CN112192020A - 一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹具，具体涉及一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，属于机械加工领域。本发明解决光纤激光器只能在平面加工，无法在球头铣刀圆弧曲面加工跨尺度微特征的问题和光纤激光器在指定位置加工跨尺度微特征的问题，进而提出一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具。本发明包括箱体、底座、两个支撑架通过多个紧固螺钉固定在底座，支撑架上有滑轨，滑块与之配合，且每个滑块与托板连接，托板与滑轨配合，实现托板在Z轴的平移，在托板上方置有微控制器，实现对电机的精准控制，在托板底部，轴承与螺旋机构、电机连接撑起箱体，箱体上安装有圆盘架，圆盘架上安装有检测装置、Y轴电机、球头铣刀、多个电机固定板、轴承以及Y旋转轴。

Description

一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具
技术领域
本发明涉及一种夹具装置，具体涉及一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，属于机械加工领域。
背景技术
随着对仿生摩擦学更深入的研究，跨尺度微特征技术被提出，为金属切削加工领域带来全新的方向。对于钛合金加工，将跨尺度微特征置入在刀具表面可以有效地提高切削性能，改善切削过程中的刀具磨损，从而获得良好的钛合金工件表面质量。在现阶段，制备跨尺度微特征通常采用激光加工，而光纤激光器最为广泛。但在使用光纤激光器加工跨尺度微特征时，只能在于激光束垂直的平面进行加工，而球头铣刀存在圆弧曲面，无法直接利用光纤激光器进行跨尺度微特征的加工，因此需要设计一种夹具来实现对球头铣刀圆弧曲面跨尺度微特征的加工。因此，本发明微控制器和传感器相配合实现对角度和位移的调节来实现可调控定位并能在特定位置加工跨尺度微特征的装置，在结构设计上，可使调节更加精准。
发明内容
本发明为解决光纤激光器只能在平面加工，无法在球头铣刀圆弧曲面上加工跨尺度微特征的问题以及光纤激光器在特定位置对跨尺度微特征的加工问题进而提出一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括箱体、底座、4个底座固定支撑，两个支撑架通过多个紧固螺钉固定在底座，支撑架上有滑轨，滑块与之配合，且每个滑块与托板连接，托板与滑轨配合，实现托板在Z轴的平移，在托板底部，轴承与螺旋机构、电机连接撑起箱体，箱体上方安装有圆盘架，圆盘架上方安装有检测装置、Y轴电机、球头铣刀、多个电机固定板、轴承以及Y旋转轴。
进一步的，所述圆盘架上方安装组件还包括电机螺钉，Y轴电机通过电机螺钉以及轴承固定在电机固定板上，球头铣刀通过刀片定位螺钉固定于Y旋转轴。
进一步的，所述检测装置包括距离传感器和固定板。距离传感器通过多个紧固螺钉固定在固定板上，固定板可在圆盘相应轨道上滑动，达到调整位置的目的。
进一步的，所述箱体包括Z旋转轴、蜗轮、蜗杆、单向推力球轴承、轴承、电机。电机通过轴承固定于箱体右侧，且与蜗杆相连接，蜗轮与蜗杆啮合，Z旋转轴与蜗轮配合，实现圆盘架在Z轴的旋转，Z旋转轴通过单向推力球轴承固定在箱体的底部。
进一步的，所述托板安装组件包括放置于托板上的微控制器，螺旋机构一侧通过万向关节和小平板固定在箱体底部，另一侧通过轴承固定在托板上，电机与轴承配合。
进一步的，本发明还包括固定螺钉，圆盘架、电机固定板通过固定螺钉与Z旋转轴相连接。
本发明的有益效果是：本装置满足了4个自由度，3个转动自由度，1个平动自由度。X、Z旋转轴中心线正对刀具中心，Y旋转中心线通过刀具中心，以确保刀具中心位置不会发生改变，可改变刀具在3个方向的角度，从而可以使刀具圆弧曲面任意点与激光相互垂直并且在刀具转动过程中与光源距离始终保持不变。当需要在某一方向上转动某一角度，通过微控制器改变电机的转速即可。当需要在某一固定位置加工跨尺度微特征时，可通过距离传感器测量距离，然后反馈给微控制器作相应计算处理，作出相关指令，达到精准定位的目的。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明的左视图；
图5是箱体内部结构主视图；
图6是箱体内部结构左视图；
图7是箱体内部结构俯视图；
图8是箱体内部结构示意图；
图1至图8中1-支撑架，2-滑块，3-检测装置，4-微控制器，5-底座固定支撑，6-托板，7-滑轨，8-固定板，9-圆盘架，10-Y轴电机，11-电机，12-螺旋机构，13-底座，14-箱体，15-距离传感器，16-球头铣刀，17-电机固定板，18-小平板，19-万向关节，20-Y旋转轴，21-Z旋转轴，22-蜗轮，23-蜗杆，24-单向推力球轴承，25-轴承,26-定位螺钉，27-电机螺钉，28-固定螺钉。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置包括箱体14、底座12、4个底座固定支撑5，两个支撑架1通过多个紧固螺钉固定在底座12，支撑架上有滑轨，滑块2与之配合，且每个滑块2与托板6连接，托板与滑轨7配合，实现托板在Z轴的平移，在托板6底部，轴承23与螺旋机构12、电机10连接撑起箱体14，箱体14上方安装有圆盘架9，圆盘架9上方安装有检测装置15、Y轴电机10、球头铣刀16、多个电机固定板17、轴承25以及Y旋转轴20。
具体实施方式二：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置的圆盘架上方安装组件还包括电机螺钉27，Y轴电机10通过电机螺钉27以及轴承25固定在电机固定板17上，球头铣刀16通过刀片定位螺钉26固定于Y旋转轴(20)。Y旋转轴的中心线通过刀具中心。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置的检测装置包括距离传感器15和固定板8。距离传感器15通过多个紧固螺钉固定在固定板8上，固定板8可在圆盘相应轨道上滑动，达到调整位置的目的。当要求在指定位置加工跨尺度微特征，可以通过距离传感器15传递的数据信息，经过微处理器4处理后，发出相应指令，达到精准控制加工位置的目的。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置的箱体14包括Z旋转轴21、蜗轮22、蜗杆23、单向推力球轴承24、轴承25、电机11。电机11通过轴承25固定于箱体右侧，且与蜗杆23相连接，蜗轮22与蜗杆23啮合，Z旋转轴21与蜗轮22配合，实现圆盘架9在Z轴的旋转，Z旋转轴21通过单向推力球轴承24固定在箱体9的底部，Z旋转轴中心线正对刀具中心。圆盘架9、电机固定板17通过固定螺钉28与Z旋转轴21相连接。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置还包括放置于托板6上的微控制器4，通过程序控制电机的转速，从而实现刀具在任意方向角度的变化。螺旋机构12一侧通过万向关节19和小平板18固定在箱体9底部，另一侧通过轴承25固定在托板6上，电机10与轴承25配合。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
控制滑轨7上的电机，使托板6实现在Z方向的平移，从而实现刀具在Z方向上的平动；控制电机10，实现刀具在Y方向的旋转；控制电机11，实现刀具在Y方向上的旋转；控制螺旋机构12相对应的3个电机，实现刀具在X方向角度的变化。通过对微控制器程序的编写，对电机的转速、时间进行控制，从而达到精准制备跨尺度微特征的目的。

Claims (6)

1.一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置。包括箱体(14)、底座(13)、4个底座固定支撑(5)，两个支撑架(1)通过多个紧固螺钉固定在底座(12)，支撑架上有滑轨，滑块(2)与之配合，且每个滑块(2)与托板(6)连接，托板(6)与滑轨(7)配合，实现托板在Z轴的平移，在托板(6)底部，轴承(25)与螺旋机构(12)、电机(10)连接撑起箱体(14)，箱体(14)上方安装有圆盘架(9)，圆盘架(9)上方安装有检测装置(3)、Y轴电机(10)、球头铣刀(16)、多个电机固定板(17)、轴承(25)以及Y旋转轴(20)。
2.根据权利要求1所述加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述圆盘架上方安装组件还包括电机螺钉(27)，Y轴电机(10)通过电机螺钉(27)以及轴承(25)固定在电机固定板(17)上，球头铣刀(16)通过刀片定位螺钉(26)固定于Y旋转轴(20)。
3.根据权利要求1所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述检测装置(3)包括距离传感器(15)和固定板(8)。距离传感器(15)通过多个紧固螺钉固定在固定板(8)上，固定板(8)可在圆盘相应轨道上滑动，达到调整位置的目的。
4.根据权利要求1所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述箱体(14)包括Z旋转轴(21)、蜗轮(22)、蜗杆(23)、单向推力球轴承(24)、轴承(25)、电机(11)。电机(11)通过轴承(25)固定于箱体右侧，且与蜗杆(23)相连接，蜗轮(22)与蜗杆(23)啮合，Z旋转轴(21)与蜗轮(22)配合，实现圆盘架(9)在Z轴的旋转，Z旋转轴(21)通过单向推力球轴承(24)固定在箱体(14)的底部。
5.根据权利要求1所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置还包括放置于托板(6)上的微控制器(4)，螺旋机构(12)一侧通过万向关节(19)和小平板(18)固定在箱体(14)底部，另一侧通过轴承(25)固定在托板(6)上，电机(10)与轴承(25)配合。
6.根据权利要求1所述一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置，其特征在于：所述的一种加工球头铣刀跨尺度微特征的夹具装置还包括固定螺钉(28)，圆盘架(9)、电机固定板(17)通过固定螺钉(28)与Z旋转轴(21)相连接。
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