CN109108688B - 一种环类零件内部斜槽加工用的铣床夹具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环类零件内部斜槽加工用的铣床夹具及加工方法，该铣床夹具由底板、支座、对刀块、定位插销、滚轮轴、滚轮、压板、支承和定位键组成，利用该夹具在普通立式铣床X52K上即可完成中型环类零件内部斜槽的加工，并能完成多个斜槽的加工；零件装夹方便，加工时使用夹具找正；对刀时使用对刀块对刀，操作简单、快捷且生产成本低。本加工方法克服了原加工方法受设备和生产条件局限性大的不足，加工方法简单，夹具使用方便，适用于单件和批量生产；零件装夹、找正和对刀方便快捷，减少设备的非加工时间，提高生产效率；用于加工中型环类零件内部固定分度的多个斜槽或型腔，更换对刀块和定位插销，实现零件不同截面的斜槽或型腔加工。

Description

一种环类零件内部斜槽加工用的铣床夹具及加工方法

技术领域

本发明涉及一种夹具，特别是涉及一种中型环类零件内部斜槽加工用铣床夹具及加工方法。

背景技术

现有的中型环类零件铣削内部轴向斜槽的方法是：按照加工要求编制数控程序；装夹和找正零件，将零件使用组合夹具固定在卧式数控加工中心上，装夹零件时需要使用百分表找正；使用寻边器或对刀仪进行对刀；按照预定程序完成零件加工。这种加工方法，加工精度高，无需设计专用夹具，但是装夹零件费时费力，每次加工都需要找正零件和对刀，大约需要15分钟左右；卧式数控加工中心加工费用高，每小时加工费用为800元左右。此外，这种加工方法对加工设备的要求高，一般工厂卧式数控加工中心数量较少，生产任务繁重，生产周期长；对于没有卧式数控加工中心或者卧式数控加工中心主轴头外形尺寸小于零件内部型腔时，无法进行加工。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了克服现有加工方法受设备局限性大的不足，本发明提供一种中型环类零件内部斜槽加工用铣床夹具。

本发明的技术方案是：一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，包括底板、两个结构相同的支座、两组结构相同的支撑组件、两组结构相同的压紧组件、对刀块和定位插销；所述两个结构相同的支座位于底板上且两者位于同一水平面，相互不接触；支座整体呈板面状，支撑组件分别位于支座上，支座与底板相互垂直；通过两组支撑组件将待加工环类零件进行支撑，使得零件不与底板接触；通过两组压紧组件将待加工环类零件进行紧固，使得零件不能移动；对刀块用于撑托定位插销；定位插销用于确定待加工环类零件在夹具上的正确位置；

所述支撑组件包括滚轮轴、滚轮和开口销，滚轮通过滚轮轴与支座连接，且滚轮能够绕轴线转动；滚轮轴上装有开口销，防止滚轮从滚轮轴上脱落；

所述压紧组件包括移动压板、调节支承、双头螺柱、圆柱螺旋压缩弹簧、锥面垫圈、固定结构，所述移动压板通过双头螺柱和调节支承与支座连接，双头螺柱上装有圆柱螺旋压缩弹簧，保证移动压板不与支座接触，且保证与支座的距离大于待加工环类零件的环壁厚度。

本发明的进一步技术方案是：所述固定结构为球面带肩螺母和螺母，所述双头螺柱依次安有螺母、圆柱螺旋压缩弹簧、移动压板、锥面垫圈和球面带肩螺母。

本发明的进一步技术方案是：所述底板与支座连接的一面上开有若干横向槽和纵向槽，且对刀块与底板连接处未开槽；横向槽用于切削液导流，纵向槽用于安装定位键。

本发明的进一步技术方案是：所述对刀块底部开有若干通孔，且通孔的中心距与底板中部螺纹孔的孔中心距一致；下表面中部开设有纵向槽，用于安装定位键；对刀块竖直面顶部中心位置处开设有凹槽型腔，且凹槽型腔尺寸与待加工零件斜槽的截面尺寸一致。

本发明的进一步技术方案是：所述定位插销整体为二阶圆柱体，且变阶处通过矩形块衔接；大径端外径与待加工零件上定位孔的直径公称尺寸相同；矩形块长边与对刀块的凹槽型腔之间为间隙配合。

本发明的进一步技术方案是：所述滚轮轴整体为阶梯柱状体且外径不同；滚轮轴一端设有外螺纹，与支座上螺纹孔连接；另一端加工有两个对称的小平面，将滚轮轴安装在支座螺纹孔中时，作为扳手的夹持部位；沿轴心与小平面平行位置处开有通孔，用于安装开口销；滚轮轴圆柱端依次安有滚轮、平垫圈和开口销。

本发明的进一步技术方案是：所述滚轮整体为圆柱状，沿轴心处设有通孔，滚轮与滚轮轴为间隙配合。

本发明的进一步技术方案是：所述移动压板一面设有条形孔，另一面开有条形槽，条形槽槽宽与条形孔的孔宽相同；移动压板下表面沿短方向设有一个长方形槽，槽深 2mm，作为空位用，防止移动压板的压紧端与零件干涉。

本发明的进一步技术方案是：所述调节支承，整体为圆柱体，一端的端面为圆弧面，放置在移动压板下表面的条形槽中；圆弧端设有两个平行小平面，作为调整调节支承高低时的扳手夹持位置；小平面上设有一个通孔，便于通过其他工具插入孔中调节支承转动来调整高低位置。

本发明的进一步技术方案是：一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具的环类零件内部斜槽加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将底板固定在铣床工作台上；

步骤二：将待加工环类零件放置在滚轮上，使用移动压板进行预压紧；

步骤三：将定位插销插入对刀块中，然后轻微转动零件，使定位插销能够插入零件的定位孔中，最后使用移动压板进行紧固，确保工件不能移动；

步骤四：从对刀块中取出定位插销，然后使用对刀块进行对刀，即可完成零件一个斜槽的加工；

步骤五：松开球面带肩螺母，移动压板在圆柱螺旋压缩弹簧的作用下与零件分离，保证零件能够自由转动即可；将零件转动至其他加工位置，重复步骤3和步骤4，完成加工；

步骤六：转动球面带肩螺母，使得移动压板在圆柱螺旋压缩弹簧的作用下与零件分离，卸下待加工环类零件。

发明效果

本发明的技术效果在于：该铣床夹具由底板、支座、对刀块、定位插销、滚轮轴、滚轮、压板、支承和定位键组成，利用该夹具在普通立式铣床X52K上即可完成中型环类零件内部斜槽的加工，并能完成多个斜槽的加工；零件装夹方便，加工时使用夹具找正，无需单独找正零件；对刀时使用对刀块对刀，操作简单、快捷；生产成本低，普通立式铣床每小时加工费用为30元左右。

本发明是一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，包括底板、支座、对刀块、定位插销、滚轮轴、滚轮、压板、支承、定位键。本发明使用定位键与机床工作台T型槽连接，定位方便、可靠；对刀块与底板使用定位键连接，定位方便、可靠，并便于更换和维修；使用滚轮安装零件，便于零件进行固定分度，减轻劳动强度；使用对刀块和定位插销，可实现零件内部多个斜槽的加工，更换对刀块和定位插销可实现不同截面的型腔加工；使用移动压板和压簧，方便零件装卸。本发明实现了斜槽或复杂型腔在普通铣床上的加工，克服了原加工方法受设备和生产条件局限性大的不足，加工方法简单，夹具使用方便，适用于单件和批量生产；零件装夹、找正和对刀方便快捷，减少了设备的非加工时间，提高了生产效率；可用于加工中型环类零件内部固定分度的多个斜槽或型腔，更换对刀块和定位插销，可实现零件不同截面的斜槽或型腔加工；并且生产成本低，使用原加工方法生产一个零件需要1小时，加工费用为800元，使用本发明生产一个零件需要0.5小时，加工费用为15元，生产效率提高1倍，生产成本降低98％。

附图说明

图1是本发明环类零件内部斜槽加工用夹具结构示意图。

图2是本发明环类零件内部斜槽加工用夹具第一装配图。

图3是本发明环类零件内部斜槽加工用夹具第二装配图。

图4是底板结构示意图。

图5是第一支座结构示意图。

图6是第二支座结构示意图。

图7是对刀块结构示意图。

图8是定位插销结构示意图。

图9是滚轮轴结构示意图。

图10是滚轮结构示意图。

图11是移动压板结构示意图。

图12是移动压板仰视图

图13是调节支承结构示意图。

图中，1-底板，2-第一支座，3-移动压板，4-第二支座，5-定位键，6-对刀块，7- 调节支承，8-滚轮轴，9-定位插销，10-滚轮，11-双头螺柱。

具体实施方式

参见图1—图13，本发明环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，尤其适用于中型环类零件内部斜槽铣削加工用，本发明包括底板1、第一支座2、移动压板3、第二支座4、 定位键5、对刀块6、调节支承7、滚轮轴8、定位插销9、滚轮10。第一支座2和第二支 座4组合构成夹具体，按照零件加工的角度要求沿一条直线分别固定在底板1的两端， 使用六角头螺栓M10和圆柱销Φ10与底板1连接；对刀块6使用六角头螺栓M10固定在 底板1下部的中间位置，对刀块6和底板1之间通过定位键5定位，定位键5通过螺钉M4 固定在对刀块6下表面的长方形键槽中；两个滚轮10采用间隙配合安装在滚轮轴8一端 的圆柱面上，使用平垫圈和开口销分别固定在两个滚轮轴上；两个滚轮轴10分别使用 另一端的螺纹固定在第一支座2和第二支座4的螺纹孔中，通过六角薄螺母M16紧固， 防止松动；滚轮的一个端面与支座之间留少量间隙，保证滚轮能自由转动即可；双头 螺柱11与移动压板3、调节支承7组合构成夹具的杠杆式夹紧装置；双头螺柱11的一端 安装在支座的螺纹孔中，并使用六角薄螺母紧固防止松动，另一端依次安装有圆柱压缩弹簧、移动压板3、锥面垫圈和球面带肩螺母；调节支承7的一端安装在支座的螺纹 孔中，并使用六角薄螺母紧固防止松动，另一端直接插入移动压板3下表面的长方形凹 槽中，将圆柱销插入调节支承7的孔中带动调节支承7旋转，用于调整调节支承7的高低 位置，以满足夹紧要求；定位键5使用螺钉固定在底板1下表面中间的键槽上；定位插 销9圆柱端穿过对刀块6的中间缺口处插入零件的定位孔中，并保证定位插销9中部长方 体的长边插入对刀块6的中间缺口处，用于确定零件在夹具中的安装位置。

所述底板1整体为长方形，由铸铁制成；底板1上表面沿长边方向开设有三条横向槽，一侧的横向槽与底板长边相等，另一侧两条横向槽长度相等，中间未连接，预留一定距离，用于安装对刀块6；3条横向槽均为切削液导流槽；底板1中部与横向槽垂直位置处开设有一条纵向槽，用于安装定位键5；其上表面开设有12个螺纹孔和4个圆柱孔；4个螺纹孔和2个圆柱孔分为一组，与另一组4个螺纹孔和2个圆柱孔以倾斜一定角度的轴线为中心对称分布，轴线倾斜的角度按照零件加工要求确定，分别用于安装第一支座2和第一支座4；4个螺纹孔开设在底板1中部一端，沿纵向槽对称分布，用于安装对刀块6；底板1下表面中间位置开设有一条横向槽，用于安装定位键5，定位键5与铣床工作台上的T型槽配合；底板1两端中部开设有 U型缺口，用于将底板1固定在铣床工作台上。

所述第一支座2，整体为T型，由两个长方体组成，由钢制材料制成；支座本体垂直安装在支座底座的中间位置，本体右上角设有45°倒角，方便装夹零件；底座的 4角设有4个圆柱孔，分别沿水平和垂直方向对称分布，为安装螺栓用的螺栓过孔，底座沿对角线方向设有2个圆柱孔，分别分布在支座本体两侧，用于安装圆柱销，底座上6个圆柱孔的孔中心距分别与底板1上的孔中心距一致；支座本体中部开设有2 个螺纹孔，用于安装双头螺柱11和调节支承7；支座本体中部靠近倒角一端开设有一个沉孔，沉孔底部有1个螺纹孔，用于安装滚轮轴8。

所述第二支座4，整体为T型，由两个长方体组成，由钢制材料制成；与第一支座结构类似，功能相同，区别在于沉孔的位置开设在支座本体的对称面上。

所述对刀块6整体为L形，由钢制材料制成；底部开设有4个圆柱孔，用于安装六角头螺栓，4个圆柱孔的孔中心距分别与底板1中部圆柱孔的孔中心距一致；对刀块6下表面中部开设有纵向槽，用于安装定位键；对刀块6竖直面顶部中心位置处开设有凹槽型腔，凹槽型腔尺寸与所加工零件斜槽的截面尺寸一致，用于对刀和零件定位；依据所加工零件斜槽的截面形状和尺寸，更换具有相应凹槽型腔形状和尺寸的对刀块6可实现不同形状斜槽的加工。

所述定位插销9为阶梯轴状，由钢制材料制成，用于确定待加工零件在夹具中的正确位置；其大端为圆柱体，圆柱体外径与零件上定位孔的直径公称尺寸一致，公差采用间隙配合；小端为圆柱体，外径上加工有一段网纹滚花，作为手柄使用；小端与大端连接处有一段长方体，其对称轴线与两端的圆柱轴线重合，长方体的长边与对刀块6的凹槽型腔之间为间隙配合，作为定位导向用；工作时，定位插销与对刀块6中部凹槽型腔配合使用，手持定位插销小端，将定位插销大端穿过对刀块6的凹槽型腔插入零件的定位孔中，并保证定位插销中部长方体的长边插入对刀块6的凹槽最宽处，即可确定零件在夹具中的安装位置。如定位插销大端穿过对刀块不能插入零件的定位孔中时，轻微转动待加工零件，直到定位插销大端能够插入待加工零件的定位孔中时，再使用移动压板3进行紧固。

所述滚轮轴8整体为阶梯轴状，由3段圆柱组成，由钢制材料制成；滚轮轴一端加工有一段外螺纹，与支座上螺纹孔连接；另一端圆柱面上加工有两个对称的小平面，将滚轮轴安装在支座螺纹孔中时，作为扳手的夹持部位用；穿过轴心与小平面平行位置处开设有一个圆柱小孔，用于安装防止滚轮10从滚轮轴上掉落的开口销；滚轮轴圆柱端依次安装有滚轮10、平垫圈和开口销。

所述滚轮10整体为圆柱状，由钢制材料制成；滚轮中间设有1个圆柱孔，用于将滚轮安装在滚轮轴8上，孔径与滚轮轴8圆柱部分直径的公称尺寸一致，公差采用间隙配合，以保证滚轮能自由转动；工作时，待加工零件直接放置在滚轮上，采用滚轮结构方便转动待加工零件，减轻劳动强度。

所述移动压板3，整体为长方体，由钢制材料制成；移动压板一端设有一个上下贯通的椭圆形槽，双头螺柱11从槽中穿过；移动压板下表面沿长方向设有一个与椭圆形槽宽相等的长方形槽，槽深6mm，用于放置调节支承7的圆柱端；移动压板下表面沿短方向设有一个长方形槽，槽深2mm，作为空位用，防止移动压板的压紧端与零件干涉。

所述调节支承7，整体为圆柱体，由钢制材料制成；一端的端面为圆弧面，放置在移动压板3下表面的长方形槽中，圆弧端面能够保证调节支承始终与移动压板3 保持接触，作为压紧的支点；圆弧端设有两个平行小平面，作为调整调节支承高低时的扳手夹持位置，小平面上设有一个通孔，在调整调节支承高低时，也可将圆柱销或其他工具插入通孔中，带动调节支承转动来调整高低位置。

双头螺柱为标准件，型号为GB/T901-1988

圆柱螺旋压缩弹簧为标准件，型号为GB/T2089-2009

锥面垫圈为标准件，型号为GB/T850-1988

球面带肩螺母为标准件，型号为JB/T8004.2-1999；本实施例中采用的球面带肩螺螺母为优选方式，也可采用普通螺母

螺母为标准件，型号为GB/T6172.1-2000

装配时：

1、使用六角头螺栓M16将第一支座2和第二支座固定在底板1上。

2、将滚轮10、平垫圈和开口销依次装在滚轮轴8上。

3、将2个滚轮轴8使用螺纹分别装在第一支座2和第二支座4上，分别调整滚轮 10与第一支座2和第二支座4的间隙，保证滚轮10可自由转动，然后分别在滚轮轴8 上安装六角薄螺母M16进行紧固。

4、将六角薄螺母M16装在双头螺柱11的一端，然后将圆柱压缩弹簧、移动压板3、锥面垫圈、球面带肩螺母依次装在双头螺柱11的另一端上，最后将双头螺柱11分别装在第一支座2和第二支座4上。

5、将六角薄螺母装在调节支承7的一端，然后将调节支承7使用螺纹分别装在第一支座2和第二支座4上，调节支承7的另一端装在移动压板3下表面的长方形槽中。

6、将定位键5使用螺钉固定在对刀块6下表面的键槽中，然后将对刀块6使用六角头螺栓M10固定在底板1上。

7、调整第一支座2、第二支座4和对刀块6之间的相对位置，满足设计要求后，使用圆柱销将第一支座2、第二支座4与底板1固定，采用过盈配合，防止支座因螺栓松动而发生位移。

8、使用螺钉将定位键5固定在底板1上，完成夹具装配。

工作时：

1、将夹具的定位键5放置在铣床工作台的T型槽中，找正夹具后使用T型螺钉将夹具固定在铣床工作台上。

2、将被加工零件直接放置在滚轮10上，使用移动压板3进行预压紧，保证零件不会掉落即可。

3、将定位插销9插入对刀块6中，然后轻微转动零件，使定位插销9能够插入零件的定位孔中，最后使用移动压板3进行紧固，确保工件不能移动。

4、从对刀块6中取出定位插销9，然后使用对刀块6进行对刀，即可完成零件一个斜槽的加工。

5、使用扳手松开球面带肩螺母M16少许，移动压板3在圆柱压缩弹簧的作用下与零件分离，保证零件能够自由转动即可，然后转动零件至第二个被加工位置，重复步骤 3和步骤4三次，即可完成零件四个斜槽的加工。

6、使用扳手松开球面带肩螺母M16少许，使移动压板3在圆柱压缩弹簧的作用下与零件分离少许，保证零件能够轻松卸下即可。

经过大量生产验证，本发明环类零件内部斜槽加工用铣床夹具能够满足零件加工需求，受设备和生产条件限制小，使用方便，适用于单件和批量生产。本发明使用对刀块和定位插销配合，可快速完成零件找正和刀具对刀，并能实现零件内部多个斜槽的加工；通过更换对刀块和定位插销，可实现零件不同截面的型腔加工。

Claims (8)

1.一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，包括底板(1)、两个结构相同的支座、两组结构相同的支撑组件、两组结构相同的压紧组件、对刀块(6)和定位插销(9)；所述两个结构相同的支座位于底板(1)上且两者位于同一水平面，相互不接触；支座整体呈板面状，支撑组件分别位于支座上，支座与底板(1)相互垂直；通过两组支撑组件将待加工环类零件进行支撑，使得零件不与底板接触；通过两组压紧组件将待加工环类零件进行紧固，使得零件不能移动；对刀块用于撑托定位插销(9)；定位插销(9)用于确定待加工环类零件在夹具上的正确位置；

所述支撑组件包括滚轮轴(8)、滚轮(10)和开口销，滚轮(10)通过滚轮轴(8)与支座连接，且滚轮(10)能够绕轴线转动；滚轮轴上装有开口销，防止滚轮从滚轮轴上脱落；

所述压紧组件包括移动压板(3)、调节支承(7)、双头螺柱、圆柱螺旋压缩弹簧、锥面垫圈、固定结构，所述移动压板(3)通过双头螺柱和调节支承(7)与支座连接，双头螺柱上装有圆柱螺旋压缩弹簧，保证移动压板不与支座接触，且保证与支座的距离大于待加工环类零件的环壁厚度；

所述固定结构为球面带肩螺母和螺母，所述双头螺柱依次安有螺母、圆柱螺旋压缩弹簧、移动压板、锥面垫圈和球面带肩螺母；

所述底板(1)与支座连接的一面上开有若干横向槽和纵向槽，且对刀块(6)与底板(1)连接处未开槽；横向槽用于切削液导流，纵向槽用于安装定位键。

2.如权利要求1所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述对刀块(6)底部开有若干通孔，且通孔的中心距与底板(1)中部螺纹孔的孔中心距一致；下表面中部开设有纵向槽，用于安装定位键；对刀块(6)竖直面顶部中心位置处开设有凹槽型腔，且凹槽型腔尺寸与待加工零件斜槽的截面尺寸一致。

3.如权利要求1所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述定位插销整体为二阶圆柱体，且变阶处通过矩形块衔接；大径端外径与待加工零件上定位孔的直径公称尺寸相同；矩形块长边与对刀块(6)的凹槽型腔之间为间隙配合。

4.如权利要求1所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述滚轮轴整体为阶梯柱状体且外径不同；滚轮轴一端设有外螺纹，与支座上螺纹孔连接；另一端加工有两个对称的小平面，将滚轮轴安装在支座螺纹孔中时，作为扳手的夹持部位；沿轴心与小平面平行位置处开有通孔，用于安装开口销；滚轮轴圆柱端依次安有滚轮(10)、平垫圈和开口销。

5.如权利要求1所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述滚轮(10)整体为圆柱状，沿轴心处设有通孔，滚轮(10)与滚轮轴为间隙配合。

6.如权利要求1所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述移动压板(3)一面设有条形孔，另一面开有条形槽，条形槽槽宽与条形孔的孔宽相同；移动压板下表面沿短方向设有一个长方形槽，槽深2mm，作为空位用，防止移动压板的压紧端与零件干涉。

7.如权利要求1或6所述的一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具，其特征在于，所述调节支承(7)，整体为圆柱体，一端的端面为圆弧面，放置在移动压板(3)下表面的条形槽中；圆弧端设有两个平行小平面，作为调整调节支承高低时的扳手夹持位置；小平面上设有一个通孔，便于通过其他工具插入孔中调节支承转动来调整高低位置。

8.基于权利要求1所述一种环类零件内部斜槽加工用铣床夹具的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将底板固定在铣床工作台上；

步骤二：将待加工环类零件放置在滚轮(10)上，使用移动压板(3)进行预压紧；

步骤三：将定位插销(9)插入对刀块(6)中，然后轻微转动零件，使定位插销（9）能够插入零件的定位孔中，最后使用移动压板(3)进行紧固，确保工件不能移动；

步骤四：从对刀块(6)中取出定位插销(9)，然后使用对刀块(6)进行对刀，即可完成零件一个斜槽的加工；

步骤五：松开球面带肩螺母，移动压板(3)在圆柱螺旋压缩弹簧的作用下与零件分离，保证零件能够自由转动即可；将零件转动至其他加工位置，重复步骤3和步骤4，完成加工；

步骤六：转动球面带肩螺母，使得移动压板(3)在圆柱螺旋压缩弹簧的作用下与零件分离，卸下待加工环类零件。