CN112388262A - 一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具及其加工方法 - Google Patents

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马继威
孙欣
李斌
王立报
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
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    • B23Q3/06Work-clamping means
    • B23Q3/062Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material

Abstract

一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具及其加工方法,包括夹具本体,夹具本体中部开设有安装槽,夹具本体包括呈圆盘形的底座和固定连接在底座上的装夹体,装夹体内侧面设置为定位基准面,定位基准面与底座的回转轴径中心轴线相平行,定位基准面上间隔开设有若干定位螺纹孔,定位螺纹孔的端面设置为光孔,定位螺纹孔的下端部设置为螺纹孔,定位螺纹孔内螺纹连接有用于定位锁紧工件的定位螺钉,底座上通过连接螺钉固定连接有与装夹体相对设置的配重块。本发明结构简单、工作稳定、自动化程度高、劳动强度低、操作便捷、便于装夹工件、加工效率高、加工效果好、刀具损耗低。

Description

一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具及其加工方法
技术领域
本发明属于数控车床加工技术领域,尤其涉及一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具及其加工方法。
背景技术
加工如图1所示工件的台阶孔,此工件有三个台阶,两个复合台阶孔,共两组,现有加工此台阶孔具体加工工步为点孔-钻孔-正孔-扩孔-镗孔-孔口倒角,加工此工件孔系需要10把刀具,刀库频繁装卸换刀,每把换刀时间为20秒,累计换刀辅助时间为2分40秒,材质为奥氏体304不锈钢,材质特性粘性较大,刀具磨损快,尤其三把独立镗孔刀,每把镗孔刀控制一个孔径尺寸,刀尖磨损需要停机更换刀片,304材质在加工过后存在表皮硬化层,镗刀修孔需要微调镗刀大小,对操作工的技能水平和对刀具的使用和熟悉程度要求高,稍不慎重造成孔径超差,甚至工件报废。并且每个孔精镗后停机,用光面塞规或百分表逐一检测各个孔是否符合尺寸要求(三个精度孔共需要三个光面塞规或百分表),在加工这些高精度孔时,加工尺寸存在不稳定性,频繁更换镗刀片,质量稳定性非常差,加工效率低。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种结构简单、工作稳定、自动化程度高、劳动强度低、操作便捷、便于装夹工件、加工效率高、加工效果好、刀具损耗低的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具及其加工方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,包括夹具本体,夹具本体中部开设有安装槽,夹具本体包括呈圆盘形的底座和固定连接在底座上的装夹体,装夹体内侧面设置为定位基准面,定位基准面与底座的回转轴径中心轴线相平行,定位基准面上间隔开设有若干定位螺纹孔,定位螺纹孔的端面设置为光孔,定位螺纹孔的下端部设置为螺纹孔,定位螺纹孔内螺纹连接有用于定位锁紧工件的定位螺钉,底座上通过连接螺钉固定连接有与装夹体相对设置的配重块。
所述定位螺钉包括螺柱段和螺纹段,螺柱段顶部开设有内六角螺孔,螺纹段的直径比螺柱段的直径小0.2mm-1mm。
所述定位螺纹孔的光孔、定位螺钉及工件孔径的配合间隙为0.02mm-0.035mm。
所述定位基准面与底座中心轴线的平行度不大于0.02mm。
所述定位螺纹孔与底座中心轴线的垂直度不大于0.03mm,位置度不大于0.05mm,相邻两个定位螺纹孔的孔距公差不大于0.02mm。
所述定位螺纹孔设置为四个。
采用上述用于数控车床加工台阶孔的工装夹具的加工方法,依次包括以下步骤:
(1)在数控车床上输入加工工件台阶孔的走刀程序代码,并将预选刀具装入数控机床刀具库;
(2)数控车床车软爪用百分表校正工装夹具外圆跳动量不大于0.02mm后将三爪卡盘锁紧工装;
(3)利用定位螺钉将工件与工装夹具的定位基准面定位锁紧,使得加工工件的第一个台阶孔中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,启动数控数控车床对第一个台阶孔进行加工,具体加工工步为:点孔-钻孔-粗车台阶孔-精车台阶孔及倒角;
(4)加工完工件的第一个台阶孔后,松开定位螺钉,将工件平移一个台阶孔的孔距位置,使得加工工件的第二个台阶孔中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,然后将定位螺钉锁紧工件,重复启动数控车床加工第二个台阶孔;
(5)检验加工工件台阶孔的尺寸。
采用上述技术方案,本发明在粗车台阶孔阶段共需要四把刀具,精车台阶孔阶段只需要一把刀具同时加工控制四个尺寸,刀具磨损直接修改机床的刀补或更换新刀片,大大减少了换刀时间和检测时间,降低了工件的加工时间和辅助时间,由原来的十二分钟降低到八分钟,效率提高37%左右;数控车床是两轴回转加工,切削轴类零件效率显著壁铣削效率高,本发明设置的工装夹具大大提高了加工效率,并且难度系数降低,工人操作简单化,质量比较稳定可靠,并且刀具损耗和刀具成本显著降低。
附图说明
图1是本发明中被加工工件的结构示意图;
图2是本发明中被加工工件与工装夹具的组合体结构示意图;
图3是本发明中工装夹具的结构示意图;
图4是本发明中配重块的结构示意图;
图5是本发明中定位螺钉的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示,本发明的一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,包括夹具本体,夹具本体中部开设有安装槽1,夹具本体包括呈圆盘形的底座2和固定连接在底座2上的装夹体3,装夹体3外侧面为外圆面,装夹体3内侧面设置为定位基准面4,定位基准面4与底座2的回转轴径中心轴线相平行,定位基准面4与底座2中心轴线的平行度不大于0.02mm,定位基准面4与工件贴合,也是工件台阶孔的尺寸基准,由于数控车床是回转加工,从而需要保证定位基准面4与底座2的回转轴径中心轴线相平行,采用高精度慢走丝切割此工装的定位基准面4和安装槽1,减少基准累计误差。
定位基准面4上间隔开设有四个定位螺纹孔5,定位螺纹孔5的端面设置为光孔,定位螺纹孔5的下端部设置为螺纹孔,定位螺纹孔5与底座2中心轴线的垂直度不大于0.03mm,位置度不大于0.05mm,相邻两个定位螺纹孔5的孔距公差不大于0.02mm,四个定位螺纹孔5孔距根据工件的两组台阶孔孔距设置为两组尺寸,一组定位螺纹孔5孔距与工件相照应后加工工件的第一个台阶孔中心轴线与底座2回转中心轴线相重合,另一组定位螺纹孔5孔距与工件相照应后加工工件的第二个台阶孔中心轴线与底座2的回转中心轴线相重合,采用上述工装设计,其目的在于机床上不重复拆卸工装,加工完后直接调换工装孔位和工件孔位即可重复加工工件的另一组台阶孔,既能高效加工又能有效保证加工工件位置的互换性,装夹工件方便,并且可靠性强。
定位螺纹孔5内螺纹连接有用于定位锁紧工件6的定位螺钉7,定位螺钉7包括螺柱段8和螺纹段9,螺柱段8顶部开设有内六角螺孔10,可采用标准内六方扳手快速拆卸,螺纹段9的直径比螺柱段8的直径小0.2mm-1mm,定位螺纹孔5的光孔、定位螺钉7及工件6孔径的配合间隙为0.02mm-0.035mm,定位螺钉7采用45钢热处理使其硬度达到34-38HRC加工成型,通过定位螺钉7可快速定位工件6与工装的位置和连接紧固。
底座2上通过连接螺钉固定连接有与装夹体3相对设置的配重块11,配重块11外侧面为外圆面,配重块11上设置有与连接螺钉相适配的沉头式螺钉孔12,防止连接螺钉凸出部分影响工件6的装卸和加工,配重块11的外圆面和配重块11的厚度尺寸根据工装尺寸保持一致,由于在加工装夹体3的定位基准面4存在刀具的干涉,需要把干涉部位加工掉,数控车床是回转加工,旋转速度较快,如果工装重量不均衡,偏心太大会造成加工的孔径尺寸不稳定,所以配重块11的设置可以保证工装的可靠性。
采用上述用于数控车床加工台阶孔的工装夹具的加工方法,依次包括以下步骤:
(1)在数控车床上输入加工工件6台阶孔13的走刀程序代码,并将预选刀具装入数控机床刀具库;
(2)数控车床车软爪用百分表校正工装夹具外圆跳动量不大于0.02mm后将三爪卡盘锁紧工装;
(3)利用定位螺钉7将工件6与工装夹具的定位基准面4定位锁紧,使得加工工件6的第一个台阶孔13中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,启动数控数控车床对第一个台阶孔13进行加工,具体加工工步为:点孔-钻孔-粗车台阶孔13-精车台阶孔13及倒角;
(4)加工完工件6的第一个台阶孔13后,松开定位螺钉7,将工件6平移一个台阶孔13的孔距位置,使得加工工件6的第二个台阶孔13中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,然后将定位螺钉7锁紧工件6,重复启动数控车床加工第二个台阶孔13;
(5)检验加工工件6台阶孔13的尺寸。
本发明在粗车台阶孔13时共需要四把刀具,精车台阶孔13只需要一把刀具同时加工控制四个尺寸,刀具磨损直接修改机床的刀补或更换新刀片,大大减少了换刀时间和检测时间,降低了工件6的加工时间和辅助时间,由原来的十二分钟降低到八分钟,效率提高37%左右;数控车床是两轴回转加工,切削轴类零件效率显著壁铣削效率高,本发明设置的工装夹具大大提高了加工效率,并且难度系数降低,工人操作简单化,质量比较稳定可靠,并且刀具损耗和刀具成本显著降低。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:包括夹具本体,夹具本体中部开设有安装槽,夹具本体包括呈圆盘形的底座和固定连接在底座上的装夹体,装夹体内侧面设置为定位基准面,定位基准面与底座的回转轴径中心轴线相平行,定位基准面上间隔开设有若干定位螺纹孔,定位螺纹孔的端面设置为光孔,定位螺纹孔的下端部设置为螺纹孔,定位螺纹孔内螺纹连接有用于定位锁紧工件的定位螺钉,底座上通过连接螺钉固定连接有与装夹体相对设置的配重块。
2.根据权利要求1所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:所述定位螺钉包括螺柱段和螺纹段,螺柱段顶部开设有内六角螺孔,螺纹段的直径比螺柱段的直径小0.2mm-1mm。
3.根据权利要求2所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:所述定位螺纹孔的光孔、定位螺钉及工件孔径的配合间隙为0.02mm-0.035mm。
4.根据权利要求3所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:所述定位基准面与底座中心轴线的平行度不大于0.02mm。
5.根据权利要求4所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:所述定位螺纹孔与底座中心轴线的垂直度不大于0.03mm,位置度不大于0.05mm,相邻两个定位螺纹孔的孔距公差不大于0.02mm。
6.根据权利要求5所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具,其特征在于:所述定位螺纹孔设置为四个。
7.采用权利要求1所述的用于数控车床加工台阶孔的工装夹具的加工方法,其特征在于,依次包括以下步骤:
(1)在数控车床上输入加工工件台阶孔的走刀程序代码,并将预选刀具装入数控机床刀具库;
(2)数控车床车软爪用百分表校正工装夹具外圆跳动量不大于0.02mm后将三爪卡盘锁紧工装;
(3)利用定位螺钉将工件与工装夹具的定位基准面定位锁紧,使得加工工件的第一个台阶孔中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,启动数控数控车床对第一个台阶孔进行加工,具体加工工步为:点孔-钻孔-粗车台阶孔-精车台阶孔及倒角;
(4)加工完工件的第一个台阶孔后,松开定位螺钉,将工件平移一个台阶孔的孔距位置,使得加工工件的第二个台阶孔中心轴线与数控车床旋转中心轴线重合,然后将定位螺钉锁紧工件,重复启动数控车床加工第二个台阶孔;
(5)检验加工工件台阶孔的尺寸。
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