坚硬以致于大的相对重的工件都能用本发明的夹具夹持。由于具有其夹持部分15、26、27、34与指定夹持导轨2、3、4的凹槽10相匹配的工件保持架5、6、7，本发明的夹具显示出更多的好处，特别与大而重的工件一起使用。在实践中，大的工件和其连接的工件保持架开始可以由操作员用两只手手动地将其带到接近位置然后松开。随后，由每一个工件保持架5、6、7的插入夹持导轨2、3、4的凹槽10中的夹持部分15、26、27、34夹持，即使工件保持架5、6、7稍微向下倾斜。最后，可以通过拧紧特定的夹紧螺钉将工件保持架5、6、7可以夹持在指定的夹持导轨上。一旦工件被加工好，在释放工件的过程中可以观察到类似的情形。与现有夹具相比，本发明明显的好处是，因为在已知的夹具中，工件保持架必须用手支撑，同时要分别用另一支手同时地拧紧和释放夹紧元件。
权利要求
1.一种用于将被加工的工件定位在机床工作台上的夹具，包括至少一个适于连接到所述机床的所述工作台上的夹持导轨构件，和至少一个适于在精确的位置中被夹持到所述夹持导轨构件上的工件保持架，其特征在于，所述至少一个夹持导轨构件中的每一个具有一个伸长的凸起部分，在其底面和所述工作台的表面之间限定一个伸长的凹槽并且包括一个延伸进入所述伸长凹槽中的夹紧元件，并且所述至少一个工件保持架中的每一个包括至少一个适于插入所述伸长的凹槽内并通过夹紧元件夹紧固定的凸起的夹持部分。
2.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，至少一个夹持导轨构件具有适于支承在所述机床的所述工作台上并确定Z方向参考的平底面，所述夹持导轨的所述伸长的突起部分包括垂直延伸到所述平底面的前端面。
3.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹紧元件配置成朝向工作台压在所述至少一个工件保持架的相应凸起的夹持部分上。
4.如权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述至少一个工件保持架的至少个具有一个参考面，其位于所述保持架的在其上提供所述夹持部分的一侧上，所述参考面适于支承在所述至少一个夹持导轨构件上。
5.如权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述至少一个工件保持架的所述夹持部分具有位于其顶面的倾斜的夹持表面，设置在所述至少一个夹持导轨构件的所述伸长突起部分上的所述夹紧元件与所述倾斜的夹持表面啮合，以致当在所述夹持导轨构件中夹紧所述工件保持架时，所述工件保持架被推向所述夹持导轨构件以由其参考面支承在夹持导轨构件的前端面。
6.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述至少一个夹持导轨构件具有适于支承在所述机床的所述工作台上的平的底面。
7.如权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述至少一个工件保持架包括位于远离所述夹持部分的工件保持架一侧并向下延伸的台肩，所述台肩的所述末端部分具有在与所述工件保持架的平底面相同的平面内延伸的表面。
8.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，工件保持架配置成具有两个支腿的角状元件，并且包括两个互相偏移90°的凸起部分，所述支腿的顶面形成用于将工件连接到所述工件保持架上的支承面。
9.如权利要求8所述的夹具，其特征在于，所述配置成角状元件的工件保持架包括互相偏移90°的第一和第二夹持部分。
10.如权利要求9所述的夹具，其特征在于，所述配置成角状元件的工件保持架包括位于所述互相偏移90°的第一和第二夹持部分之间的附加夹持部分，所述附加夹持部分在与所述第一和第二夹持部分的延长线围成45°角的方向上延伸。
11.如权利要求9所述的夹具，其特征在于，所述工件保持架的所述两个支腿的至少一个位于带有将所述夹持部分细分成分离部分的垂直连续凹槽的内侧边上。
12.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，工件保持架配置成具有至少一个适于容纳工件的开口的夹持框架构件，其中工件保持架的至少一个框架边具有适于容纳用于将工件夹持到所述夹持框架构件的夹紧螺钉的水平的连续螺纹孔。
13.如权利要求12所述的夹具，其特征在于，工件保持架的至少一个框架边具有位于面对所述夹具的框架内侧和适于容纳止动销构件的垂直连续孔。
14.如权利要求12所述的夹具，其特征在于，工件保持架具有连续的平底面。
15.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，包括至少两个夹持导轨和至少两个不同结构的工件保持架。
全文摘要
本发明涉及一种用于将被加工工件在准确定位的位置上连接到机床工作台上的夹具，包括至少一个连接到机床工作台上的夹持导轨，和至少一个工件保持架。夹持导轨设置有延伸的凸起部分，其前端面形成止动表面，并且在其本身和机床工作台之间限定一个凹槽。延伸的凸起部分可以设置有用于容纳夹紧螺钉的螺纹孔。每个工件保持架包括能插入凹槽并通过夹紧螺钉夹持在其中的夹持部分。夹持导轨包括一个平直底面，其支承在机床工作台表面上并垂直于上述延伸凸起部分的前端面延伸。具有上述夹持部分的工件保持架的一侧面包括一个参考面，其适于压靠夹持导轨延伸部分的前端面。
文档编号B23H7/26GK101036972SQ20071008795
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月9日 优先权日2006年3月13日
发明者F·特罗克斯勒 申请人:F-工具国际股份有限公司