CN103831646B - 一种铣削加工被动减振夹具 - Google Patents

Abstract

一种铣削加工被动减振夹具，由底座、支撑件、旋转件、支撑调节件、工作台、支撑块、调节板和相应螺钉螺母组成，底座固定在机床工作台上，支撑件通过螺钉和底座相连，支撑块位于支撑件之上，旋转件在水平面内均匀分布三个悬臂梁式支撑，其分别置于三个支撑块上，并且由螺栓依次穿过旋转件、支撑块和支撑件进行固定；该装置的特征是根据被动控制的原理，通过机械调整的方式实现本装置三个正交方向的刚度调节，从而降低弱刚性零件数控铣削加工中的振动，实现高效与高精加工。该装置各个方向的刚度调整可以独立进行，互不影响，且可调参数范围大，可以适应多种零件的加工需求。而且，本发明装置实施简单、易于维护，对环境无污染。

Description

一种铣削加工被动减振夹具

技术领域

本发明涉及一种用于弱刚性零件数控铣削加工的被动减振夹具，具体涉及一种金属数控铣削加工过程中的减振装置，以实现弱刚性金属零件的高性能铣削加工，提高弱刚性件的加工精度及效率。属于机械加工领域的夹具装置。

背景技术

随着现代制造业的迅速发展，弱刚性零件在军民品的生产应用中日益广泛，同时对其加工质量的要求也越来越高。弱刚性零件由于刚性差，在加工过程中切削力的影响下容易产生变形和振动，影响加工精度和效率。针对上述问题，人们普遍采用调整切削参数、增加辅助支撑、设计专用夹具等方式来减少加工过程中的振动。

传统的机床专用夹具可对弱刚性零件提供良好的刚性支撑，但适用范围有限。因此，人们设计了减振夹具，能够根据待加工零件的动力学特性进行调整安装，扩大了使用范围，有助于降低装夹费用和生产准备时间。根据控制机理的不同，减振夹具存在主动型与被动型之分。主动型减振夹具一般由传感器、智能控制单元和执行部件组成，可以较好的适应加工，但是由于部件较多且控制复杂，制造成本高，在实际应用中并不多。被动型减振夹具依据待加工零件与主振系的耦合关系，可通过调整夹具内部结构以改变其动力学特性，实现降低切削加工振动的目的。虽然其适应性逊于主动型，但是实施简单、易于维护，可用于解决实际生产中弱刚性零件的高效和高精加工难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铣削加工被动减振夹具，减弱弱刚性零件加工中的振动。该装置结构简单，减振效果明显。

本发明一种铣削加工被动减振夹具，它由底座1，支撑件2，旋转件3，支撑调节件4，工作台5，支撑块6，调节板7和相应螺钉和螺栓及螺母组成。它们之间的位置连接关系是：底座1固定在机床工作台上，通过螺栓和梯形螺母进行连接。该底座是其上均布弧形槽的圆盘状件。其功能是为被动减振夹具提供稳定支撑。

支撑件2通过螺钉和底座相连，在支撑件2上水平面内均匀分布三条槽，槽中心距离支撑件2的中心线距离连续变化。该支撑件是其上均布弧形槽和圆孔的三角形件。其功能是为Z向刚度旋转件3提供旋转平台，同时为其提供支撑；通过连续调节槽中心与支撑件2中心线的距离，可以实现连续调节Z方向刚度的功能。

支撑块6位于支撑件2之上，均匀分布于支撑件2的槽上。旋转件3在水平面内均匀分布三个悬臂梁式支撑，其分别置于三个支撑块6上，并且由螺栓依次穿过旋转件3、支撑块6和支撑件2进行固定。通过旋转件3的转动可以调节螺栓固定位置与夹具中心轴线的距离，以达到调节夹具Z方向刚度的目的。该支撑块是圆柱环状零件，功能是为旋转件3提供支撑，并保证每次调整后支撑的接触面积不变，从而保证仅改变支撑位置和夹具中心轴线距离而改变刚度的目的。

支撑调节件4位于旋转件3之上，并且可以绕支撑调节件4和旋转件3的共同轴线进行一定角度范围内的旋转。支撑调节件4和旋转件3通过螺栓进行固定。该支撑调节件是由一个法兰和一个圆筒件结合而成，其功能是首先为被动减振夹具提供支撑，然后确保在旋转件3进行旋转调节后夹具上方加工零件的位置不变，同时为机床坐标X，Y方向的调节部件提供固定位置。

工作台5通过螺钉和支撑调节件4的中间支撑柱相连接，并且工作台5上开有四个沉孔，可以通过螺钉将工件固定于工作台上。该工作台是其上均布沉孔的圆盘状件。其功能是用来将工件固定在被动减振夹具上，同时提供Z方向的支撑和X，Y方向刚度调节部件的固定位置。

调节板7通过螺钉固定于工作台上，均匀分布于工作台的四个方向，和支撑调节件4上的调节板相对应，并且通过螺栓和支撑调节件4相固定。通过改变不同方向的调节板上的螺栓固定位置就可以改变夹具在水平面内不同方向上的刚度，从而实现对X和Y方向刚度的调节。该调节板是其上设置弧形槽和圆孔的条形件。其功能是为X，Y方向的刚度调节提供空间和支撑，槽为螺栓固定提供位置和限制。

其中，该装置可以分别调节X,Y,Z三个方向的夹具刚度，从而改变其固有频率。三个方向刚度调节相互独立，互不影响。

其中，Z方向刚度的调节使用旋转结构和悬臂梁式结构，通过旋转来调整支撑点和夹具中心轴线的距离来改变夹具在Z方向上的刚度，悬臂距离越长，夹具刚度在此方向上的刚度越小。

其中，支撑调节件4和旋转件3也可以进行相对旋转，确保夹具上部在调整Z方向刚度的旋转调节以后，任然可以保持X,Y方向的不变。

其中，该装置的结构刚度调节范围可以通过更换调节板7和旋转件3的材料进一步扩大。

本发明的优点在于：

1、本发明装置作为机械加工领域的减振装置，可以改变夹具在沿机床坐标系X,Y,Z三个方向的刚度，有效降低切削加工中的振动，实现零件的高效及高质加工；

2、本装置X,Y,Z方向刚度调节范围广，零件适应性强，进行简单调节即可有效实现对不同零件的加工；

3、本发明装置通过调节螺栓在调节板上的竖直方向固定位置来实现X,Y方向刚度调节，操作简单易行；

4、本发明装置采用旋转位置可以实现Z方向刚度的调节，占用空间小，调整便利；

5、本发明装置将X，Y，Z方向的刚度调节相互隔离，相互之间无影响，可以实现各个方向刚度的自由调节；

6、本发明装置结构简单、易于维护，对环境无污染。

附图说明

图1为本发明装置在切削加工中的应用图；

图2为本发明装置等轴测视图；

图3为本发明装置的正视图；

图4为本发明装置俯视图；

图中：

1-底座；2-支撑件；3-旋转件；4-支撑调节件；5-工作台；6-支撑块；7-调节板。

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。一种铣削加工被动减振夹具，其加工应用示意图如图1所示。该铣削加工被动减振夹具固定于机床工作台上，被加工弱刚性零件固定在此夹具上，然后刀具对零件进行切削加工。

本发明为一种用于弱刚性件铣削加工的被动减振夹具。如图2所示，该装置由底座1，支撑件2，旋转件3，支撑调节件4，工作台5，支撑块6，调节板7和相应螺钉和螺栓及螺母组成。在使用该装置的时候，首先将底座1固定到机床工作台上，然后将支撑件2用螺钉和底座1相固定，如图2和图4中部件1、2位置所示。把支撑块6放在支撑件2的三个槽的最顶端，然后把旋转件3放到支撑块6上，使旋转件3的三个悬臂梁架构上的槽中心线和支撑块6的中心对准，使用螺栓穿过旋转件3和支撑块6以及支撑件2，然后用螺母进行拧紧固定，如图3中2、3和6位置所示。将支撑调节件4和旋转件3上的螺栓槽对齐，然后使用螺栓和螺母进行固定。使用螺钉把零件通过工作台5上的四个沉孔与工作台5进行固定。再将工作台5使用螺钉和支撑调节件4进行固定，然后使用螺钉将调节板7分别固定到工作台5相应的位置，然后使用螺栓分别把四个调节板7在侧面与支撑调节件4的调节板进行固连，如图2和图3中部件4、5、7的位置所示。

将固定支撑件2支撑块6和旋转件3的三个螺栓放松，然后将旋转件3进行旋转，便可以改变旋转件3上支撑夹具上部的悬臂长度，从而夹具改变Z方向的刚度，然后再将螺栓拧紧，即完成Z向刚度调节。

将X方向的固定两个调节板7和支撑调节件4的两个螺栓放松，然后调节两个螺栓在Z方向的位置，即可调节夹具在X方向上的刚度，然后再将螺栓拧紧，即完成X方向刚度调节。

将Y方向的固定两个调节板7和支撑调节件4的两个螺栓放松，然后调节两个螺栓在Z方向的位置，即可调节夹具在Y方向上的刚度，然后再将螺栓拧紧，即完成Y方向刚度调节。

使用结束后，依次拆除即可。

Claims (5)

1.一种铣削加工被动减振夹具，其特征在于：它由底座、支撑件、旋转件、支撑调节件、工作台、支撑块、调节板和相应螺钉螺母组成；底座固定在机床工作台上，通过螺栓和梯形螺母进行连接；该底座是其上均布弧形槽的圆盘状件，其功能是为被动减振夹具提供稳定支撑；支撑件通过螺钉和底座相连，在支撑件上水平面内均匀分布三条槽，槽中心距离支撑件的中心线距离连续变化；该支撑件是其上均布弧形槽和圆孔的三角形件，其功能是为Z向刚度旋转件提供旋转平台，同时为其提供支撑；通过连续调节槽中心与支撑件中心线的距离，实现连续调节Z方向刚度的功能；支撑块位于支撑件之上，均匀分布于支撑件的槽上，旋转件在水平面内均匀分布三个悬臂梁式支撑，其分别置于三个支撑块上，并且由螺栓依次穿过旋转件、支撑块和支撑件进行固定；通过旋转件的转动调节螺栓固定位置与夹具中心轴线的距离，以达到调节夹具Z方向刚度的目的；该支撑块是圆柱环状零件，功能是为旋转件提供支撑，并保证每次调整后支撑的接触面积不变，从而保证仅改变支撑位置和夹具中心轴线距离而改变刚度的目的；支撑调节件位于旋转件之上，并且绕支撑调节件和旋转件的共同轴线进行预定角度范围内的旋转；旋转件和支撑调节件通过螺栓进行固定，该支撑调节件是由一个法兰和一个圆筒件结合而成，其功能是首先为被动减振夹具提供支撑，然后确保在旋转件进行旋转调节后夹具上方加工零件的位置不变，同时为机床坐标X，Y方向的调节部件提供固定位置；该工作台通过螺钉和支撑调节件的中间支撑柱相连接，并且工作台上开有四个沉孔，通过螺钉将工件固定于工作台上，该工作台是其上均布沉孔的圆盘状件；其功能是用来将工件固定在被动减振夹具上，同时提供Z方向的支撑和X，Y方向刚度调节部件的固定位置；该调节板通过螺钉固定于工作台上，均匀分布于工作台的四个方向，和支撑调节件上的调节板相对应，并且通过螺栓和支撑调节件相固定；通过改变工作台上不同方向的调节板上的螺栓固定位置就能改变夹具在水平面内不同方向上的刚度，从而实现对X和Y方向刚度的调节；该工作台上的调节板是其上设置弧形槽和圆孔的条形件，其功能是为X，Y方向的刚度调节提供空间和支撑，槽为螺栓固定提供位置和限制。

2.根据权利要求1所述的一种铣削加工被动减振夹具，其特征在于：该装置可以分别调节X,Y,Z三个方向的夹具刚度，从而改变其固有频率，三个方向刚度调节相互独立，互不影响。

3.根据权利要求1所述的一种铣削加工被动减振夹具，其特征在于：Z方向刚度的调节使用旋转结构和悬臂梁式结构，通过旋转来调整支撑点和夹具中心轴线的距离来改变夹具在Z方向上的刚度，悬臂距离越长，夹具刚度在此方向上的刚度越小。

4.根据权利要求1所述的一种铣削加工被动减振夹具，其特征在于：支撑调节件和旋转件能进行相对旋转，确保夹具上部在调整Z方向刚度的旋转调节以后，仍然保持X,Y方向的不变。

5.根据权利要求1所述的一种铣削加工被动减振夹具，其特征在于：该装置的结构刚度调节范围通过更换工作台上的调节板和旋转件的材料进一步扩大。