CN217666500U - 金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装 - Google Patents

Abstract

金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装，属于金属薄壁细长筒外表面多角度铣削加工技术领域，使用自制的柔性夹紧装置，通过数控五轴设备铣削外表面，实现金属薄壁细长筒多角度外表面的精确、快速铣削加工。与以往多角度铣削加工装夹方式相比，该装夹方法采用多点气动柔性装夹，使用气动推杆作为辅助支撑，最大程度避免了薄壁细长筒表面在加工过程中出现的径向弯曲和铣削震纹等问题，产品加工后外表面尺寸更加精确，表面光度更好。同时，由于气动辅助支撑转换灵活，与数控五轴设备的角度转换夹盘相配合，具有多角度平面加工快速转换、一次装夹完成多平面加工的特点，提高了被加工表面的形位精度，提高加工效率。

Description

金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装

技术领域

本实用新型应用于金属薄壁细长筒(长径比＞20:1)外表面多角度铣削加工技术领域，使用自制的柔性夹紧装置，通过数控五轴设备铣削外表面，实现金属薄壁细长筒多角度外表面的精确、快速铣削加工。与以往多角度铣削加工装夹方式相比，该装夹方法采用多点气动柔性装夹，使用气动推杆作为辅助支撑，最大程度避免了薄壁细长筒表面在加工过程中出现的径向弯曲和铣削震纹等问题，产品加工后外表面尺寸更加精确，表面光度更好。同时，由于气动辅助支撑转换灵活，与数控五轴设备的角度转换夹盘相配合，具有多角度平面加工快速转换、一次装夹完成多平面加工的特点，提高了被加工表面的形位精度，提高加工效率。

背景技术

某金属薄壁细长筒长度L＝920mm，直径Φ＝45mm，外表面轴向带有两处筋条，在生产过程中需要以内孔为基准轴向铣削外表面共12处，此薄壁细长筒壁厚仅为5mm，加工过程中由于铣削径向压力，会导致被加工的薄壁细长筒弯曲，同时由于加工过程中工件悬臂较长，铣削过程中会发生震动，被加工表面出现严重震纹，影响表面质量。基于以上原因，此金属薄壁细长筒加工难度大，废品率高。

传统的薄壁细长筒外表面铣削装夹方法为：用数控五轴设备两顶定位夹紧。但是在铣削过程中铣刀对工件施加径向压力，导致工件产生应力形变，当铣削完成解除装夹后，普遍出现让刀现象，尺寸精度难以保证；两顶装夹铣削过程中由于工件中间没有支撑，悬臂过长，产生强烈震动，工件铣削表面光度差，难以满足设计要求。

鉴于以上原因，发明了一种薄壁细长筒外表面铣削加工的装夹方法，借助新设计的夹具改变了装夹方式，通过改变装夹思路，对细长筒外表面增加了气动柔性支撑，使用气动顶杆对工件悬臂部位多点支撑，可使装夹更牢固，消除了铣削过程中的自激震动，抵消了铣刀对工件施加的径向压力，排除了零件塑性变形带来的应力影响，避免工作过程中出现的质量风险，最大程度地解决薄壁细长筒外表面多角度铣削加工精度难保证的难点问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是发明一种新的薄壁细长筒外表面多角度铣削装夹方法，借助新设计的气动支撑装置，该装置改进了铣削薄壁细长筒外表面时的装夹方式，避免了铣刀径向挤压导致的工件变形，弥补了薄壁细长筒外表面加工后尺寸精度差，表面光度差等不足之处，极大提升了薄壁细长筒外表面铣削精度与生产效率。

本实用新型的技术方案：

金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装，包括支座1、U形支撑架2、气管3、气缸4、锁紧螺母5、万向轴顶杆6、紧固螺栓7、支撑钉8、紧固螺钉9、调压阀10、换气阀11和进气阀12。

支座1和U形支撑架2通过紧固螺栓7拧紧固定，作为整个装置的基座，U 形支撑架2位于支座1上方；气缸4经由螺纹连接到U形支撑架2侧面和底面，并通过锁紧螺母5紧固，气缸4作用是通过万向轴顶杆6为工件提供支撑力；气管3一端与气缸4连接，另一端连接气源，为气缸4提供气压；万向轴顶杆6 安装在气缸4的顶端，作用是支撑被加工工件；紧固螺钉9的作用是将支座1 连接到机床中心架14上；支撑钉8穿过U形支撑架2，将U形支撑架2固定在机床中心架14上，作用是为整个装置提供稳定支撑；调压阀10、换气阀11、进气阀12设置在气管3上，用于对进气压力进行调节控制。工装外形及装夹示意图见图1、图2，被加工零件外形见图3。

进一步的，所述的万向轴顶杆6与气缸4通过螺纹连接。

更进一步的，所述的万向轴顶杆6包括万向头16和螺纹连接部17，螺纹连接部17的一端与气缸4通过螺纹连接，另一端设置万向头16。万向头16可以在螺纹连接部17内部转动。(万向头16球面端能在螺纹连接部17内部转动，进而实现万向头16平面端与加工工件面面贴合，使得对加工工件的支撑更稳定牢靠)

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型采用气动柔性装夹思路，在铣削加工细长筒外表面时气动顶杆可以有效减轻加工过程中的震动，提高被加工零件表面质量；

(2)相对于传统装夹方法，本装置具备快速转换功能，当铣削轴向多个平面时，可通过气压顶杆的支撑转换和机床带动工件的旋转过程迅速更换加工角度，无需二次装夹，因此能够有效保证各加工表面位置精度≤0.01mm，节省了加工准备时间，可有效提高生产效率和加工质量；

(3)本实用新型中的万向轴顶杆属于自适应性支撑装置，当定位表面不平时，其顶端的万向转轴也可以与不平表面紧密贴附，通过柔性接触使夹紧力更好传递到被加工工件上，更好的起到夹紧作用。

(4)为避免加工过程中过多气压导管对加工过程的干涉影响，本实用新型将大部分气压通道设计在U形支撑架内部，通过U形支撑架内腔的气孔将气压提供给气缸，使夹具更加轻便简洁。

附图说明

图1工装装夹使用轴测图。

图2工装装夹使用二维图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图，(d)为万向轴顶杆视图。

图3被加工零件示意图。

图4为万向轴顶杆示意图。

图中：1支座；2U形支撑架；3气管；4气缸；5锁紧螺母；6万向轴顶杆； 7紧固螺栓；8支撑钉；9紧固螺钉；10调压阀；11换气阀；12进气阀；13机床三爪卡盘；14机床中心架；15机床顶尖；16万向头；17螺纹连接部。

具体实施方式

本实用新型具体实施方式及步骤如下：

(1)支座1和U形支撑架2通过紧固螺栓7(8个)拧紧固定，作为整个装置的基座；用紧固螺钉9(8个)将装置的基座固定在机床中心架14上，固定后通过支撑钉8(2个)调节装置基座与机床中心架14间的上下方向上的连接间隙，保证装置基座安装牢固稳定；

(2)将10个气缸4分别拧入U形支撑架2两侧面和底面的螺纹孔中，用10个锁紧螺母5分别将其锁紧固定；

(3)将气管3分别连接到各个气缸4的进气口，保证安装密封可靠，将另一端分别连接调压阀10、换气阀11和进气阀12，保证连接处密封***漏；

(4)将10个万向轴顶杆6分别安装到10个气缸4上，安装后检查万向轴应灵活转动，在不接通气压的情况下，万向轴顶杆6应处于收缩状态；

(5)将被加工细长筒(图3)一端装入机床三爪卡盘13并加紧，另一端用机床顶尖15顶紧，此时调整机床中心架14位置，保证U形支撑架2的U型槽中心线与被加工细长筒轴线重合；

(6)调节调压阀10，保证气压关闭状态，此时万向轴顶杆6处于未伸出状态；

(7)机床夹盘带动被加工细长筒转动，借助百分表找正待加工面1的位置度，保证与工作台面平行，找正后调节调压阀10将其打开，气缸4充入气压，此时万向轴顶杆6伸出，顶在被加工细长筒外表面实现支撑效果。

(8)启动机床铣刀，按程序加工细长筒加工面1；

(9)当加工完一个加工面1后，调节调压阀10，将气压关闭，此时保证 10个万向轴顶杆6均处于收缩状态，然后通过机床三爪卡盘13带动被加工细长筒旋转加工面2对应角度，旋转完成后调节调压阀10将其打开，气缸4充入气压，此时万向轴顶杆6伸出，顶在被加工细长筒外表面实现支撑效果。

(10)加工面3～12按步骤(9)条操作进行加工。

(11)所有加工完成后，调节调压阀10，将气压关闭，拆下工件，断开气管3，拧下紧固螺钉9，将整个装置从机床中心架14上拆下即可。

Claims (3)

1.金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装，其特征在于，包括支座(1)、U形支撑架(2)、气管(3)、气缸(4)、锁紧螺母(5)、万向轴顶杆(6)、紧固螺栓(7)、支撑钉(8)、紧固螺钉(9)、调压阀(10)、换气阀(11)和进气阀(12)；

支座(1)和U形支撑架(2)通过紧固螺栓(7)拧紧固定，作为整个装置的基座，U形支撑架(2)位于支座(1)上方；气缸(4)经由螺纹连接到U形支撑架(2)侧面和底面，并通过锁紧螺母(5)紧固，气缸(4)作用是通过万向轴顶杆(6)为工件提供支撑力；气管(3)一端与气缸(4)连接，另一端连接气源，为气缸(4)提供气压；万向轴顶杆(6)安装在气缸(4)的顶端，作用是支撑被加工工件；紧固螺钉(9)的作用是将支座(1)连接到机床中心架(14)上；支撑钉(8)穿过U形支撑架(2)，将U形支撑架(2)固定在机床中心架(14)上，作用是为整个装置提供稳定支撑；调压阀(10)、换气阀(11)、进气阀(12)设置在气管(3)上，用于对进气压力进行调节控制。

2.根据权利要求1所述的金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装，其特征在于，所述的万向轴顶杆(6)与气缸(4)通过螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的金属薄壁细长轴表面多角度铣削柔性工装，其特征在于，所述的万向轴顶杆(6)包括万向头(16)和螺纹连接部(17)，螺纹连接部(17)的一端与气缸(4)通过螺纹连接，另一端设置万向头(16)；万向头(16)可以在螺纹连接部(17)内部转动。

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