CN110682119A - 一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具及其控制方法 - Google Patents

一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具及其控制方法 Download PDF

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刘小健
熊小青
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Abstract

本发明公开了一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具及其控制方法，涉及车床夹具。包括圆柱形底座；四移动槽，呈十字型分布于圆柱形底座上且底部设有滑槽，每个移动槽中设有移动组件，移动组件包括：移动气缸，设于移动块下方且连接气泵；压紧气缸，设置于移动块内部且连接气泵；夹具，设于移动块内部且连接压紧气缸；压力传感器，设置于移动块一侧，用于实时检测移动块的径向夹持压力并发送至控制器；控制器连接压力传感器，用于持续接收径向夹持压力，控制移动气缸或压紧气缸运动。具有以下有益效果：设置四个移动组件，增加了夹持工件的大小适用范围，且可以适应不同形状的工件，设置防护层可以防止工件与夹具之间发生相对滑动。

Description

一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具及其控制方法
技术领域
本发明涉及车床夹具领域，尤其涉及一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具及其控制方法。
背景技术
五轴数控加工中心也叫五轴加工中心，是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的加工中心，这种加工中心系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控加工中心系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。
但加工中心的夹具只能进行手动操作对工件进行夹持，给使用人员造成麻烦。现有的一种压叶轮五轴加工可调式工装夹具，包括：圆形底盘，所述圆形底盘上均布有四个导向槽，所述四个导向槽呈十字型分布，每个导向槽中装配有一个能够沿导向槽长度方向移动的可调式定位块，四个可调式定位块的顶端共同形成一个用来支撑待加工压叶轮背部的支撑面，所述圆形底盘中心加工有中心孔，所述中心孔中装配有用来套接待加工压叶轮的中心定位杆，所述中心定位杆上部具有压叶轮锁紧结构。
上述结构复杂，安装不易，只能手动进行夹持，增加了使用人员的工作量，因此需要在此基础上做进一步的改进。
发明内容
本发明为了解决上述问题，现提出一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具，所述可调式工装夹具包括一圆柱形底座，还包括：
控制器，设置于所述圆柱形底座内部；
气泵，设置于所述圆柱形底部内部，且所述气泵连接所述控制器，以在所述控制器的控制作用下动作；
四移动槽，设置于所述圆柱形底座上，四个所述移动槽呈十字型分布，且每个所述移动槽的底部设有一滑槽；
移动组件，每个所述移动槽中设有所述移动组件，所述移动组件包括：
第一滑块，设置于所述滑槽内；
移动气缸，设置于所述第一滑块上方，且所述移动气缸连接所述气泵；
支撑块，设置于所述移动气缸上方；
移动块，设置于所述支撑块上方并由所述移动槽的顶部伸出，且所述移动块的底部具有一第二滑块，所述第二滑块设置于所述移动槽内；
压紧气缸，设置于所述移动块内部，且所述压紧气缸连接所述气泵；夹具，所述夹具的一端设置于所述移动块内部且连接所述压紧气缸的输出端，所述夹具的另一端由设置于所述移动块的朝向所述圆柱形底座的中心位置一侧的通道中伸出；
压力传感器，设置于所述移动块的朝向所述圆柱形底座的中心位置一侧且位于所述夹具下方，用于实时检测所述移动块的径向夹持压力，并输出；
所述控制器连接所述压力传感器，用于持续接收所述径向夹持压力，并在所述径向夹持压力小于预先设置的压力阈值时生成相应的第一控制指令控制所述气泵动作，以控制所述移动气缸带动所述移动组件沿所述移动槽并朝向所述圆柱形底座的中心位置运动，实现所述可调式工装夹具的横向夹紧，以及
在所述径向夹持压力不小于所述压力阈值时生成相应的第二控制指令控制所述气泵动作，以控制所述压紧气缸带动所述夹具沿所述通道并朝向所述圆柱形底座方向运动，实现所述可调式工装夹具的纵向夹紧。
优选的，所述控制器连接一蓄电池，所述蓄电池设置于所述圆柱形底座内部。
优选的，所述移动块靠近所述圆柱形底座中心设置一侧设置有一海绵层。
优选的，所述夹具靠近所述圆柱形底座一侧设置有一防护层。
优选的，所述第一滑块焊接于所述移动气缸底部。
优选的，所述压紧气缸与所述横向移动块通过螺栓连接。
优选的，所述第二滑块与所述移动块焊接连接。
一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的控制方法，应用于用于五轴数控加工的可调式工装夹具，预先在所述圆柱形底座上放置一工件，包括以下步骤：
步骤S1,所述控制器控制所述气泵动作，以控制所述移动气缸带动所述移动块沿所述移动槽并朝向所述工件方向运动，实现所述可调式工装夹具对所述工件的横向夹紧；
步骤S2，所述控制器再所述移动块的运动过程中，持续接收所述压力传感器实时检测得到的所述移动块的径向夹持压力，并将所述径向夹持压力与预先设置的压力阈值进行比较；
若所述径向夹持压力小于所述压力阈值，则返回所述步骤S1；
若所述径向夹持压力不小于所述压力阈值，则转向步骤S3；
步骤S3，所述控制器控制所述气泵动作，以控制所述压紧气缸带动所述夹具沿所述通道并朝向所述工件方向运动，以实现所述可调式工装夹具对所述工件的纵向夹紧。
具有以下有益效果：
设置四个移动组件，增加了夹持工件的大小适用范围，且可以适应不同形状的工件，设置防护层可以防止工件与夹具之间发生相对滑动。
附图说明
图1为本发明较佳的实施例中，一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的结构示意图；
图2为本发明较佳的实施例中，一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的俯视图；
图3为图1中A区域的局部放大图；
图4为本发明较佳的实施例中，一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的系统控制图；
图5为本发明较佳的实施例中，一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明为了解决上述问题，现提出一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具，如图1至图4所示，可调式工装夹具包括一圆柱形底座1，还包括：
控制器8，设置于圆柱形底座1内部；
气泵3，设置于圆柱形底座1内部，且气泵3连接控制器8，以在控制器8的控制作用下动作；
四移动槽11，设置于圆柱形底座1上，四个移动槽11呈十字型分布，且每个移动槽11的底部设有一滑槽12；
移动组件，每个移动槽11中设有移动组件，移动组件包括：
第一滑块21，设置于滑槽12内；
移动气缸22，设置于第一滑块21上方，且移动气缸22连接气泵3；支撑块23，设置于移动气缸22上方；
移动块4，设置于支撑块23上方并由移动槽11的顶部伸出，且移动块4的底部具有一第二滑块24，第二滑块24设置于移动槽11内；
压紧气缸5，设置于移动块4内部，且压紧气缸5连接气泵3；
夹具6，夹具6的一端设置于移动块4内部且连接压紧气缸5的输出端，夹具6的另一端由设置于移动块4的朝向圆柱形底座1的中心位置一侧的通道中伸出；
压力传感器7，设置于移动块4的朝向圆柱形底座1的中心位置一侧且位于夹具6下方，用于实时检测移动块4的径向夹持压力，并输出；
控制器8连接压力传感器7，用于持续接收径向夹持压力，并在径向夹持压力小于预先设置的压力阈值时生成相应的第一控制指令控制气泵3动作，以控制移动气缸22带动移动组件沿移动槽11并朝向圆柱形底座1的中心位置运动，实现可调式工装夹具的横向夹紧，以及
在径向夹持压力不小于压力阈值时生成相应的第二控制指令控制气泵3动作，以控制压紧气缸5带动夹具沿通道并朝向圆柱形底座1方向运动，实现可调式工装夹具的纵向夹紧。
具体地，本实施例中，该可调式工装夹具具有一个圆柱形底座1，在圆柱形底座1上设置移动槽11并呈十字形交叉设置，且在每一个移动槽11的底部设置滑槽12，在移动槽11和滑槽12中设置移动组件，移动气缸22带动移动组件沿移动槽11和滑槽12移动实现横向夹紧工件；同时夹具6设置在移动块4内部，且连接压紧气缸5，通过压紧气缸5带动夹具6纵向夹紧工件。
当圆柱形底座1上四个移动块4夹持工件时，压力传感器7持续接收径向夹持压力，径向夹持压力小于预先设置的压力阈值时，压力传感器7将信号传输给控制器8，由控制器8生成控制指令给气泵3，气泵3带动移动气缸22运动，移动气缸22使第一滑块21和移动块4分别在滑槽12和移动槽11中移动对工件进行横向夹紧；
当径向夹持压力大于等于压力阈值时，控制器8控制气泵3带动压紧气缸5实现夹具6朝向圆柱形底座1方向运动纵向夹紧工件。
本发明较佳的实施例中，控制器8连接一蓄电池9，蓄电池9设置于圆柱形底座内部。
本发明较佳的实施例中，移动块4靠近圆柱形底座1中心一侧设置有一海绵层41。
本发明较佳的实施例中，夹具6靠近圆柱形底座1一侧设置有一防护层61。
具体地，本实施例中，海绵层41和防护层61的作用是保护工件受到过大的压紧力后不会损坏，同时防止夹紧时工件发生滑动，造成工件的加工位置发生偏移。
本发明较佳的实施例中，第一滑块21焊接于移动气缸22底部。
本发明较佳的实施例中，压紧气缸5与移动块4通过螺栓连接。
本发明较佳的实施例中，第二滑块24与移动块4焊接连接。
一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的控制方法，应用于用于五轴数控加工的可调式工装夹具，如图5所示，预先在圆柱形底座上放置一工件，包括以下步骤：
步骤S1，控制器控制气泵动作，以控制移动气缸带动移动块沿移动槽并朝向工件方向运动，实现可调式工装夹具对工件的横向夹紧；
步骤S2，控制器在移动块的运动过程中，持续接收压力传感器实时检测得到的移动块的径向夹持压力，并将径向夹持压力与预先设置的压力阈值进行比较：
若径向夹持压力小于压力阈值，则返回步骤S1；
若径向夹持压力不小于压力阈值，则转向步骤S3；
步骤S3，控制器控制气泵动作，以控制压紧气缸带动夹具沿通道并朝向工件方向运动，实现可调式工装夹具对工件的纵向夹紧。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述可调式工装夹具包括一圆柱形底座，还包括：
控制器，设置于所述圆柱形底座内部；
气泵，设置于所述圆柱形底座内部，且所述气泵连接所述控制器，以在所述控制器的控制作用下动作；
四移动槽，设置于所述圆柱形底座上，四个所述移动槽呈十字型分布，且每个所述移动槽的底部设有一滑槽；
移动组件，每个所述移动槽中设有所述移动组件，所述移动组件包括：
第一滑块，设置于所述滑槽内；
移动气缸，设置于所述第一滑块上方，且所述移动气缸连接所述气泵；
支撑块，设置于所述移动气缸上方；
移动块，设置于所述支撑块上方并由所述移动槽的顶部伸出，且所述移动块的底部具有一第二滑块，所述第二滑块设置于所述移动槽内；
压紧气缸，设置于所述移动块内部，且所述压紧气缸连接所述气泵；
夹具，所述夹具的一端设置于所述移动块内部且连接所述压紧气缸的输出端，所述夹具的另一端由设置于所述移动块的朝向所述圆柱形底座的中心位置一侧的通道中伸出；
压力传感器，设置于所述移动块的朝向所述圆柱形底座的中心位置一侧且位于所述夹具下方，用于实时检测所述移动块的径向夹持压力并输出；
所述控制器连接所述压力传感器，用于持续接收所述径向夹持压力，并在所述径向夹持压力小于预先设置的压力阈值时生成相应的第一控制指令控制所述气泵动作，以控制所述移动气缸带动所述移动组件沿所述移动槽并朝向所述圆柱形底座的中心位置运动，实现所述可调式工装夹具的横向夹紧，以及
在所述径向夹持压力不小于所述压力阈值时生成相应的第二控制指令控制所述气泵动作，以控制所述压紧气缸带动所述夹具沿所述通道并朝向所述圆柱形底座方向运动，实现所述可调式工装夹具的纵向夹紧。
2.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述控制器连接一蓄电池，所述蓄电池设置于所述圆柱形底座内部。
3.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述移动块靠近所述圆柱形底座中心一侧设置有一海绵层。
4.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述夹具靠近所述圆柱形底座一侧设置有一防护层。
5.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述第一滑块焊接于所述移动气缸底部。
6.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述压紧气缸与所述移动块通过螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，其特征在于，所述第二滑块与所述移动块焊接连接。
8.一种用于五轴数控加工的可调式工装夹具的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的用于五轴数控加工的可调式工装夹具，预先在所述圆柱形底座上放置一工件，包括以下步骤：
步骤S1,所述控制器控制所述气泵动作，以控制所述移动气缸带动所述移动块沿所述移动槽并朝向所述工件方向运动，实现所述可调式工装夹具对所述工件的横向夹紧；
步骤S2，所述控制器在所述移动块的运动过程中，持续接收所述压力传感器实时检测得到的所述移动块的径向夹持压力，并将所述径向夹持压力与预先设置的压力阈值进行比较：
若所述径向夹持压力小于所述压力阈值，则返回所述步骤S1；
若所述径向夹持压力不小于所述压力阈值，则转向步骤S3；
步骤S3，所述控制器控制所述气泵动作，以控制所述压紧气缸带动所述夹具沿所述通道并朝向所述工件方向运动，实现所述可调式工装夹具对所述工件的纵向夹紧。
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