CN102848231B - 机床夹具及装夹工件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装夹工件的方法，包括以下步骤：建立工件坐标系与机床坐标系的对应关系，所述工件坐标系中预设有工件定位孔的坐标；根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔；将与所述工件定位孔适配的杆件装配到机床主轴，根据所述工件定位孔的坐标驱动所述机床主轴至机床上对应位置以利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置；通过所述定位机构与所述工件定位孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上并锁紧所述工件。此外，本发明还公开了一种采用上述方法来装夹工件的机床夹具。本发明公开的机床夹具及装夹工件的方法通用性较好，工件装夹效率高。

Description

机床夹具及装夹工件的方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是涉及一种机床夹具，还涉及一种利用该机床夹具来装夹工件的方法。

背景技术

机床夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。

机床工装夹具是为某种零件产品工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要根据产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造。机床夹具是生产准备工作的重要内容之一，也是零件产品生产工艺设计的主要任务之一。

机床夹具设计的质量，对生产效率、加工成本、产品质量以及生产安全等有直接的影响，为此，设计机床夹具时必须考虑实用性、经济性、可靠性、艺术性等。

在现有技术中，装夹工件时，通常是先利用机床夹具将工件装夹到机床工作台上，然后根据机床坐标系建立工件坐标系，最后确立编程坐标系零点与工件坐标系零点的关系。

在对现有技术的研究过程中，本发明的发明人发现，为了确立编程坐标系零点与工件坐标系零点的关系，操作员在将工件装夹到机床工作台后，还需要对工件进行繁琐的多次测量，例如，用刀具去寻找工件的面、边、孔等，然后才可以对工件进行加工，工件装夹效率低下。

发明内容

本发明提供一种机床夹具及装夹工件的方法，能够解决现有技术中工件装夹效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种装夹工件的方法，所述方法包括以下步骤：

建立工件坐标系与机床坐标系的对应关系，所述工件坐标系中预设有工件定位孔的坐标；

根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔；

将与所述工件定位孔适配的杆件装配到机床主轴，根据所述工件定位孔的坐标驱动所述机床主轴至机床上对应位置以利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置并锁紧所述工件；

通过所述定位机构与所述工件定位孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上并锁紧所述工件。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种机床夹具，用于固定工件，所述机床夹具包括：

底板，所述底板上规则开设有多个底板定位孔；

定位机构，所述定位机构通过定位螺钉与所述底板定位孔配合以定位在所述底板的预定位置处，用于定位所述工件；

锁紧机构，所述锁紧机构通过锁紧螺钉与所述底板定位孔配合以锁紧在所述底板的预定位置处，用于锁紧所述工件。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，利用本发明提供的机床夹具及装夹工件的方法来装夹工件时，首先在工件坐标系中预设工件定位孔的坐标，然后根据该坐标在工件上开设工件定位孔并根据该坐标确定定位机构在底板上的位置，最后通过工件上的工件定位孔与定位机构配合将工件安装到机床夹具的底板上并锁紧，由于工件定位孔的坐标是已知的，刀具根据该已知的工件定位孔的坐标可以得知整个工件的坐标点集，因此，在将工件装夹到底板后，刀具可以根据该工件定位孔的坐标直接进行加工，可以省去现有技术中工件加工前需要进行繁琐的多次测量以确立编程坐标系零点与工件坐标系零点的关系的步骤，极大地提高了工件装夹效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是根据本发明一优选实施例的装夹工件的方法的第一参考图；

图2是根据本发明一优选实施例的装夹工件的方法的第二参考图；

图3是根据本发明一优选实施例的装夹工件的方法的第三参考图。

图4是根据本发明一优选实施例的机床夹具的俯视结构示意图；

图5是图4中所示的机床夹具的侧视结构示意图；

图6是图4中所示的机床夹具的定位机构的放大结构示意图；

图7是图4中所示的机床夹具的锁紧机构的放大结构示意图；

图8是根据本发明另一优选实施例的机床夹具的俯视结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一、一种装夹工件的方法

本实施例公开了一种装夹工件的方法，该方法包括以下步骤：

建立工件坐标系与机床坐标系的对应关系，所述工件坐标系中预设有工件定位孔的坐标；

根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔；

将与所述工件定位孔适配的杆件装配到机床主轴，根据所述工件定位孔的坐标驱动所述机床主轴至机床上对应位置以利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置；

通过所述定位机构与所述工件定位孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上并锁紧所述工件。

具体而言，请一并参阅图1至图3，图1至图3是根据本发明一优选实施例的装夹工件的方法的参考图。

其中，根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔的步骤中，所述工件定位孔的坐标包括至少两个，在所述工件上相应开设至少两个工件定位孔。一般而言，一个工件通过至少两处定位可以保证工件定位精准，因此，如图1中所示，在本发明的实施例中，在工件200上开设两个工件定位孔210，优选的，该两个定位孔210位于该工件200的对角区域。

其中，所述利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置包括以下步骤：

首先，将所述定位机构的定位底座122的定位销孔套设于所述杆件320，如图2中所示，此时，可以通过定位销固定螺钉（未图示）将该杆件320与定位底座122简单固定；

其次，调整所述定位底座122的位置并将所述定位底座122固定在所述机床夹具的底板110上，具体地，在根据所述工件定位孔的坐标驱动所述机床主轴330至机床上对应位置时，机床主轴330下移将定位底座122移至机床底板110上，一并参考图2和图3中所示，绕该杆件320适当旋转定位底座122的方向可以使得定位底座122的定位螺钉配合部（参见下文详细介绍）与底板110上相应的定位孔匹配，通过定位螺钉将定位底座122锁紧于底板110上即确定了定位底座122的位置；

然后，驱动机床主轴330移开，并在所述定位销孔124上插设定位销；

最后，通过定位销固定螺钉固定所述定位销，即确定了定位机构的位置。重复本步骤两次即可确定两个定位机构的位置。

其中，所述通过所述定位机构与所述工件定孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上并锁紧所述工件包括步骤：将所述工件的工件定位孔210套设于所述定位机构的定位销上。

本实施例提供的装夹工件的方法中，由于工件定位孔的坐标是已知的，刀具根据该已知的工件定位孔的坐标可以得知整个工件的坐标点集，因此，在将工件装夹到底板后，刀具可以根据该工件定位孔的坐标直接进行加工，可以省去现有技术中工件加工前需要进行繁琐的多次测量以确立编程坐标系零点与工件坐标系零点的关系的步骤，极大地提高了工件装夹效率。

实施例二、一种机床夹具

请一并参阅图4至图7，本发明实施例提供一种机床夹具100，该机床夹具100用于固定工件200，该机床夹具100包括底板110、定位机构120、锁紧机构130以及垫块140。

该底板110通过机床螺钉（未图示）固定在机床工作台310上，该底板110规则开设有多个底板定位孔112，该多个底板定位孔112为螺纹孔，该底板定位孔112具有优选的预设间距，纵横规则排列于该底板110上，用于固定定位机构120和锁紧机构130。该底板110由于设置了多个底板定位孔112，因而定位机构120和锁紧机构130的位置可以根据具体工件的尺寸灵活调整，使得机床夹具100具有较好的通用性。

该定位机构120通过定位螺钉（未图示）与该底板定位孔112配合以定位在该底板110的预定位置处，用于定位该工件200。

具体而言，请一并参阅图6，该定位机构120包括定位底座122、定位销124、定位销固定螺钉126以及定位螺钉。

该定位底座122包括定位螺钉配合部1221、定位销孔1222以及定位销固定螺孔1223。

其中，该定位底座122呈长条状，该定位螺钉配合部1221呈镂空的U型台阶状，对称设置于该定位底座121的两端部，该定位螺钉配合部1221包括下定位U型台和上定位U型台，该下定位U型台的镂空宽度小于该上定位U型台的镂空宽度。

定位螺钉（未图示）与该定位螺钉配合部1221配合以将该定位底座122固定在底板110上。具体地，该定位螺钉包括定位螺帽和定位螺杆，该定位螺杆穿设于该定位螺钉配合部，该定位螺帽卡持于该下定位U型台上。

该定位销124插设于该定位销孔1222内。该定位销固定螺钉126螺接于该定位销固定螺孔1223，以侧压的方式紧固插设于该定位销孔1222的该定位销124。

请一并参阅图7，该锁紧机构130通过锁紧螺钉131与该底板定位孔112配合以锁紧在该底板110的预定位置处，用于锁紧该工件200。

该锁紧机构130包括锁紧底座132、压帽134、工件螺钉136、工件螺帽138以及锁紧螺钉131。

其中，该锁紧底座132包括锁紧螺钉配合部1321和工件螺钉孔1322。该锁紧底座132呈长条状，该锁紧螺钉配合部1321呈镂空的锁紧U型台阶状，对称设置于该锁紧底座132的两端部，该锁紧螺钉配合部1321包括下锁紧U型台和上锁紧U型台，该下锁紧U型台的镂空宽度小于该上锁紧U型台的镂空宽度。该工件螺钉孔1322大致位于该锁紧底座132的中间部位。

锁紧螺钉131与该锁紧螺钉配合部1321配合以将锁紧底座132固定在底板110上。其中，锁紧螺钉131包括锁紧螺帽和锁紧螺杆，该锁紧螺杆穿设于该锁紧螺钉配合部1321，该锁紧螺帽卡持于该下锁紧U型台上。

该压帽134包括锁紧调节槽1341和压沿部1342，该压沿部1342位于该压帽134的端部，与该压帽134构成下扣的台阶装，用以紧扣工件200的边缘。

该工件螺钉136的下端固定于该工件螺钉孔1322，该工件螺钉136的上端穿过该锁紧调节槽1341。其中，该工件螺钉136可与该锁紧底座132焊接成一体，或者，该工件螺钉136的下端配设有螺帽，该工件螺钉孔1322的下方设有凹槽，该工件螺钉136从该工件螺钉孔1322的下方穿设该锁紧底座132，该螺帽卡置并收容于该凹槽内。

该工件螺帽138在该锁紧调节槽1341处与该工件螺钉136配合。

进一步地，该锁紧机构130还包括辅助销钉139，该压帽134还设有辅助销孔1343，该辅助销钉139的下端插设在该底板110上，该辅助销钉139的上端插设于该辅助销孔1343。该辅助销钉139可以在工件螺帽138与该工件螺钉136锁紧时防止该压帽134扭转。

该垫块140垫放于该底板110上，用于支撑该工件200，该垫块140通采可采用长方体的金属块，该长方体的金属块可以提供三种支撑高度，当然，该垫块140的具体尺寸可根据工件的加工要求来选用。

采用本实施例提供的机床夹具装夹工件时，首先在工件坐标系中预设工件定位孔的坐标，然后根据该坐标在工件上开设工件定位孔并根据该坐标确定定位机构在底板上的位置，最后通过工件上的工件定位孔与定位机构配合将工件安装到机床夹具的底板上并锁紧，由于工件定位孔的坐标是已知的，刀具根据该已知的工件定位孔的坐标可以得知整个工件的坐标点集，因此，在将工件装夹到底板后，刀具可以根据该工件定位孔的坐标直接进行加工，极大地提高了工件装夹效率。

实施例三、一种机床夹具

请一并参阅图8，本实施例与实施例二大致相同，其相同的结构在此不再赘述，其不同之处在于，实施例二中所采用的锁紧机构130在本实施例中采用多个锁紧边块150替换，该锁紧边块150设有边块固定槽152，该锁紧边块150用于配合该定位机构120以侧压的方式固定该工件200。

具体地，工件200通过定位机构120放置于底板110后，将锁紧边块150紧靠工件200的至少相邻两侧边并通过边块螺钉154锁紧来固定工件200。该锁紧边块150一般采用长方体的金属块，具有平整表面，且该锁紧边块150的边长与该工件200的边长成比例，该锁紧边块150根据其边长相应设有多个边块固定槽152，该边块固定槽152包括上槽和下槽，其中，下槽的槽宽小于上槽的槽宽，使得边块螺钉154可以卡置于该下槽上并锁紧于底板。本实提供的机床夹具装夹工件的过程与实施例二大致相同，此处不再赘述，

综上所述，本领域技术人员容易理解，利用本发明提供的机床夹具及装夹工件的方法来装夹工件时，首先在工件坐标系中预设工件定位孔的坐标，然后根据该坐标在工件上开设工件定位孔并根据该坐标确定定位机构在底板上的位置，最后通过工件上的工件定位孔与定位机构配合将工件安装到机床夹具的底板上并锁紧，由于工件定位孔的坐标是已知的，刀具根据该已知的工件定位孔的坐标可以得知整个工件的坐标点集，因此，在将工件装夹到底板后，刀具可以根据该工件定位孔的坐标直接进行加工，可以省去现有技术中工件加工前需要进行繁琐的多次测量以确立编程坐标系零点与工件坐标系零点的关系的步骤，极大地提高了工件装夹效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种装夹工件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立工件坐标系与机床坐标系的对应关系，所述工件坐标系中预设有工件定位孔的坐标，用于使得刀具根据已知的所述工件定位孔的坐标得知整个工件的坐标点集；

根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔；

将与所述工件定位孔适配的杆件装配到机床主轴，根据所述工件定位孔的坐标驱动所述机床主轴至机床上对应位置以利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置；

通过所述定位机构与所述工件定位孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上并锁紧所述工件；

其中，所述利用所述杆件确定所述工件的定位机构的位置包括以下步骤：

将所述定位机构的定位销孔套设于所述杆件；

调整所述定位机构的位置并将所述定位机构固定在所述机床夹具的底板上；

驱动所述机床主轴移开，并在所述定位销孔上插设定位销；

通过定位销固定螺钉固定所述定位销；

其中，所述通过所述定位机构与所述工件定孔匹配将所述工件安装到机床夹具的底板上包括以下步骤：

将所述工件的工件定位孔套设于所述定位机构的定位销上。

2.据权利要求1所述的装夹工件的方法，其特征在于，所述根据所述工件定位孔的坐标在工件上开设工件定位孔的步骤中，所述工件定位孔的坐标包括至少两个，在所述工件上相应开设至少两个工件定位孔。

3.一种机床夹具，用于固定工件，其特征在于，包括：

底板，所述底板上规则开设有多个底板定位孔；

定位机构，所述定位机构通过定位螺钉与所述底板定位孔配合以定位在所述底板的预定位置处，用于定位所述工件；

锁紧机构，所述锁紧机构通过锁紧螺钉与所述底板定位孔配合以锁紧在所述底板的预定位置处，用于锁紧所述工件；

其中，所述定位机构包括：

定位底座，包括定位螺钉配合部、定位销孔以及定位销固定螺孔；

定位螺钉，与所述定位螺钉配合部配合以将所述定位底座固定在所述底板上；

定位销，插设于所述定位销孔；

定位销固定螺钉，螺接于所述定位销固定螺孔，以侧压的方式紧固插设于所述定位销孔的所述定位销；

其中，利用所述机床夹具装夹所述工件时，首先在工件坐标系中预设工件定位孔的坐标，然后根据所述坐标在所述工件上开设工件定位孔并根据所述坐标确定所述定位机构在所述底板上的位置，最后通过所述工件上的所述工件定位孔与所述定位机构配合将所述工件安装到所述机床夹具的所述底板上并锁紧，以使刀具根据已知的所述工件定位孔的坐标得知整个工件的坐标点集。

4.根据权利要求3所述的机床夹具，其特征在于，所述机床夹具还包括垫块，所述垫块垫放于所述底板上，用于支撑所述工件。

5.根据权利要求3所述的机床夹具，其特征在于，所述定位螺钉配合部呈镂空的U型台阶状，对称设置于所述定位底座的两端部，所述定位螺钉配合部包括下定位U型台和上定位U型台，所述下定位U型台的镂空宽度小于所述上定位U型台的镂空宽度。

6.根据权利要求5所述的机床夹具，其特征在于，所述定位螺钉包括定位螺帽和定位螺杆，所述定位螺杆穿设于所述定位螺钉配合部，所述定位螺帽卡持于所述下定位U型台上。

7.根据权利要求3所述的机床夹具，其特征在于，所述锁紧机构包括：

锁紧底座，包括锁紧螺钉配合部和工件螺钉孔；

锁紧螺钉，与所述锁紧螺钉配合部配合以将所述锁紧底座固定在所述底板上；

压帽，包括锁紧调节槽和压沿部；

工件螺钉，所述工件螺钉的下端固定于所述工件螺钉孔，所述工件螺钉的上端穿过所述锁紧调节槽；

工件螺帽，所述工件螺帽在所述锁紧调节槽处与所述工件螺钉配合。

8.根据权利要求7所述的机床夹具，其特征在于，所述锁紧螺钉配合部呈镂空的U型台阶状，对称设置于所述锁紧底座的两端部，所述锁紧螺钉配合部包括下锁紧U型台和上锁紧U型台，所述下锁紧U型台的镂空宽度小于所述上锁紧U型台的镂空宽度。

9.根据权利要求8所述的机床夹具，其特征在于，所述锁紧螺钉包括锁紧螺帽和锁紧螺杆，所述锁紧螺杆穿设于所述锁紧螺钉配合部，所述锁紧螺帽卡持于所述下锁紧U型台上。

10.根据权利要求7所述的机床夹具，其特征在于，所述锁紧机构还包括辅助销钉，所述压帽还设有辅助销孔，所述辅助销钉的下端插设在所述底板上，所述辅助销钉的上端插设于所述辅助销孔。

11.根据权利要求3所述的机床夹具，其特征在于，所述锁紧机构包括多个锁紧边块，所述锁紧边块设有边块固定槽，所述锁紧边块用于配合所述定位机构以侧压的方式固定所述工件。