CN105945608B - 极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法 - Google Patents

极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法，机加工工装包括设在工装总成、连接件一和连接件二，大臂一端通过连接件一与工装总成连接，另一端通过连接件二与工装总成连接；将工装总成分别固定到机床的可移动工作平台上，极坐标定位形式大臂机加工方法：将两工作总成相向设置，并位于同一条直线上，将大臂吊装在两工装总成之间并通过连接件一、二连接，调整调心机构进行调心，调心完成后固定调心机构，开始进行对大臂的加工。本发明通过一次装夹就能完成极坐标定位形式大臂上不同空间内的孔的加工，提高加工效率和以及加工精度。

Description

极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法，属于机械加工制造技术领域。
背景技术
工程机械行业，臂式结构应用广泛，不论是高空作业车、起重机，还是凿岩台车、混凝土喷射机及钢拱架安装机等，都离不开臂式结构，应用最为广泛的大臂形式有极坐标定位和直角坐标定位两种形式。
极坐标定位形式大臂相比于直角坐标定位形式大臂，具有定位速度快、定位精准和操作系统简单方便等优点，但是极坐标定位大臂加工制作困难，目前使用较为广泛的制作方法有两种，一种是将极坐标定位大臂用五轴加工中心制作，通过机加工设备的精度保证工件的精度；另一种是先用加工中心加工出工件模型，然后倒出铸造模具，然后将整个大臂铸造成型；第一种情况大臂的制作成本非常高，不适合大批量生产；第二种成本低，但是铸造模具的寿命短，铸造精度也低，不适合大范围推广。基于以上情况，直角坐标定位形式大臂凭借其简便的制作工艺、较高的加工精度和较低的制作成本，逐渐成为市场主流产品，但是其存在先天的短板：大臂移动时分别由两个手柄控制，操作复杂，定位时是直角坐标形式移动，定位速度慢，定位精度低。所以现在急需开发出一种新的设备或者提出新的方法解决极坐标定位大臂的加工制作难题，并降低制作成本，使其能够大批量生产。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷， 提供一种一次装夹就能完成极坐标定位形式大臂上不同空间内的孔的加工的极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种极坐标定位形式大臂机加工工装，包括设在大臂两端的工装总成、连接件一和连接件二，所述大臂一端通过连接件一与工装总成连接，另一端通过连接件二与工装总成连接；所述工装总成包括底座以及设在底座上的顶进机构和调心机构，所述调心机构包括滑槽、设在滑槽内的滑块和调心螺杆，所述调心螺杆位于滑块的下方，该滑块在调心螺杆的作用下沿着滑槽上下移动。
进一步地，所述的调心机构通过固定板固定在底座上，所述固定板一侧侧面开设滑槽，所述调心螺杆上端与滑块螺纹连接，其下端抵在底座的底板上表面上。
进一步地，所述的底座由底板、支撑板和支撑辅助板组成，所述底板左右两侧分别固定所述支撑辅助板，两支撑辅助板平行设置，且在两支撑辅助板之间固定连接有支撑板，所述支撑板和支撑辅助板均与底板垂直设置。
进一步地，所述的顶进机构包括顶进螺钉和顶尖，所述顶进螺钉设在开设在滑块上的螺孔内，该顶进螺钉与滑块形成螺纹副；所述顶尖具有顶尖头的一端位于支撑板外侧，另一端设在滑块内且其端面与顶进螺钉端面抵接，该顶尖随着顶进螺钉的旋入向前移动。
进一步地，所述的连接件一由定位轴和定位套组成，所述定位套匹配套装在定位轴外侧，定位套和定位套轴的轴向中线处分别开设有径向设置的用于放置顶尖头的定位孔。
进一步地，所述的定位孔内径与顶尖本体的外径相等，所述的顶尖由顶尖本体和锥形顶尖头组成，所述顶尖本体为圆柱状光杆，其前端设有所述锥形顶尖头。所述的定位孔内径与顶尖本体的外径相等。
进一步地，所述的连接件二为连接板，所述连接板通过插销安装在底座的支撑板上，其中心处设置有辅助定位孔，该连接板宽度的中线上开设有插销孔一，该插销孔一的左右两侧分别开设插销孔二和三，插销孔一、二、三位于同一圆周上，插销孔二、三关于插销孔一对称布置，且两插销孔之间的夹角与大臂耳板的夹角一致，在支撑板上对应插销孔一的位置开设与插销孔一同样大小的插销孔。
一种包含上述极坐标定位形式大臂机加工工装的加工方法，包括以下步骤：
（1）将两套工装总成分别固定到机床的可移动工作平台上，两工作总成相向设置，并位于同一条直线上；
（2）首先，将大臂一端的连接耳和连接耳上的孔进行加工作为定位轴和定位套的基准，其次，将大臂具有耳板的一端的端面上加工定位孔作为连接板的定位基准；然后，将定位套和定位轴装在大臂的连接耳上；最后，将连接板装到大臂具有耳板的一端；
（3）将步骤（2）装配完成后的大臂吊装至两工装总成之间，并在两工装总成的滑块内分别装上顶尖和顶进螺钉，其中，位于大臂连接耳端的工装总成的顶尖顶进定位套和定位套的定位孔内，位于大臂耳板端的工装总成的顶尖顶进连接板上的辅助定位孔内，并旋转工件使得插销孔一和支撑板上的插销孔同心后，插上插销；
（4）分别调整两工装总成的调心机构，使得大臂两端的顶尖中心线位于同一直线上；
（5）先加工其中一组耳板孔，拔出插销，旋转工件，使得插销孔二与支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和耳板的内、外档，加工完成后，再次拨出插销；再次旋转工件，使得位于插销孔三和支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和内档，至此完成整个大臂的加工；
（6）吊起大臂，先分别拆除两工装总成的顶进螺钉和顶尖，再拆除底座。
步骤（1）中工装总成安装在机床可移动工作平台的具体步骤是：首先，将位于连接耳端的工装总成的底座固定到机床可移动平台上，其次，将调心机构和固定块一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后再拧紧紧固螺钉；然后，将位于耳板端的工装总成与机床可移动工作平台进行预紧，待步骤（3）完成后，再拧紧将工装总成的底板安装在工作平台上的紧固螺栓；接着，将调心机构和固定板一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后拧紧紧固螺钉。
步骤（3）完成后，使得连接板上的辅助定位孔和定位轴以及定位套上的定位孔的中心线连成一直线L，且大臂上呈角度的两组耳板孔的中心线交到所述直线L上。
本发明的有益效果是：本发明的极坐标定位形式大臂机加工工装及其加工方法，将工装和普通三轴镗铣床配合使用，使其达到三轴以上镗铣床的功效，实现在三轴镗铣床上加工同一工件处于不同空间面上的孔（槽），解决了极坐标定位形式大臂加工制作难的问题，本发明机加工工装结构简单，设计合理，便于安装，并且能够配合镗铣床实现极坐标定位大臂大批量生产，提高经济效益；本发明极坐标定位形式大臂机加工方法通过一次装夹就能完成极坐标定位形式大臂上不同空间内的孔的加工，提高加工效率和以及加工精度，保证加工稳定性，降低生产成本。
附图说明
图1是一种形式的极坐标定位形式大臂的结构示意；
图2是另一种形式的极坐标定位形式大臂的结构示意；
图3是本发明的工装总成的结构示意图；
图4是本发明的工作总成与连接件一的连接关系示意图；
图5是图4的俯视结构示意图；
图6是图4的左视结构示意图；
图7是本发明的工作总成与连接件二的连接关系示意图；
图8是图7的俯视结构示意图；
图9是图7的右视结构示意图；
图10是本发明极坐标定位形式大臂机加工工装的使用状态示意图。
图中标号代表的意义为：1、大臂，2、拨叉，3、耳板，4、底座，5、调心机构，6、顶进螺钉，7、滑块，8、顶尖，9、定位轴，10、定位套，11、紧固螺钉，12、插销，13、连接板，14、固定板，15、插销孔一，16、插销孔二，17、插销孔三，18、机床可移动工作平台。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1：参见图3~9，一种极坐标定位形式大臂机加工工装，包括设在大臂两端的工装总成、连接件一和连接件二，其特征在于：所述大臂一端通过连接件一与工装总成连接，另一端通过连接件二与工装总成连接；如图3所示，所述工装总成包括底座以及设在底座上的顶进机构和调心机构，所述调心机构包括滑槽、设在滑槽内的滑块和调心螺杆，所述调心螺杆位于滑块的下方，该滑块在调心螺杆的作用下沿着滑槽上下移动。
所述的调心机构通过固定板固定在底座上，所述固定板一侧侧面开设滑槽，所述调心螺杆上端与滑块螺纹连接，其下端抵在底座的底板上表面上。
所述的底座由底板、支撑板和支撑辅助板组成，所述底板左右两侧分别固定所述支撑辅助板，两支撑辅助板平行设置，且在两支撑辅助板之间固定连接有支撑板，所述支撑板和支撑辅助板均与底板垂直设置。
所述的顶进机构包括顶进螺钉和顶尖，所述顶进螺钉设在开设在滑块上的螺孔内，该顶进螺钉与滑块形成螺纹副；所述顶尖具有顶尖头的一端位于支撑板外侧，另一端设在滑块内且其端面与顶进螺钉端面抵接，该顶尖随着顶进螺钉的旋入向前移动。
如图4、5、6所示，所述的连接件一由定位轴和定位套组成，所述定位套匹配套装在定位轴外侧，定位套和定位套轴的轴向中线处分别开设有径向设置的用于放置顶尖头的定位孔。所述的定位孔内径与顶尖本体的外径相等。为了提高定位孔的加工精度，定位轴、定位套上的定位孔采用一体加工的方式加工定位孔。
如图7、8、9所示，所述的连接件二为连接板，所述连接板通过插销安装在底座的支撑板上，其中心处设置有辅助定位孔，该连接板宽度的中线上开设有插销孔一，该插销孔一的左右两侧分别开设插销孔二和三，插销孔一、二、三位于同一圆周上，插销孔二、三关于插销孔一对称布置，且两插销孔之间的夹角与大臂耳板的夹角一致，在支撑板上对应插销孔一的位置开设与插销孔一同样大小的插销孔。为了方便使用，在底座的底板、辅助支撑板以及支撑板组装固定到一起前，就在支撑板上开设插销孔。当然也可以在使用本发明的机加工工装时开设插销孔。
实施例2：一种包含上述极坐标定位形式大臂机加工工装的加工方法，包括以下步骤：
（1）将两套工装总成分别固定到机床的可移动工作平台上，两工作总成相向设置，并位于同一条直线上（如图10所示）；
（2）首先，将大臂一端的连接耳和连接耳上的孔进行加工作为定位轴和定位套的基准，其次，将大臂具有耳板的一端的端面上加工定位孔作为连接板的定位基准；然后，将定位套和定位轴装在大臂的连接耳上；最后，将连接板装到大臂具有耳板的一端；
（3）将步骤（2）装配完成后的大臂吊装至两工装总成之间，并在两工装总成的滑块内分别装上顶尖和顶进螺钉，其中，位于大臂连接耳端的工装总成的顶尖顶进定位套和定位套的定位孔内，位于大臂耳板端的工装总成的顶尖顶进连接板上的辅助定位孔内，并旋转工件使得插销孔一和支撑板上的插销孔同心后，插上插销；
（4）分别调整两工装总成的调心机构，使得大臂两端的顶尖中心线位于同一直线上；
（5）先加工其中一组耳板孔，拔出插销，旋转工件，使得插销孔二与支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和耳板的内、外档，加工完成后，再次拨出插销；再次旋转工件，使得位于插销孔三和支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和内档，至此完成整个大臂的加工；
（6）吊起大臂，先分别拆除两工装总成的顶进螺钉和顶尖，再拆除底座。
步骤（1）中工装总成安装在机床可移动工作平台的具体步骤是：首先，将位于连接耳端的工装总成的底座固定到机床可移动平台上，其次，将调心机构和固定块一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后再拧紧紧固螺钉；然后，将位于耳板端的工装总成与机床可移动工作平台进行预紧，待步骤（3）完成后，再拧紧将工装总成的底板安装在工作平台上的紧固螺栓；接着，将调心机构和固定板一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后拧紧紧固螺钉。
步骤（3）完成后，使得连接板上的辅助定位孔和定位轴以及定位套上的定位孔的中心线连成一直线L，且大臂上呈角度的两组耳板孔的中心线交到所述直线L上。

Claims (8)

1.一种极坐标定位形式大臂机加工工装，包括设在大臂两端的工装总成、连接件一和连接件二，其特征在于：所述大臂一端通过连接件一与工装总成连接，另一端通过连接件二与工装总成连接；所述工装总成包括底座以及设在底座上的顶进机构和调心机构，所述调心机构包括滑槽、设在滑槽内的滑块和调心螺杆，所述调心螺杆位于滑块的下方，该滑块在调心螺杆的作用下沿着滑槽上下移动；所述的连接件一由定位轴和定位套组成，所述定位套匹配套装在定位轴外侧，定位套和定位套轴的轴向中线处分别开设有径向设置的用于放置顶尖头的定位孔；所述的定位孔内径与顶尖本体的外径相等，所述的顶尖由顶尖本体和锥形顶尖头组成，所述顶尖本体为圆柱状光杆，其前端设有所述锥形顶尖头。
2.根据权利要求1所述的极坐标定位形式大臂机加工工装，其特征在于：所述的调心机构通过固定板固定在底座上，所述固定板一侧侧面开设滑槽，所述调心螺杆上端与滑块螺纹连接，其下端抵在底座的底板上表面上。
3.根据权利要求1所述的极坐标定位形式大臂机加工工装，其特征在于：所述的底座由底板、支撑板和支撑辅助板组成，所述底板左右两侧分别固定所述支撑辅助板，两支撑辅助板平行设置，且在两支撑辅助板之间固定连接有支撑板，所述支撑板和支撑辅助板均与底板垂直设置。
4.根据权利要求1所述的极坐标定位形式大臂机加工工装，其特征在于：所述的顶进机构包括顶进螺钉和顶尖，所述顶进螺钉设在开设在滑块上的螺孔内，该顶进螺钉与滑块形成螺纹副；所述顶尖具有顶尖头的一端位于支撑板外侧，另一端设在滑块内且其端面与顶进螺钉端面抵接，该顶尖随着顶进螺钉的旋入向前移动。
5.据权利要求1所述的极坐标定位形式大臂机加工工装，其特征在于：所述的连接件二为连接板，所述连接板通过插销安装在底座的支撑板上，其中心处设置有辅助定位孔，该连接板宽度的中线上开设有插销孔一，该插销孔一的左右两侧分别开设插销孔二和三，插销孔一、二、三位于同一圆周上，插销孔二、三关于插销孔一对称布置，且两插销孔之间的夹角与大臂耳板的夹角一致，在支撑板上对应插销孔一的位置开设与插销孔一同样大小的插销孔。
6.一种包含权利要求1—5任一项权利要求所述的极坐标定位形式大臂机加工工装的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
将两套工装总成分别固定到机床的可移动工作平台上，两工作总成相向设置，并位于同一条直线上；
步骤（1），将大臂一端的连接耳和连接耳上的孔进行加工作为定位轴和定位套的基准；步骤（2），将大臂具有耳板的一端的端面上加工定位孔作为连接板的定位基准；步骤（3），将定位套和定位轴装在大臂的连接耳上；步骤（4），将连接板装到大臂具有耳板的一端；
将步骤（2）装配完成后的大臂吊装至两工装总成之间，并在两工装总成的滑块内分别装上顶尖和顶进螺钉，其中，位于大臂连接耳端的工装总成的顶尖顶进定位套和定位套的定位孔内，位于大臂耳板端的工装总成的顶尖顶进连接板上的辅助定位孔内，并旋转工件使得插销孔一和支撑板上的插销孔同心后，插上插销；
分别调整两工装总成的调心机构，使得大臂两端的顶尖中心线位于同一直线上；
先加工其中一组耳板孔，拔出插销，旋转工件，使得插销孔二与支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和耳板的内、外档，加工完成后，再次拨出插销；再次旋转工件，使得位于插销孔三和支撑板上的插销孔同心，插上插销，加工对应的一组耳板孔和内档，至此完成整个大臂的加工；
吊起大臂，先分别拆除两工装总成的顶进螺钉和顶尖，再拆除底座。
7.根据权利要求6所述的极坐标定位形式大臂机加工工装的加工方法，其特征在于：步骤（1）中工装总成安装在机床可移动工作平台的具体步骤是：首先，将位于连接耳端的工装总成的底座固定到机床可移动平台上，其次，将调心机构和固定块一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后再拧紧紧固螺钉；然后，将位于耳板端的工装总成与机床可移动工作平台进行预紧，待步骤（3）完成后，再拧紧将工装总成的底板安装在工作平台上的紧固螺栓；接着，将调心机构和固定板一起装进滑槽内，预紧用于将固定块固定在支撑板上的紧固螺钉，待步骤（4）完成后拧紧紧固螺钉。
8.根据权利要求6所述的极坐标定位形式大臂机加工工装的加工方法，其特征在于：步骤（3）完成后，使得连接板上的辅助定位孔和定位轴以及定位套上的定位孔的中心线连成一直线L，且大臂上呈角度的两组耳板孔的中心线交到所述直线L上。
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