CN105033368B - 一种弹挠性零件加工检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精密零件加工技术领域，具体涉及了一种弹挠性零件加工检测设备，包括活动部件，所述活动部件上设有工件夹持机构、电极夹持机构和检测机构，所述工件夹持机构用于夹持工件，所述电极夹持机构用于夹持电极；所述电极可产生电火花对所述工件进行电火花加工，所述检测机构对电火花加工后的所述工件的刚度指标进行在线检测。本发明提供的弹挠性零件加工检测设备，既能加工弹性零件，还能加工挠性零件，并同时具备加工和在线监测其刚度的功能，提高加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及精密零件加工技术领域，尤其涉及一种电火花加工机床，更具体地涉及一种加工、检测一体化的弹挠性零件加工检测设备。
背景技术
随着国民经济和航空航天的蓬勃发展，精密弹挠性零件对机械加工技术的需求更多偏向功能定制、功能整合等一体化方案。
其中，弹性零件是指对尺寸精度和零件弯曲刚度有严格要求的细长圆锥形零件；挠性零件是指对零件扭转刚度有严格要求的细长圆柱形零件。这两类零件主要运用于航空航天、运载火箭等装备中的速率陀螺仪、电液伺服阀中的反馈杆零件等。
精密弹挠性零件加工对设备有其独特的技术要求，当前此类零件的加工技术主要是切削加工和手工研磨，这两种加工方式均具有加工效率低、成品率低、加工成本高的缺点。现有技术中，切削加工采用切削机床设备对于弹挠性零件的加工，由于该类零件本身微小结构和特殊材质的特点，切削加工难以同时保证精密零件的形状精度和刚性要求；或者需要多台设备才能实现此类零件的部分工序，造成时间成本和设备成本的大量浪费、成品率低。
目前，电火花加工逐渐被应用于弹挠性零件的加工，与切削加工相比，电火花加工克服了加工热变形、刀具干涉、加工成本高昂等问题，可以完成切削加工无法完成的异型槽、特殊材料的加工。但是，现有技术中的电火花加工设备无法根据实际生产需求，同时具备对该类零件进行加工及在线检测的功能，依然存在加工效率低和成品率不高的问题，一般的一种加工设备只能单独针对弹性零件或者挠性零件进行加工，不能对两种精密零件通用，两台设备使得加工成本增加。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供了一种弹挠性零件加工检测设备，既能加工弹性零件，还能加工挠性零件，并同时具备加工和在线监测的功能，提高加工效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种弹挠性零件加工检测设备，包括活动部件，所述活动部件上设有工件夹持机构、电极夹持机构和检测机构，所述工件夹持机构用于夹持工件，所述电极夹持机构用于夹持电极；所述电极可产生电火花对所述工件进行电火花加工，所述检测机构对电火花加工后的所述工件的刚度指标进行在线检测。
进一步的，前述工件为弹性零件时，工件夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构，电极夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构。
进一步的，前述工件为挠性零件时，工件夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构，电极夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构。
进一步的，前述活动部件上设有滑座和工作台，所述滑座和工作台相互垂直设置，所述滑座相对于所述工作台沿竖直方向进行上下运动，所述工作台相对于所述滑座在水平方向运动；所述第一夹持机构设置于所述滑座上，且所述第一夹持机构具有旋转定位功能和无级调速旋转功能，所述滑座带动所述第一夹持机构进行上下往复运动；所述第二夹持机构设置于所述工作台上，且所述第二夹持机构具有双向旋转定位功能，所述工作台带动所述第二夹持机构在水平方向上运动；所述检测机构与所述第一夹持机构和第二夹持机构对应设置。
进一步的，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述滑座和工作台运动，并且控制所述检测机构进行在线检测。
进一步的，前述检测机构包括弯曲刚度检测单元和扭转刚度检测单元；所述弯曲刚度检测单元设置于所述工作台上，且所述弯曲刚度检测单元与所述第一夹持机构对应设置，用于检测弯曲刚度指标；所述扭转刚度检测单元设置于所述滑座上，且与所述第二夹持机构对应设置，用于检测扭转刚度指标。
进一步的，前述第一夹持机构包括第一旋转轴，所述第一旋转轴设置于所述滑座上，所述第一旋转轴可以其轴向为中心旋转，且所述第一旋转轴随所述滑座上下运动；所述第一旋转轴上设有第一快换夹具。
进一步的，前述第二夹持机构包括水平摆轴和第二旋转轴，所述第二旋转轴上设有第二快换夹具，所述第二旋转轴垂直于所述水平摆轴，且所述水平摆轴与所述第二旋转轴连接，所述水平摆轴可以其轴向为中心摆动，并带动所述第二旋转轴摆动，所述第二旋转轴可以其轴向为中心旋转；所述水平摆轴设置于所述工作台上，所述水平摆轴随所述工作台在水平方向运动。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
本发明提供一种弹挠性零件加工检测设备，机台上设有工件夹持机构、电极夹持机构，可实现对弹性零件和挠性零件的不同加工需求，减少多台设备易造成的设备空置浪费，降低多次拆装工件产生的误差；同时本发明中还包括检测机构，检测机构提供工件的刚度检测，可实现工件加工过程中的在线检测，并对不合格件进行反复修正，将工件加工过程多个工序纳入工作范围，并通过不拆卸工件完成多个加工工序，能避免重复装夹过程中产生的定位误差，极大保证形状精度和刚度指标要求，节省设备成本，节约零件加工相关设备的占地面积，缩短加工周期，简化加工流程，同时提高合格率，进一步减少生产成本。
本发明提供的弹挠性零件加工检测设备，同时具备加工和在线检测的功能，解决零件重复装夹产生的精度误差一直是机械加工的难点，并且对于高精度零件的装夹过程所需要的重复找正，要浪费极大的时间，使机械加工过程效率低且困难重重，本发明能有效的减少装夹次数，同时第一次装夹前，工件属于未完整精加工状态，装夹精度相比精加工后要求低，降低了装夹的难度。
本发明提供的弹挠性零件加工检测设备的结构属于模块化设计，该设计方案能针对不同用户需求进行模块选择，这种结构对于不合理使用造成的破坏和长期使用造成的磨损都能进行快速维护，节省后期的维护成本。
综上所述，本发明提供的弹挠性零件加工检测设备，具有加工效率高、成品率高、降低了生产加工成本并且降低了设备浪费的优点。
附图说明
图1为本发明弹挠性零件加工检测设备的平面结构示意图；
图2为本发明弹挠性零件加工检测设备的立体结构示意图。
其中，1：弯曲刚度检测单元；2：第一旋转轴；3：扭转刚度检测单元；4：第二旋转轴；5：第一夹持机构；6：第二夹持机构；7：水平摆轴；8：活动部件；9：滑座；10：工作台；11：第一快换夹具；12：第二快换夹具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本实施例提供的一种弹挠性零件加工检测设备，包括活动部件8，活动部件8上设有工件夹持机构、电极夹持机构和检测机构，工件夹持机构用于夹持工件，电极夹持机构用于夹持电极；电极可产生电火花对工件进行电火花加工，检测机构对电火花加工后的工件的刚度指标进行在线检测。本实施例能加工弹性零件，还能加工挠性零件，并且在保证不拆卸零件的状态下，在线检测其刚度指标，其中刚度指标的检测包括弯曲、扭转刚度指标，并对部分无法满足指标要求的工件进行在线修正，有效保证其形状精度和刚度要求，同时提高加工效率和节约设备成本。
当工件为弹性零件时，工件夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构5，电极夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构6，其中电极为加工弹性零件的电极。
当工件为挠性零件时，工件夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构6，电极夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构5，其中电极为加工挠性零件的圆柱形电极。
具体地，本实施例中的活动部件8上设有工作台10和滑座9，滑座9和工作台10相互垂直设置，滑座9相对于工作台10沿竖直方向进行上下运动，工作台10相对于滑座9在水平方向运动；第一夹持机构5设置于滑座9上，并随着滑座9进行上下往复运动，其中，第一夹持机构5还可以进行无极调速的旋转定位功能；第二夹持机构6设置于工作台10上，并随工作台10上进行水平方向运动，且第二夹持机构6具有双向旋转定位功能；检测机构与第一夹持机构5和第二夹持机构6对应设置。本实施例将各机构通过合理的优化布局设计，将诸多功能模块整合在同一台机床内，达到一机多用的效果。其中，上述的水平运动包括在图1中的左右运动和前后运动，上述的竖直方向上下往复运动为在图1中进行上下运动。
本实施例中，还包括控制系统，控制系统用于控制工作台10和滑座9运动，并且控制检测机构进行在线检测，对于检测不合格的工件可以通过相关的坐标记录和工艺方案，进行快速在线修正，并修正结束再次进行相关数据检测，直至满足要求。
检测机构包括弯曲刚度检测单元1和扭转刚度检测单元3；弯曲刚度检测单元1设置于工作台10上，且弯曲刚度检测单元1与第一夹持机构5对应设置，用于检测弯曲刚度指标，当工件为弹性零件时，弹性零件被夹持于第一夹持机构5上，弯曲刚度检测单元1对加工后的弹性零件的进行弯曲刚度的在线检测；扭转刚度检测单元3设置于滑座9上，且与第二夹持机构6对应设置，用于检测扭转刚度指标，当工件为挠性零件时，挠性零件被夹持于第二夹持机构6上，扭转刚度检测单元3对加工后的挠性零件的进行扭转刚度的在线检测。本实施例中的检查机构可以在不拆卸工件情况下进行在线检测。
第一夹持机构5包括第一旋转轴2，第一旋转轴2设置于滑座9上，第一旋转轴2可以其轴向为中心旋转，且第一旋转轴2随滑座9上下运动；第一旋转轴2上设有第一快换夹具11。第一旋转轴2提供零件的高精度旋转定位功能，或者提供电极的无级调速转速功能。
第二夹持机构6包括水平摆轴7和第二旋转轴4，第二旋转轴4上设有第二快换夹具12，第二旋转轴4垂直于水平摆轴7，且水平摆轴7与第二旋转轴4连接，水平摆轴7可以其轴向为中心摆动，并带动第二旋转轴4摆动，第二旋转轴4可以其轴向为中心旋转；水平摆轴7设置于工作台10上，水平摆轴7随工作台10在水平方向运动。
本实施例能实现在同一机床上能加工弹性零件和挠性零件，其中，通过第一快换夹具11和第二快换夹具12实现快速安装和拆卸，装夹时间缩短至数秒钟就内完成，并且通过检测机构完成零件的相关刚度检测，通过控制系统控制实现在线修正；从而实现在保证弹挠性零件的刚度检测指标要求同时能够保证形状精度，并且由于其模块化的机床结构，使各机构之间具有相对独立性、互换性、通用性等特点。尤其，对于本实施例中的检测机构，因实际生产使用需要，可以拆卸到相关类似设备上，不影响检测设备的使用，但若需要对不合格件进行返修，可能会影响其形状精度。
本实施例的使用方法为：
当工件为弹性零件时，第一旋转轴2上装配弹性零件，第二旋转轴4上装配电极，加工后通过弯曲刚度检测单元1对其弯曲刚度进行在线检测。通过零件不拆卸加工、检测和修正，直到能满足零件的形状精度和弯曲刚度要求。
其中具体的方法为，首次加工时通过工件定位找正到指定加工位置，并记录该点坐标，然后进行加工，往后的加工中则可以不需再找正而直接将工件移动到该点进行加工。首次初加工结束后通过工件定位找正到指定弯曲刚度检测位置，并记录该点坐标后进行刚度测试，往后的弯曲刚度检测则可以直接移动到该点后进行受力加载测试。对比检测数据，若工件合格，则将工件移动回到初始安装位置，并取下零件，单次加工结束。若检测数据不满足指标要求，则再分为两种情况：一种为弯曲刚度大于指标要求，则工件移动回到加工点，根据测试数据，修改相关加工数据进行返修，返修结束后再次接受检测；另一种为弯曲刚度小于指标要求，则工件移动回到初始装夹位置，零件报废，根据检测数据，修改下一个零件相关加工数据，避免再次造成零件报废。
当工件为挠性零件时，第一旋转轴2上装配旋转电极，第二旋转周4上装配挠性零件，加工后通过扭转刚度检测单元3对其扭转刚度进行在线检测。通过零件不拆卸的加工、检测和修正，能达到零件形状精度，又能满足扭转刚度要求。
其中具体的方法为，加工前第二旋转轴4安装位置使挠性零件水平，加工时通过对工件定位找正到指定加工位置，并记录该点坐标，然后进行加工，往后的加工中则可以不需再找正而直接将工件移动到该点进行加工。初加工结束后，通过使工件竖直，并为挠性零件装上用于传递扭矩的加载头，移动到相关位置进行扭转刚度检测。其具体的实施方式可参照弹性零件的加工。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (5)
1.一种弹挠性零件加工检测设备，其特征在于，包括活动部件，所述活动部件上设有工件夹持机构、电极夹持机构和检测机构，所述工件夹持机构用于夹持工件，所述电极夹持机构用于夹持电极；所述电极可产生电火花对所述工件进行电火花加工，所述检测机构对电火花加工后的所述工件的刚度指标进行在线检测；所述活动部件上设有滑座和工作台，所述滑座和工作台相互垂直设置，所述滑座相对于所述工作台沿竖直方向进行上下运动，所述工作台相对于所述滑座在水平方向运动；所述工件为弹性零件时，工件夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构，电极夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构；所述工件为挠性零件时，工件夹持机构形成在水平方向上运动的第二夹持机构，电极夹持机构形成一个可在竖直方向上下往复运动的第一夹持机构；所述第一夹持机构设置于所述滑座上，且所述第一夹持机构具有旋转定位功能和无级调速旋转功能，所述滑座带动所述第一夹持机构进行上下往复运动；所述第二夹持机构设置于所述工作台上，且所述第二夹持机构具有双向旋转定位功能，所述工作台带动所述第二夹持机构在水平方向上运动；所述检测机构与所述第一夹持机构和第二夹持机构对应设置。
2.根据权利要求1所述的弹挠性零件加工检测设备，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述滑座和工作台运动，并且控制所述检测机构进行在线检测。
3.根据权利要求1所述的弹挠性零件加工检测设备，其特征在于，所述检测机构包括弯曲刚度检测单元和扭转刚度检测单元；所述弯曲刚度检测单元设置于所述工作台上，且所述弯曲刚度检测单元与所述第一夹持机构对应设置，用于检测弯曲刚度指标；所述扭转刚度检测单元设置于所述滑座上，且与所述第二夹持机构对应设置，用于检测扭转刚度指标。
4.根据权利要求3所述的弹挠性零件加工检测设备，其特征在于，所述第一夹持机构包括第一旋转轴，所述第一旋转轴设置于所述滑座上，所述第一旋转轴可以其轴向为中心旋转，且所述第一旋转轴随所述滑座上下运动；所述第一旋转轴上设有第一快换夹具。
5.根据权利要求4所述的弹挠性零件加工检测设备，其特征在于，所述第二夹持机构包括水平摆轴和第二旋转轴，所述第二旋转轴上设有第二快换夹具，所述第二旋转轴垂直于所述水平摆轴，且所述水平摆轴与所述第二旋转轴连接，所述水平摆轴可以其轴向为中心摆动，并带动所述第二旋转轴摆动，所述第二旋转轴可以其轴向为中心旋转；所述水平摆轴设置于所述工作台上，所述水平摆轴随所述工作台在水平方向运动。
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