CN110216481B - 数控立式机床及应用其加工阀体的方法 - Google Patents

数控立式机床及应用其加工阀体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控立式机床及应用其加工阀体的方法，该机床包括机床本体，机床本体内设置有夹具组件、刀具组件以及能够驱动刀具组件相对于夹具组件转动和三轴移动的驱动机构，夹具组件设置有两组，每组夹具组件包括一个支撑架，支撑架上设置有夹具安装座和驱动夹具安装座转动的第一驱动装置，第一驱动装置连接有能够控制夹具安装座转动角度的定位机构，夹具安装座上设置有夹爪。本发明的机床，只需两次装夹即可加工成型阀体工件等孔位较多的复杂零件，工作效率高、加工精度低，成本低，实用性强。

Description

数控立式机床及应用其加工阀体的方法
技术领域
本发明涉及阀体的生产技术领域，尤其涉及一种数控立式机床及应用其加工阀体的方法。
背景技术
数控立式机床是一种常用的机械加工设备，数控立式机床的加工过程为自动进行，能够自动更换刀具，生产效率和加工精度都比较高，因此大量地应用在国内的工业生产中。
常见的数控立式机床的主轴为竖直设置，主轴的朝向不可调节，刀具设置在主轴的下端并可随着主轴转动，用于夹持工件的夹具固定设置在刀具的下方，机床上还设置有能够驱动主轴和刀具一起相对于夹具三轴移动的X-Y-Z三轴驱动装置。对于待加工部分集中在一个面或两个面的产品，这种数控立式机床都可以轻松胜任对其进行加工，然而，对于一些如图5所示复杂的阀体工件4来说，其六个面几乎都要进行钻孔、攻螺纹等加工，且需加工的孔包括垂直孔41和斜孔42，若采用上述的数控立式机床，需要进行多次装夹才能加工成型，工作效率低，且多次装夹累积的误差较大，导致加工精度较低。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于加工复杂零件、工作效率高、加工精度高的数控立式机床及应用其加工阀体的方法。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种数控立式机床，包括机床本体，机床本体内设置有夹具组件、刀具组件以及能够驱动刀具组件相对于夹具组件转动和三轴移动的驱动机构，夹具组件设置有两组，每组夹具组件包括一个支撑架，支撑架上设置有夹具安装座和驱动夹具安装座转动的第一驱动装置，第一驱动装置连接有能够控制夹具安装座转动角度的定位机构，夹具安装座上设置有夹爪。
作为优选地，夹爪包括固定夹块、活动夹块以及能够在夹具安装座上上下移动的楔形块，楔形块上设置有推顶斜面，活动夹块上设置有与推顶斜面配合抵接的承压斜面，使楔形块上下移动时能够驱动活动夹块左右移动，夹具安装座上还设置有驱动楔形块上下移动的第二驱动装置。
作为优选地，活动夹块和楔形块之间设置有给楔形块导向的导向机构。
作为优选地，导向机构包括设置在推顶斜面上的第一燕尾槽，及设置在承压斜面上的并与第一燕尾槽配合的燕尾形凸块。
作为优选地，夹具安装座的顶部设有工作平台，固定夹块和活动夹块均可拆卸地安装在工作平台上，固定夹块和活动夹块之间设置有用于定位工件的定位结构。
作为优选地，工作平台的上表面设置有位于固定夹块左方的导轨，活动夹块设置在导轨上并可沿着导轨左右移动，导轨和活动夹块之间设置有限制活动夹块向上脱离导轨的限位结构，导轨的右端至固定夹块左端的距离小于活动夹块的左右宽度，导轨的右端至至固定夹块右端的距离大于活动夹块的左右宽度。
作为优选地，机床本体内设置有底座，支撑架包括间隔设置在底座上的第一支座和第二支座，定位机构包括可转动设置在第一支座上的分度盘，第一驱动装置包括设置在第一支座内部的电机，电机的输出端与分度盘连接，第二支座上设置有转盘，夹具安装座设置在转盘和分度盘之间。
一种应用上述的数控立式机床加工阀体的方法，其包括以下步骤：
一、一次装夹，取阀体工件，装入第一组夹具组件中，使阀体工件的左右两侧由第一组夹具组件的夹爪夹紧；
二、加工阀体工件顶部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件的顶部结构进行加工；
三、加工阀体工件前侧和后侧的结构，
加工阀体工件前侧结构的方法是：转动夹具安装座直至阀体工件的前侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件前侧的结构进行加工；
加工阀体工件后侧结构的方法是：转动夹具安装座直至阀体工件的后侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件后侧的结构进行加工；
四、二次装夹，从第一组夹具组件上取下阀体工件，装入第二组夹具组件中，使阀体工件的底部朝上且阀体工件的前后两侧由第二组夹具组件的夹爪夹紧；
五、加工阀体工件底部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件的顶部结构进行加工；
六、加工阀体工件左侧和右侧的结构，
加工阀体工件左侧结构的方法是：转动夹具安装座直至阀体工件的左侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件左侧的结构进行加工；
加工阀体工件右侧结构的方法是：转动夹具安装座直至阀体工件的右侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件右侧的结构进行加工。
作为优选地，在步骤二完成之后且步骤四开始之前，加工阀体工件上的倾斜结构，该加工方法是：转动夹具安装座直至阀体工件倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件上对应的位置加工出倾斜结构。
作为优选地，在步骤五完成之后，加工阀体工件上的倾斜结构，该加工方法是：转动夹具安装座直至阀体工件倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件上对应的位置加工出倾斜结构。
本发明的有益效果是：
一、本发明提出的数控立式机床，只需两次装夹即可加工成型阀体工件等孔位较多的复杂零件，工作效率高、加工精度低，和采用多轴联动的数控加工设备相比成本更低，实用性强。
二、本发明中的固定夹块和活动夹块都便于拆卸更换，将固定夹块和活动夹块更换后可用于加工其他的工件，适用性广。
附图说明
图1是本发明中两组夹具组件与底座处于工作状态的立体图；
图2是本发明中一组夹具组件的工作状态的立体图；
图3是图2中A部分的局部放大图；
图4是本发明中一组夹具组件的工作状态的主视图；
图5是阀体工件的立体图；
图6是阀体工件加工图成型后的立体图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1至图6，本发明的实施例提出了一种数控立式机床，包括机床本体，机床本体内设置有夹具组件、刀具组件以及能够驱动刀具组件相对于夹具组件转动和三轴移动的驱动机构。刀具组件中用于加工的刀具朝下并位于夹具组件的正上方，机床本体、刀具组件以及驱动机构均为现有的成熟技术，因此在附图中未示出。
夹具组件设置有两组，每组夹具组件包括一个支撑架1，支撑架1上设置有夹具安装座2和驱动夹具安装座2转动的第一驱动装置，第一驱动装置连接有能够控制夹具安装座2转动角度的定位机构，夹具安装座2上设置有夹爪。
使用本发明加工阀体的方法如下：
步骤一、一次装夹，取锻造成型的阀体工件4，装入第一组夹具组件中，使阀体工件4的左右两侧由第一组夹具组件的夹爪夹紧；
步骤二、加工阀体工件4顶部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件4的顶部结构加工；
步骤三、加工阀体工件4前侧和后侧的结构，加工阀体工件4前侧结构的方法是：转动夹具安装座2直至阀体工件4的前侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件4前侧的结构进行加工；加工阀体工件4后侧结构的方法是：转动夹具安装座2直至阀体工件4的后侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件4后侧的结构进行加工；
步骤四、二次装夹，从第一组夹具组件上取下已经过一次装夹加工的阀体工件4，装入第二组夹具组件中，使阀体工件4的底部朝上且阀体工件4的前后两侧由第二组夹具组件的夹爪夹紧；
步骤五、加工阀体工件4底部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件4的顶部结构进行加工；
步骤六、加工阀体工件4左侧和右侧的结构，加工阀体工件4左侧结构的方法是：转动夹具安装座2直至阀体工件4的左侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件4左侧的结构进行加工；加工阀体工件4右侧结构的方法是：转动夹具安装座2直至阀体工件4的右侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件4右侧的结构进行加工。
上述加工方法中，对于阀体工件4的六个侧面进行的加工主要有钻孔、开槽、铣平面、攻螺纹等等。
进一步地，对于某些阀体工件4，其前侧、顶部或后侧还设置有斜孔、斜槽、斜面等倾斜结构。因此加工这样的阀体工件时还需增加一个步骤，即：在步骤二完成之后且步骤四开始之前，转动夹具安装座2直至阀体工件4倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件4上对应的位置加工出倾斜结构。当然，斜孔、斜槽、斜面等倾斜结构也可能设置在阀体工件4的左侧、右侧或底部，对于这些倾斜结构的加工方法是：在步骤五完成之后，转动夹具安装座2直至阀体工件4倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件4上对应的位置加工出倾斜结构。
综上，本发明提出的数控立式机床，只需两次装夹即可加工成型阀体工件4等孔位较多的复杂零件，工作效率高、加工精度低，和采用多轴联动的数控加工设备相比成本更低，更适合中小型企业使用。
参照图2与图3，夹爪包括固定夹块51、活动夹块52以及能够在夹具安装座2上上下移动的楔形块53，楔形块53上设置有推顶斜面531，活动夹块52上背离固定夹块51的一侧设置有与推顶斜面531配合抵接的承压斜面521，推顶斜面531与承压斜面521的倾斜角相等。这样的结构得使楔形块53上下移动时能够驱动活动夹块52左右移动，夹具安装座2上还设置有驱动楔形块53上下移动的第二驱动装置50。优选地，第二驱动装置50为固定在夹具安装座2下方的气缸，该气缸的输出端与楔形块53连接。
进一步地，活动夹块52和楔形块53之间设置有给楔形块53导向的导向机构。
可选地，导向机构包括设置在推顶斜面531上的第一燕尾槽532，及设置在承压斜面521上的并与第一燕尾槽532配合的燕尾形凸块522。这样的设计能够使楔形块53和活动夹块52之间的相对运动平稳准确地进行，避免加工工件4时产生的振动使楔形块53和活动夹块52在前后方向相对滑移。
对于不同的工件4，固定夹块51和活动夹块52上的定位结构不同，因此需要将固定夹块51和活动夹块52更换后才可用于加工其他的工件4。
参照图3，为了使本发明能够适用于加工不同的工件4，夹具安装座2的顶部设有工作平台21，固定夹块51和活动夹块52均可拆卸地安装在工作平台21上，固定夹块51和活动夹块52之间设置有用于定位工件的定位结构，比如定位槽、定位孔、定位销等等。
进一步地，工作平台21的上表面设置有位于固定夹块51左方的导轨22，活动夹块52设置在导轨22上并可沿着导轨22左右移动，导轨22和活动夹块52之间设置有限制活动夹块52向上脱离导轨22的限位结构，导轨22的右端至固定夹块51左端的距离小于活动夹块52的左右宽度，导轨22的右端至至固定夹块51右端的距离大于活动夹块52的左右宽度。这样的设计中，导轨22的左侧设置有其他的限制夹块脱出的结构，当固定夹块51还未拆下时，由于固定夹块51对活动夹块52的限位作用，因此，此时活动夹块52也无法沿着导轨22向右滑动而拆下；将固定夹块51拆下后，固定夹块51的限位作用解除，此时沿着滑轨向右移动活动夹块52即可将活动夹块52拆下，然后再换上其他的夹块即可。更换夹块的过程中，只有固定夹块51需要进行打螺丝和拧螺丝的操作，十分方便快捷。
可选地，导轨22为燕尾形导轨22，活动夹块52的底部设置有与燕尾形导轨22配合的第二燕尾槽523，限位结构包括燕尾形导轨22两侧的突出部分。
参照图1，机床本体内设置有底座8，支撑架1包括间隔设置在底座8上的第一支座11和第二支座12，定位机构包括可转动设置在第一支座11上的分度盘7，第一驱动装置包括设置在第一支座11内部的电机，电机的输出端与分度盘7连接，第二支座12上设置有转盘3，夹具安装座2设置在转盘3和分度盘7之间。

Claims (7)

1.一种数控立式机床，包括机床本体，所述机床本体内设置有夹具组件、刀具组件以及能够驱动刀具组件相对于夹具组件转动和三轴移动的驱动机构，其特征在于，所述的夹具组件设置有两组，每组夹具组件包括一个支撑架(1)，所述支撑架(1)上设置有夹具安装座(2)和驱动夹具安装座(2)转动的第一驱动装置，所述第一驱动装置连接有能够控制夹具安装座(2)转动角度的定位机构，所述夹具安装座(2)上设置有夹爪，所述的夹爪包括固定夹块(51)、活动夹块(52)以及能够在夹具安装座(2)上上下移动的楔形块(53)，所述楔形块(53)上设置有推顶斜面(531)，所述活动夹块(52)上设置有与所述推顶斜面(531)配合抵接的承压斜面(521)，使所述楔形块(53)上下移动时能够驱动活动夹块(52)左右移动，所述夹具安装座(2)上还设置有驱动所述楔形块(53)上下移动的第二驱动装置(50)，所述夹具安装座(2)的顶部设有工作平台(21)，所述的固定夹块(51)和活动夹块(52)均可拆卸地安装在所述工作平台(21)上，所述的固定夹块(51)和活动夹块(52)之间设置有用于定位工件的定位结构，所述工作平台(21)的上表面设置有位于所述固定夹块(51)左方的导轨(22)，所述活动夹块(52)设置在所述导轨(22)上并可沿着所述导轨(22)左右移动，所述导轨(22)和活动夹块(52)之间设置有限制活动夹块(52)向上脱离导轨(22)的限位结构，所述导轨(22)的右端至所述固定夹块(51)左端的距离小于活动夹块(52)的左右宽度，所述导轨(22)的右端至所述固定夹块(51)右端的距离大于所述活动夹块(52)的左右宽度，导轨(22)的左侧设置有限制活动夹块(52)脱出的左侧限位结构，所述固定夹块(51)可拆卸地安装在工作平台(21)上。
2.根据权利要求1所述的数控立式机床，其特征在于，所述活动夹块(52)和楔形块(53)之间设置有给楔形块(53)导向的导向机构。
3.根据权利要求2所述的数控立式机床，其特征在于，所述的导向机构包括设置在所述推顶斜面(531)上的第一燕尾槽(532)，及设置在所述承压斜面(521)上的并与所述第一燕尾槽(532)配合的燕尾形凸块(522)。
4.根据权利要求1所述的数控立式机床，其特征在于，所述的机床本体内设置有底座(8)，所述支撑架(1)包括间隔设置在底座(8)上的第一支座(11)和第二支座(12)，所述的定位机构包括可转动设置在第一支座(11)上的分度盘(7)，所述第一驱动装置包括设置在第一支座(11)内部的电机，所述电机的输出端与分度盘(7)连接，所述第二支座(12)上设置有转盘(3)，所述夹具安装座(2)设置在转盘(3)和分度盘(7)之间。
5.一种应用如权利要求1-3中任一项所述的数控立式机床加工阀体的方法，其特征在于其包括以下步骤：
一、一次装夹，取阀体工件(4)，装入第一组夹具组件中，使阀体工件(4)的左右两侧由第一组夹具组件的夹爪夹紧；
二、加工阀体工件(4)顶部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件(4)的顶部结构进行加工；
三、加工阀体工件(4)前侧和后侧的结构，
加工阀体工件(4)前侧结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)的前侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件(4)前侧的结构进行加工；
加工阀体工件(4)后侧结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)的后侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件(4)后侧的结构进行加工；
四、二次装夹，从第一组夹具组件上取下阀体工件(4)，装入第二组夹具组件中，使阀体工件(4)的底部朝上且阀体工件(4)的前后两侧由第二组夹具组件的夹爪夹紧；
五、加工阀体工件(4)底部的结构，启动机床，使刀具组件工作，对阀体工件(4)的顶部结构进行加工；
六、加工阀体工件(4)左侧和右侧的结构，
加工阀体工件(4)左侧结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)的左侧朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件(4)左侧的结构进行加工；
加工阀体工件(4)右侧结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)的右侧朝上，然后刀具组件继续工作，对阀体工件(4)右侧的结构进行加工。
6.根据权利要求5所述的加工阀体的方法，其特征在于，在步骤二完成之后且步骤四开始之前，加工阀体工件(4)上的倾斜结构，加工阀体工件(4)上的倾斜结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件(4)上对应的位置加工出倾斜结构。
7.根据权利要求5所述的加工阀体的方法，其特征在于，在步骤五完成之后，加工阀体工件(4)上的倾斜结构，加工阀体工件(4)上的倾斜结构的方法是：转动夹具安装座(2)直至阀体工件(4)倾斜地朝上，然后刀具组件工作，对阀体工件(4)上对应的位置加工出倾斜结构。
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