CN103846706B - 一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具 - Google Patents

一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具,通过在叶片夹具中引入的拉力传感器准确测量施加在叶片上的预应力,通过丝杠传动机构对施加在叶片上的预应力进行调节,实现叶片加工过程中预应力的精确控制,有效地提高了切削稳定性,减弱切削加工中的机械振动。固定夹具体安装在底座上,移动测量调节装置固定在固定夹具体上,装夹机构安装在移动测量调节装置侧面,底座固定在工作台上;夹具头绕机床旋转分度台的中心转动,拉力传感器与夹具头通过连接套筒连接,保证装夹工件时,夹具头的转动不会影响到拉力传感器,方便测量。本发明夹具适用于叶片类零件在四轴铣床上的装夹加工,能显著提高零件表面的加工质量,提高生产效率。

Description

一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具
技术领域
本发明涉及一种铣床专用夹具,具体地说,涉及一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具。
背景技术
钛合金、高温合金材料耐腐蚀性能好,热强度高,在航空航天领域得到了广泛的应用。但是由于其优良的使用性能也使得切削加工性能较差,在实际的生产加工中通常采用较小的切削速度和切向深度,最后进行表面处理来提高零件材料的疲劳性能。研究实践证明高速铣削可以大大提高加工效率,然而由此产生的切削振动会严重影响加工表面质量。特别是在叶片的铣削加工中,由于叶片薄、加工刚性差,铣削中的振动会产生叶片加工变形大和表面完整性差的问题。目前在航空航天工业制造领域广泛采用预应力加工方法,即预先在工件待加工表面施加弹性范围内的拉伸力,然后在该拉伸力作用下对工件进行加工,加工完成后消除此预应力,以达到改善加工表面质量的目的。实践证明,预应力加工方法可有效提高切削稳定性,消除加工中的颤振现象、改善加工表面残余应力分布,获得较高的加工表面质量。预应力加工方法已广泛应用于制造航空发动机的涡轮叶片、涡轮盘和凸轮轴等耐高温零部件。在叶片类零件的加工过程中,往往将榫头装卡于旋转分度盘上,叶尖的工艺凸台采用顶紧的方式进行装卡。这种叶片类零件夹具采用压紧的方式进行装卡紧固,预应力施加的大小全凭操作人员的经验,缺乏科学数据,不能够保证加工表面质量。
发明专利201210249365.9中公开了一种精锻叶片型面定位装夹夹具,通过叶片叶盆型面、叶根缘板内侧型面上的V点、进气边定位,通过叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块实施定位夹紧。该夹具虽然可提高加工的定位精度,但未考虑切削加工中的预应力控制、振动控制问题。在发明专利201210570033.0中提出的一种叶片加工自适应夹紧工具及其夹紧方法,通过球面关节自找正装置实现叶片端部的夹紧。该夹具适用于无应力夹紧,不适用于预应力加工;不具有叶片定位功能且未考虑叶片加工中的振动控制问题。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足,克服叶片数控加工装夹定位时无法准确控制施加在叶片上的预应力的问题,本发明提出一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具,通过在叶片夹具中引入的拉力传感器来准确测量施加在叶片上的预应力,实现对叶片夹紧时预应力的精确控制,有效地减弱了切削加工中的机械振动,提高了叶片的加工质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括底座、固定夹具体、移动测量调节装置、装夹机构,固定夹具体安装在底座上,移动测量调节装置位于固定夹具体上面,装夹机构固定在移动测量调节装置侧面,且与固定夹具体同垂直面平行安装,底座固定在工作台上;所述固定夹具体包括夹具体、丝杠、滑动螺母、推力轴承、锁紧螺母,所述夹具体中间沿轴向设有卡位槽,夹具体两端有通孔,滑动螺母与丝杠配合位于夹具体的卡位槽内,丝杠一端通过推力轴承和锁紧螺母轴向限位移动,丝杠另一端有手柄,手柄转动带动滑动螺母在卡位槽内沿丝杠轴向滑动;夹具体底部有四个螺孔与底座上四角对应的螺孔配合;所述移动测量调节装置由拉力传感器座、拉力传感器、连接螺栓、挡板、螺栓组成,所述拉力传感器座位于夹具体上部,拉力传感器安装在拉力传感器座内,拉力传感器座两侧端有通孔,一侧端通过螺栓与拉力传感器一端固连,另一侧端通过连接螺栓穿过挡板通孔与拉力传感器另一端固连;拉力传感器座底部有螺母安装孔,滑动螺母上部与拉力传感器座安装孔配合通过螺钉固连,拉力传感器座在滑动螺母的带动下沿丝杠轴向移动;所述装夹机构包括夹具头、连接筒、轴承、小螺栓,所述连接筒内为两个不同直径同轴相通的螺孔,连接筒内小螺孔端安装轴承,小螺栓穿过轴承与夹具头端部的螺孔配合连接,连接筒的另一端与挡板和拉力传感器通过连接螺栓固连。
所述挡板有中心通孔,侧面依中心通孔均布四个固定孔与拉力传感器座上对应的四个螺孔配合,挡板另一侧面设有圆形凹槽与拉力传感器一端相合。
有益效果
本发明提出的一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具,适用于叶片类零件在四轴铣床上的装夹。通过拉力传感器准确获取当前的拉力值,通过丝杠传动机构对施加在叶片上的预应力进行调节,实现在加工过程中对叶片预应力的精确控制,有效地提高了切削稳定性,消除切削振动;夹具头绕机床旋转分度台的中心旋转,拉力传感器与夹具头通过连接筒连接,保证装夹工件时,夹具头的转动不会影响到拉力传感器,方便测量。本发明也适用于部分四坐标联动普通铣床,通过改变夹具头的结构用于叶片类零件、轴类零件的铣削加工,适用范围较广,且可以显著提高零件表面的质量,降低成本,提高生产效率。本发明夹具结构合理,动作可靠。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具作进一步详细说明。
图1为本发明叶片类零件铣削专用拉紧夹具示意图。
图2为本发明叶片类零件铣削专用拉紧夹具剖视图。
图3为本发明的拉力传感器座右视图。
图4为拉力传感器座左视图。
图5为拉力传感器座俯视图。
图6为拉力传感器示意图。
图7为拉力传感器左视图。
图8为挡板左视图。
图9为挡板右视图。
图10为挡板C-C方向剖视图。
图11为滑动螺母示意图。
图12为滑动螺母左视图。
图13为滑动螺母俯视图。
图14为夹具体俯视图。
图15为夹具体仰视图。
图16为夹具体A-A方向剖视图。
图17为底座示意图。
图18为底座B-B方向剖视图。
图中:
1.拉力传感器座2.拉力传感器3.挡板4.连接螺栓5.连接筒6.小螺栓7.轴承8.夹具头9.螺钉10.滑动螺母11.夹具体12.推力轴承13.锁紧螺母14.底座15.丝杠16.螺栓
具体实施方式
本实施例是一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具,适用于叶片类零件在四轴铣床上的装夹。
参阅图1-图18,本发明叶片类零件铣削专用拉紧夹具,由底座、固定夹具体、移动测量调节装置、装夹机构组成,固定夹具体安装在底座上,移动测量调节装置位于固定夹具体上面,装夹机构固定在移动测量调节装置侧面,且与固定夹具体同垂直面平行安装,底座固定安装在工作台上。固定夹具体包括夹具体11、丝杠15、滑动螺母10、推力轴承12、锁紧螺母13,夹具体11中间沿轴向设有卡位槽,夹具体两端有通孔,滑动螺母10与丝杠15配合安装在夹具体11的卡位槽内,丝杠15一端通过推力轴承12和锁紧螺母13轴向限位移动,丝杠15另一端有手柄,旋转手柄带动滑动螺母10在卡位槽内沿丝杠15轴向滑动;夹具体11底部有四个螺孔与底座14上四角对应的螺孔配合。移动测量调节装置由拉力传感器座1、拉力传感器2、连接螺栓4、挡板3、螺栓16组成,拉力传感器座1安装在夹具体11上部,拉力传感器2固定安装在拉力传感器座1内,拉力传感器座1两侧端有通孔,拉力传感器座1的一侧端与拉力传感器2一端通过螺栓16固定连接,拉力传感器座1的另一侧端与拉力传感器2另一端通过连接螺栓4穿过挡板3通孔固定连接;拉力传感器座1底部有螺母安装孔,滑动螺母10上部的螺母端与拉力传感器座1安装孔配合通过螺钉9固定连接,拉力传感器座1在滑动螺母10的带动下沿丝杠15轴向移动,通过装夹机构拉紧或放松叶片,控制施加在叶片上的预应力。装夹机构包括夹具头8、连接筒5、轴承7、小螺栓6,连接筒5内为两个不同直径同轴相通的螺孔,连接筒5内小螺孔端安装轴承7,小螺栓6穿过轴承7与夹具头8端部的螺孔配合连接,连接筒5的另一端与挡板3和拉力传感器2通过连接螺栓4固定连接。
如图8、图9、图10所示,挡板3有中心通孔,侧面依中心通孔均布四个固定孔与拉力传感器座1上对应的四个螺孔配合,挡板3另一侧面设有圆形凹槽与拉力传感器2一端相合。
本实施例的装配过程:将滑动螺母10安装在夹具体11的卡位槽内;丝杠15从夹具体11一侧端圆孔插入,并与滑动螺母10配合,丝杠15小直径端伸出夹具体11另一侧端圆孔,采用推力轴承12和锁紧螺母13进行固定。夹具体11安装在底座14上,对正夹具体11底面上的螺孔和底座14上的螺钉固定孔,用螺钉紧固。将拉力传感器座1放置在夹具体11上,确保滑动螺母10配合插入拉力传感器座1底部的螺母配合孔,将螺钉9从拉力传感器座1顶部的圆孔放入,拧入滑动螺母10上部的螺钉孔,将拉力传感器座1与滑动螺母10固连在一起;拉力传感器2从拉力传感器座1右端圆孔装入拉力传感器座1,用螺栓16从拉力传感器座1左侧的圆孔拧入拉力传感器2左端的螺孔,固定其一端,用挡板3压紧其另一端,拧上挡板3上的螺钉,将挡板3固定在拉力传感器座1上,完成拉力传感器2的固定;连接螺栓4穿过挡板3中心的圆孔拧入拉力传感器2端部的螺孔;将轴承7安装在连接筒5内,小螺栓6穿过轴承7和连接筒5端部的圆孔拧入夹具头8的螺孔,完成连接筒5与夹具头8的连接;最后将连接螺栓4拧入连接筒5的螺纹内缘,完成夹具的整体装配。
本发明叶片类零件铣削专用拉紧夹具使用时,通过底座14上的定位凸头将夹具回转轴线同机床回转分度台回转轴线定位在同一平面内,底座14在角形区域留有用于固定螺钉的孔,用螺钉配合滑块或者机床加工平台上的螺钉孔对底座14进行固定。将叶片叶尖处的工艺凸台插入夹具头8内,由夹具头8上的螺栓紧固;旋转连接筒5,调节连接筒5至张紧状态,施加在叶片上的预紧拉力通过夹具头8、轴承7、连接筒5、连接螺栓4传递到拉力传感器2,拉力传感器2连接线路通过拉力传感器座1上部的方形孔穿出,实时测量施加在叶片上的拉紧力,旋转丝杠15的手柄,调节预应力使达到设定值。

Claims (2)

1.一种叶片类零件铣削专用拉紧夹具,其特征在于:包括底座、固定夹具体、移动测量调节装置、装夹机构,固定夹具体安装在底座上,移动测量调节装置位于固定夹具体上面,装夹机构固定在移动测量调节装置侧面,且与固定夹具体同垂直面平行安装,底座固定在工作台上;所述固定夹具体包括夹具体、丝杠、滑动螺母、推力轴承、锁紧螺母,所述夹具体中间沿轴向设有卡位槽,夹具体两端有通孔,滑动螺母与丝杠配合位于夹具体的卡位槽内,丝杠一端通过推力轴承和锁紧螺母限制轴向移动,丝杠另一端有手柄,手柄转动带动滑动螺母在卡位槽内沿丝杠轴向滑动;夹具体底部有四个螺孔与底座上四角对应的螺孔配合;所述移动测量调节装置由拉力传感器座、拉力传感器、连接螺栓、挡板、螺栓组成,所述拉力传感器座位于夹具体上部,拉力传感器安装在拉力传感器座内,拉力传感器座两侧端有通孔,一侧端通过螺栓与拉力传感器一端固连,另一侧端通过连接螺栓穿过挡板通孔与拉力传感器另一端固连;拉力传感器座底部有螺母安装孔,滑动螺母上部与拉力传感器座安装孔配合通过螺钉固连,拉力传感器座在滑动螺母的带动下沿丝杠轴向移动;所述装夹机构包括夹具头、连接筒、轴承、小螺栓,所述连接筒内为两个不同直径同轴相通的螺孔,连接筒内小螺孔端安装轴承,小螺栓穿过轴承与夹具头端部的螺孔配合连接,连接筒的另一端与挡板和拉力传感器通过连接螺栓固连。
2.根据权利要求1所述的叶片类零件铣削专用拉紧夹具,其特征在于:所述挡板有中心通孔,挡板背离拉力传感器的侧面依中心通孔均布四个固定孔与拉力传感器座上对应的四个螺孔配合,挡板面对拉力传感器的侧面有圆形凹槽与拉力传感器一端相配合。
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