CN108098382A - 一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具及加工方法，属于工件加工技术领域。加工夹具包括托架、V型块和多个压紧组件，V型块设置在托架上，V型块中设置有用于容纳待加工工件的V型槽，托架上设有两排安装孔，两排安装孔沿V型块的长度方向设置，且V型块位于两排安装孔之间，每排安装孔均包括多个安装孔，每个压紧组件均包括压紧块和设置在压紧块上的连接件，压紧块搁置在托架上，连接件设置在安装孔中，多个压紧组件与托架可拆卸连接。采用该加工夹具可以保证待加工工件的直线度，对待加工工件进行加工时，无需调整待加工工件的位置，节省了加工时间，提高了工作效率。

Description

一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具及加工方法

技术领域

本发明涉及工件加工技术领域，特别涉及一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具及加工方法。

背景技术

截面非整圆的条状工件通常具有其独特的优越性，例如承载能力大，使用寿命长，节省原材料等，而常在机械设计中被广泛使用。

对于横截面为整圆的条状工件而言，通常采用数控车床对工件进行车削加工。而对于截面非整圆的条状工件来说，例如，横截面为一整圆挖出两个小弧面且对圆弧面的精度以及工件的直线度要求很高的条状工件，采用数控机床对其进行加工时，为了保证条状工件的直线度，通常需要采用夹紧工具将条状工件夹紧，再对条状工件进行加工。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于采用现有的夹紧工具将工件夹紧后，加工完条状工件上的其中一个圆弧面后，需要将条状工件的位置进行调整，然后再夹紧条状工件，以加工条状工件上的另一个圆弧面。对于较长、较大等且不易移动的条状工件来说，调整条状工件的位置会花费较多的时间，加工效率低，难以保证工件的加工精度。

发明内容

为了解决现有技术中加工横截面为整圆的条状工件时加工效率低的问题，本发明实施例提供了一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具及加工方法。所述技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具，所述加工夹具包括托架、V型块和多个压紧组件，所述V型块设置在所述托架上，所述V型块中设置有用于容纳待加工工件的V型槽，所述托架上设有两排安装孔，所述两排安装孔沿所述V型块的长度方向设置，且所述V型块位于所述两排安装孔之间，每排所述安装孔均包括多个安装孔，每个所述压紧组件均包括压紧块和设置在所述压紧块上的连接件，所述压紧块搁置在所述托架上，所述连接件设置在所述安装孔中，所述多个压紧组件与所述托架可拆卸连接。

进一步地，所述托架包括底板、支撑板和平板，所述底板与所述平板平行设置，所述支撑板位于所述底板与所述平板之间，且所述支撑板分别垂直于所述底板和所述平板。

进一步地，所述压紧块包括压板和等高铁，所述压板与所述平板平行，所述连接件设置在所述压板上，所述等高铁搁置在所述平板上，所述压板设置在所述等高铁上且所述压板与所述等高铁呈L型。

进一步地，所述连接件为双头螺栓，所述多个安装孔为螺纹孔，所述双头螺栓的一端与所述压板连接，所述双头螺栓的另一端与所述螺纹孔连接。

进一步地，任意相邻的两个所述压板之间的间距为250mm～270mm。

第二方面，本发明提供了一种适用于截面非整圆的条状工件的加工方法，所述加工方法适用于第一方面所述的加工夹具，所述加工方法包括：

提供待加工工件，所述待加工工件为截面为圆形的条状工件；

在所述待加工工件的外壁上加工出两个相互平行的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面沿所述待加工工件的长度方向布置；

采用加工夹具装夹所述待加工工件，并将所述加工夹具固定在数控机床的工作台上，所述第一平面和所述第二平面与所述加工夹具的托架上安装孔的轴线平行；

将所述加工夹具的多个压紧组件通过所述托架上的靠近所述第二平面的一排安装孔连接；

控制所述数控机床将所述第一平面加工成第一圆弧凹面；

将所述多个压紧组件从所述托架拆除；

将所述加工夹具的多个压紧组件通过所述托架上的靠近所述第一平面的一排安装孔连接；

控制所述数控机床将所述第二平面加工成第二圆弧凹面；

将所述多个压紧组件从所述托架拆除。

进一步地，所述控制所述数控机床将所述第一平面加工成第一圆弧凹面，包括：

在所述数控机床的主轴上装夹第一加工刀具；

控制所述第一加工刀具在所述第一平面上加工出第一初始圆弧凹面，所述第一初始圆弧凹面在所述第一平面的两端留有加工余量；

在所述数控机床的主轴上装夹直角铣头；

在所述直角铣头上装夹第二加工刀具；

控制所述第二加工刀具将所述第一初始圆弧凹面加工成第一圆弧凹面。

进一步地，所述控制所述数控机床将所述第二平面加工成第二圆弧凹面，包括：

在所述数控机床的主轴上装夹第一加工刀具；

控制所述第一加工刀具在所述第二平面上加工出第二初始圆弧凹面，所述第二初始圆弧凹面在所述第二平面的两端留有加工余量；

在所述数控机床的主轴上装夹直角铣头；

在所述直角铣头上装夹第二加工刀具；

控制所述第二加工刀具将所述第二初始圆弧凹面加工成第二圆弧凹面。

进一步地，所述第一加工刀具为采用圆刀片制成的三面刃铣刀。

进一步地，所述第二加工刀具为采用方刀片制成的三面刃铣刀。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置加工夹具，加工夹具包括托架，V型块及多个压紧组件，V型块设置在托架上，V型块中设置有用于容纳待加工工件的V型槽，托架上设有两排安装孔，两排安装孔沿V型块的长度方向设置，且V型块位于两排安装孔之间，每排安装孔均包括多个安装孔，每个压紧组件均包括压紧块和设置在压紧块上的连接件，压紧块搁置在托架上，连接件设置在安装孔中，多个压紧组件与托架可拆卸连接。将待加工工件设置在V型槽中，将压紧组件设置两排安装孔的其中一排安装孔中，使得压紧组件压紧待加工工件，可以保证待加工工件的直线度，同时可对待加工工件的远离压紧组件的一侧进行加工。再将压紧组件设置两排安装孔的另外一排安装孔中，即可对待加工工件的远离压紧组件的另一侧进行加工，无需调整待加工工件的位置，节省了加工时间，提高了工作效率。同时采用多个压紧组件分别压紧，待加工工件收到的压紧力分散，工件不易变形。

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。

图1是本发明实施例提供的一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具的结构示意图；

图2是图1的A-A截面图；

图3是本发明实施例提供的一种适用于截面非整圆的条状工件的加工方法的方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种待加工工件的结构示意图；

图5是图4的B-B截面图；

图6是本发明实施例提供的另一种待加工工件的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种待加工工件的结构示意图；

图8是图7的C-C截面图；

图9是本发明加工出的一种截面非整圆的条状工件的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具的结构示意图，如图1所示，加工夹具包括托架1，V型块2和多个压紧组件3。

图2是图1的A-A截面图，如图2所示，V型块2设置在托架1上，V型块2中设置有用于容纳待加工工件100的V型槽2a，托架1上设有两排安装孔1a，两排安装孔1a沿V型块2的长度方向设置，且V型块2位于两排安装孔1a之间，每排安装孔1a均包括多个安装孔1a，每个压紧组件3均包括压紧块31和设置在压紧块31上的连接件32，压紧块31搁置在托架1上，连接件32设置在安装孔1a中，多个压紧组件3与托架1可拆卸连接。

进一步地，多个安装孔1a沿V型块2的长度方向等距间隔设置。使得待加工工件100受到均匀分散的压紧力，以减小待加工工件100的变形。

在本实施例中，V型槽2a具有一对侧壁，两个侧壁对称设置且两个侧壁之间呈夹角。V型槽2a两端的直线度跳动小于0.02mm。可以采用百分表对V型槽2a两端跳动进行测量。V型槽2a的与待加工工件100相接触的表面与待加工工件100的外圆相匹配，以对待加工工件100进行更好的支撑，同时不会对加工工件100的外表面造成损坏。

优选地，V型块2采用铸铁材料制成，V型块2的长度等于待加工工件100的长度，采用长条状的V型块2支撑待加工工件，能够很好的保证待加工工件的直线度。

可选地，托架1与V型块2为一体式结构，使得托架1与V型块2的结构更加稳定，在具体实现时，也可将托架1与V型块2焊接。

本发明实施例通过设置加工夹具，加工夹具包括托架，V型块及多个压紧组件，V型块设置在托架上，V型块中设置有用于容纳待加工工件的V型槽，托架上设有两排安装孔，两排安装孔沿V型块的长度方向设置，且V型块位于两排安装孔之间，每排安装孔均包括多个安装孔，每个压紧组件均包括压紧块和设置在压紧块上的连接件，压紧块搁置在托架上，连接件设置在安装孔中，多个压紧组件与托架可拆卸连接。将待加工工件设置在V型槽中，将压紧组件设置两排安装孔的其中一排安装孔中，使得压紧组件压紧待加工工件，可以保证待加工工件的直线度，同时可对待加工工件的远离压紧组件的一侧进行加工。再将压紧组件设置两排安装孔的另外一排安装孔中，即可对待加工工件的远离压紧组件的另一侧进行加工，无需调整待加工工件的位置，节省了加工时间，提高了工作效率。同时采用多个压紧组件分别压紧，待加工工件收到的压紧力分散，工件不易变形。

如图2所示，在本实施例中，托架1包括底板11、支撑板12和平板13，底板11与平板13平行设置，支撑板12位于底板11与平板13之间，且支撑板12分别垂直于底板11和平板13。通过设置支撑板12连接底板11与平板13，加强托架1的结构强度同时，还可节省材料，减轻托架1的重量。

可选地，托架3还可为块状结构。

进一步地，压紧块31包括压板311和等高铁312，压板311与平板11平行，连接件32设置在压板311上，等高铁312搁置在平板11上，压板311设置在等高铁312上且压板311与等高铁312呈L型。

具体地，待加工工件100夹设在V型块2和压板311之间。在本实施例中，压板311可以采用普通碳素结构钢制成。等高铁312的高度与待加工工件100设置在V型块2中时的高度相等。压板311一端通过等高铁312支撑，另一端压紧在待加工工件100上。

可选地，压板311与等高铁312为一体式结构，加强压紧块31的结构强度。

优选地，任意相邻的两个压板311之间的间距为250mm～270mm。在本实施例中，待加工工件100的长度为2.3米，共设有5个压板，任意相邻的两个压板311之间的间距为260mm。

进一步地，连接件32为双头螺栓，多个安装孔1a为螺纹孔，双头螺栓的一端与压板311连接，双头螺栓的另一端与螺纹孔连接。

图3是本发明实施例提供的一种适用于截面非整圆的条状工件的加工方法的方法流程图，如图3所示，该加工方法包括：

步骤301、提供待加工工件。

在本实施例中，待加工工件为截面为圆形的条状工件。

步骤302、在待加工工件的外壁上加工出两个相互平行的平面。

在本实施例中，第一平面和第二平面沿待加工工件的长度方向布置。

具体地，采用侧铣的方式，使用Φ50的面铣刀沿待加工工件的长度方向在待加工工件的外壁上依次加工出第一平面和第二平面，并用Φ20的整体合金立铣刀清除面铣刀加工后的残留部分。

图4是本发明实施例提供的一种待加工工件的结构示意图，图5是图4的B-B截面图，如图4和图5所示，待加工工件100包括主体110、第一圆形凸台120和第二圆形凸台130，主体110包括本体111和分别位于本体111两端的第一圆台112、第二圆台113，第一圆形凸台120设置在第一圆台112的远离本体111的一端，第二圆形凸台130设置在第二圆台113的远离本体111的一端。

本体111为圆柱体，在本体111的外壁上沿其长度方向加工有第一平面111a和第二平面111b，第一平面111a和第二平面111b相对平行。

在本实施例中，主体110的长度L＝2210mm，主体的直径D＝58mm，第一圆台的长度L1为20mm，第二圆台的长度L2为20mm。

步骤303、采用加工夹具装夹待加工工件，并将加工夹具固定在数控机床的工作台上。

在本实施例中，如图2所示，托架1上设有两排安装孔1a，V型块2位于两排安装孔1a之间。

具体地，V型块与托架焊接在一起后，加工托架底面，使得托架水平，并在托架上沿V型块的长度方向，在V型块的两侧钻两排安装孔，然后将托架设置在数控机床的工作台。加工V型块，以在V型块中加工出V型槽，并保证V型块两端跳动小于0.02mm。其中V型块为长条状，将待加工工件设置在V型槽中可以保证工件的直线度。

进一步地，将待加工工件放置在V型块的V型槽中。

具体地，如图2所示，将待加工工件100放置在V型块2的V型槽2a中，使得第一平面和第二平面与托架上的安装孔的轴线平行，便于后续对两个平面进行加工。

步骤304、将多个压紧组件与托架上的靠近第二平面的一排安装孔连接。

具体地，将多个压紧组件中的连接件分别设置在托架上的靠近第二平面的一排安装孔中，通过连接件使得多个压紧块与托架连接，并将待加工工件压紧。

检测第二平面的水平方向和竖直方向的直线度，第二平面的水平方向的直线度≤0.05mm，竖直方向的直线度≤0.01mm。可以采用百分表进行校正。

步骤305、控制数控机床将第一平面加工成第一圆弧凹面。

具体地，步骤305包括：

第一步，在数控机床的主轴上装夹第一加工刀具。

在本实施例中，第一加工刀具为采用圆刀片制成的三面刃铣刀。

第二步，控制第一加工刀具在第一平面上加工出第一初始圆弧凹面。

具体地，数控机床控制第一加工刀具采用立铣加工的方式，在第一平面上仿形加工出第一初始圆弧凹面，第一初始圆弧凹面在第一平面的两端还留有加工余量。

图6是本发明实施例提供的另一种待加工工件的结构示意图，如图6所示，在待加工工件的第一平面111a上加工有第一初始圆弧凹面114，第一初始圆弧凹面114位于第一平面111a的中部，且第一初始圆弧凹面114在第一平面111a的两端留有加工余量。

在本实施例中，第一初始圆弧凹面114的长度为Q＝2130mm，第一初始圆弧凹面114在第一平面111a的靠近第一圆台112和靠近第二圆台113的两端分别留有40mm的加工余量。第一初始圆弧凹面114与待加工工件100的中轴线的最小距离R为24±0.1mm。

具体地，第一加工刀具的直径可以为82mm。

第三步，在数控机床的主轴上装夹直角铣头。

第四步，在直角铣头上装夹第二加工刀具。

具体地，第二加工刀具为采用方刀片制成的三面刃铣刀。

第五步，控制第二加工刀具将第一初始圆弧凹面加工成第一圆弧凹面。

具体地，数控机床控制第二加工刀具采用侧铣加工的方式，仿形加工第一初始圆弧凹面，以去除第一平面上留有的加工余量，得到第一圆弧凹面。

图7是本发明实施例提供的又一种待加工工件的结构示意图，如图7所示，第一初始圆弧凹面114被加工成了第一圆弧凹面115，此时第一圆台112和第二圆台113也被加工了一部分。

具体地，第一圆弧凹面115的长度H为2215mm，第一圆台112的长度L1为17.5mm，第二圆台113的长度L2为17.5mm。第一圆弧凹面115与待加工工件100的中轴线的最小距离R为24±0.1mm。

图8是图7的C-C截面图，如图8所示，此时待加工工件100的第一平面111a加工成了第一圆弧凹面115。

进一步地，在加工出第一圆弧凹面115后，还需对待加工工件的外壁进行倒圆处理。

具体地，在第一圆弧凹面115与待加工工件的外壁的交界处，采用第一加工工具加工出半径为1mm的倒圆，便于待加工工件的后续使用。

步骤306、将多个压紧组件从托架拆除。

步骤307、将多个压紧组件与托架上的靠近第一平面的一排安装孔连接。

具体地，将多个压紧组件中的连接件分别设置在托架上的靠近第一平面的一排安装孔中，通过连接件使得多个压紧组件与托架连接，并将待加工工件压紧。

检测第一平面的水平方向和竖直方向的直线度，第一平面的水平方向的直线度≤0.05mm，竖直方向的直线度≤0.01mm。可以采用百分表进行校正。

步骤308、控制数控机床将第二平面加工成第二圆弧凹面。

具体地，步骤308包括：

第一步，在数控机床的主轴上装夹第一加工刀具；

第二步，控制第一加工刀具在第二平面上加工出第二初始圆弧凹面；

具体地，第二初始圆弧凹面在第二平面上留有加工余量。

第三步，在数控机床的主轴上装夹直角铣头；

第四步，在直角铣头上装夹第二加工刀具；

第五步，控制第二加工刀具将第二初始圆弧凹面加工成第二圆弧凹面。

具体地，步骤308与步骤305相同，本发明在此不再赘述。

进一步地，在加工出第二圆弧凹面后，还需对待加工工件的外壁进行倒圆处理。

具体地，在第二圆弧凹面与待加工工件的外壁的交界处，采用第一加工工具加工出半径为1mm的倒圆，便于待加工工件的后续使用。

步骤309、将多个压紧组件从托架拆除。

需要说明的是，在本实施例中，还可以先执行步骤305中的第一步和第二步，再执行步骤306、步骤307，再执行步骤308中的第一步和第二步，再执行步骤309、步骤304，再执行步骤305中的第三步、第四步和第五步，再执行步骤306、步骤307，再执行步骤308中的第三步、第四步和第五步。此加工过程可以减少刀具的换刀次数。

图9是本发明加工出的一种截面非整圆的条状工件的截面示意图，如图9所示，该条状工件100的外圆上包括第一圆弧凹面115和第二圆弧凹面116，其中第一圆弧凹面115和第二圆弧凹面116关于该条状工件100的轴线对称。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于截面非整圆的条状工件的加工夹具，其特征在于，所述加工夹具包括托架、V型块和多个压紧组件，所述V型块设置在所述托架上，所述V型块中设置有用于容纳待加工工件的V型槽，所述托架上设有两排安装孔，所述两排安装孔沿所述V型块的长度方向设置，且所述V型块位于所述两排安装孔之间，每排所述安装孔均包括多个安装孔，每个所述压紧组件均包括压紧块和设置在所述压紧块上的连接件，所述压紧块搁置在所述托架上，所述连接件设置在所述安装孔中，所述多个压紧组件与所述托架可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的加工夹具，其特征在于，所述托架包括底板、支撑板和平板，所述底板与所述平板平行设置，所述支撑板位于所述底板与所述平板之间，且所述支撑板分别垂直于所述底板和所述平板。

3.根据权利要求2所述的加工夹具，其特征在于，所述压紧块包括压板和等高铁，所述压板与所述平板平行，所述连接件设置在所述压板上，所述等高铁搁置在所述平板上，所述压板设置在所述等高铁上且所述压板与所述等高铁呈L型。

4.根据权利要求3所述的加工夹具，其特征在于，所述连接件为双头螺栓，所述多个安装孔为螺纹孔，所述双头螺栓的一端与所述压板连接，所述双头螺栓的另一端与所述螺纹孔连接。

5.根据权利要求3所述的加工夹具，其特征在于，任意相邻的两个所述压板之间的间距为250mm～270mm。

6.一种适用于截面非整圆的条状工件的加工方法，所述加工方法适用于如权利要求1-5任一项所述的加工夹具，其特征在于，所述加工方法包括：

提供待加工工件，所述待加工工件为截面为圆形的条状工件；

在所述待加工工件的外壁上加工出两个相互平行的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面沿所述待加工工件的长度方向布置；

采用加工夹具装夹所述待加工工件，并将所述加工夹具固定在数控机床的工作台上，所述第一平面和所述第二平面与所述加工夹具的托架上安装孔的轴线平行；

将所述加工夹具的多个压紧组件通过所述托架上的靠近所述第二平面的一排安装孔连接；

控制所述数控机床将所述第一平面加工成第一圆弧凹面；

将所述多个压紧组件从所述托架拆除；

将所述加工夹具的多个压紧组件通过所述托架上的靠近所述第一平面的一排安装孔连接；

控制所述数控机床将所述第二平面加工成第二圆弧凹面；

将所述多个压紧组件从所述托架拆除。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述控制所述数控机床将所述第一平面加工成第一圆弧凹面，包括：

在所述数控机床的主轴上装夹第一加工刀具；

控制所述第一加工刀具在所述第一平面上加工出第一初始圆弧凹面，所述第一初始圆弧凹面在所述第一平面的两端留有加工余量；

在所述数控机床的主轴上装夹直角铣头；

在所述直角铣头上装夹第二加工刀具；

控制所述第二加工刀具将所述第一初始圆弧凹面加工成第一圆弧凹面。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述控制所述数控机床将所述第二平面加工成第二圆弧凹面，包括：

在所述数控机床的主轴上装夹第一加工刀具；

控制所述第一加工刀具在所述第二平面上加工出第二初始圆弧凹面，所述第二初始圆弧凹面在所述第二平面的两端留有加工余量；

在所述数控机床的主轴上装夹直角铣头；

在所述直角铣头上装夹第二加工刀具；

控制所述第二加工刀具将所述第二初始圆弧凹面加工成第二圆弧凹面。

9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述第一加工刀具为采用圆刀片制成的三面刃铣刀。

10.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述第二加工刀具为采用方刀片制成的三面刃铣刀。