CN113547354A - 四轴加工治具装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轴加工治具装置，包括四轴机座、定位机构、定向机构和夹紧机构，四轴机座包括支撑座和两个用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接座，两个连接座设置在支撑座的两侧以围成供产品坯料放置的空间；定位机构安装在支撑座上，用于实现产品坯料中心的定位；在定向机构顶住产品坯料的平面并使得产品坯料定向后，夹紧机构将产品坯料压紧在支撑座上；连接座包括与定向机构及夹紧机构连接的支板和用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接板，支撑座上设有楔形块，支板上设有第一楔形孔，连接板上设有第二楔形孔，在支板与连接板贴合后设置在支撑座时，部分所楔形块容置在第一楔形孔内，另外部分楔形块容置在第二楔形孔内。

Description

四轴加工治具装置

技术领域

本发明涉及CNC加工技术领域，尤其涉及一种四轴加工治具装置。

背景技术

治具装置的使用是为了保证产品质量，提高工作效率，扩大机床的工艺范围。

在产品坯料加工过程中需要对其定位或夹紧，而传统的三爪卡盘，夹持的制品仅限于标准的圆形坯料，在需要加工其他端面时需要拆卸后再加工，不仅工作效率低，而且耗费时间与金钱。

发明内容

本发明提供了一种四轴加工治具装置，能够通过四轴机座将治具装置安装在CNC四轴机台上进行产品坯料的加工，不仅简化了产品坯料的加工工艺，同时能保证产品坯料加工后尺寸的稳定性。

本发明提供了一种四轴加工治具装置，包括：

四轴机座，包括支撑座和两个用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接座，两个所述连接座设置在所述支撑座的两侧以围成供产品坯料放置的空间；

定位机构，安装在所述支撑座上，用于实现所述产品坯料中心的定位；

定向机构和夹紧机构，在所述定向机构顶住所述产品坯料的平面并使得所述产品坯料定向后，所述夹紧机构将产品坯料压紧在所述支撑座上；

其中，所述连接座包括与定向机构及夹紧机构连接的支板和用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接板，所述支撑座上设有楔形块，所述支板上设有第一楔形孔，所述连接板上设有第二楔形孔，在所述支板与连接板贴合后设置在所述支撑座时，部分所述楔形块容置在所述第一楔形孔内，另外部分所述楔形块容置在所述第二楔形孔内。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述定向机构包括定向组件和定向支架，所述定向组件可活动安装在所述定向支架上并能够沿垂直所述定向支架的方向移动，所述定向支架可拆卸安装在其中一个所述连接座上。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述支板上设有支架安装槽，所述支架安装槽的形状及大小与所述定向支架的横截面形状及大小相适配，使得所述定向支架能够固定在所述支架安装槽上。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述支架安装槽上设有固定螺孔，所述定向支架上设有固定通孔，所述固定通孔的位置与所述固定螺孔的位置相对应。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述夹紧机构包括施压件和缓冲件，所述缓冲件设置在所述施压件朝向产品坯料的一侧，所述施压件可拆卸安装在所述连接座上。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述施压件包括压板，所述压板具有弧形端部和支撑臂组，所述缓冲件设置在所述弧形端部上，所述支撑臂组固定在所述连接座上。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述支板上设有第一固定销，所述支撑臂组上设有第一销孔，所述第一销孔的位置与所述第一固定销的位置相对应。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述定位机构包括锥形定位块，所述支撑座上设有定位块安装孔，所述锥形定位块设置在所述定位块安装孔中。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述定位机构包括定位座，所述定位座内设置有定位块活动腔，所述锥形定位块的一端可活动安装在所述定位块活动腔中，用于调整所述锥形定位块伸出的长度。

在本发明一实施方式的四轴加工治具装置中，所述定位机构包括第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述定位座抵接，所述第一弹性件的另一端与所述锥形定位块抵接。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供了一种四轴加工治具装置，包括四轴机座、定位机构、定向机构和夹紧机构，能够对放置在治具装置上的产品坯料进行定位、定向及夹紧，而后再通过四轴机座将治具装置固定在CNC四轴机台进行产品坯料的加工，不仅简化了产品坯料的加工工艺，同时能保证产品坯料加工后尺寸的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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是本发明一实施例提供的一种四轴加工治具装置安装在CNC四轴机台后的结构示意图；

图2为图1中提供的四轴加工治具装置安装在CNC四轴机台的分解示意图；

图3为图1中提供的CNC四轴机台的结构示意图；

图4为图1中提供的产品坯料固定在四轴加工治具装置后的结构示意图；

图5为图1中提供的产品坯料与四轴加工治具装置在另一角度的结构示意图；

图6为图1中提供的产品坯料与四轴加工治具装置的剖面示意图；

图7为图1中提供的产品坯料与四轴加工治具装置的分解示意图；

图8为图1中提供的四轴加工治具装置的分解示意图；

图9为图1中提供的定向机构的分解示意图；

图10为图1中提供的定向支架的结构示意图；

图11为图1中提供的定向挡块的结构示意图；

图12为图1中提供的定向推块的结构示意图；

图13为图1中提供的夹紧机构的分解示意图；

图14为图1中提供的连接座的分解示意图；

图15为图1中提供的支板的结构示意图；

图16为图1中提供的定位机构安装在支撑座后的结构示意图；

图17为图1中提供的定位机构与支撑座的分解示意图；

图18为图1中提供的定位机构的分解示意图；

图19为图1中提供的定位机构的剖面示意图。

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做出创造性劳动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。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1至图19所示，本申请提供了一种四轴加工治具装置，包括四轴机座10、定位机构40、定向机构30和夹紧机构20，其中，四轴机座10包括支撑座12和两个连接座11，两个连接座11与CNC四轴机台100可拆卸连接，用于将治具装置安装在CNC四轴机台100上，使得固定在治具装置上的产品坯料200能够在CNC四轴机台100上进行加工，以解决因产品坯料200尺寸较大及重量偏重的问题而导致无法直接放置在CNC四轴机台100上进行加工。而本申请将治具装置设计成与CNC四轴机台100可拆卸连接，不仅可以保证产品坯料200加工后的尺寸精度，也减少了产品坯料200装夹及加工的时间，提高产品坯料200的生产效率。

在本实施方式中，两个连接座11设置在支撑座12的两侧并围成供产品坯料200放置的空间，定位机构40安装在支撑座12上，用于实现产品坯料200中心的定位；在定向机构30顶住产品坯料200的平面并使得产品坯料200定向后，夹紧机构20将产品坯料200压紧在支撑座12上，而后将装夹好产品坯料200的治具装置固定在CNC四轴机台100上，使得产品坯料200能够在CNC四轴机台100上进行多个方向特征的连续加工，从而优化产品的加工生产循环时间，简化加工工艺，同时能保证产品坯料200加工后的尺寸稳定。

示例性的，通过连接座11将治具装置到CNC四轴机台100上，而后将定位机构40固定在支撑座12上，调整CNC四轴机台100的四轴角度，放置产品坯料200。接着将定向机构30固定在两个连接座11的其中一个，调整产品坯料200的方向直至定向机构30对准产品坯料200的校准平面后，固定夹紧机构20并锁紧，使得产品坯料200能够精准固定在治具装置后，依次拆除定位机构40和定向机构30，减轻治具装置的结构尺寸及重量，同时也便启动机台后可以对产品坯料200的四个方向结构特征进行加工，在产品坯料200加工完成后取下成品，治具装置复位至初始位置。

应当说明的是，产品坯料200也可以直接在治具装置固定在CNC四轴机台100前装配至治具装置中，而后再将治具装置固定在CNC四轴机台100进行加工，本申请不加以限制。

在一个可选的实施方式中，连接座11包括支板112和连接板111，其中，支板112与定向机构30及夹紧机构20连接，连接板111用于与CNC四轴机台100可拆卸连接。在本实施方式中，支撑座12上设有楔形块121，支板112上设有第一楔形孔1122，连接板111上设有第二楔形孔1111，在支板112与连接板111贴合后设置在支撑座12时，部分楔形块121容置在第一楔形孔1122内，另外部分楔形块121容置在第二楔形孔1111内，以实现支板112与连接板111之间的精准定位，保证产品坯料200固定在治具装置后的每一个位置都相对确定，提高产品坯料200加工后的精度。

在一个可选的实施方式中，定向机构30包括定向组件和定向支架31，其中，定向组件可活动安装在定向支架31上并能够沿垂直定向支架31的方向移动，定向支架31可拆卸安装在其中一个连接座11上，以便产品坯料200完成定向后能够将定向机构30从治具装置上拆卸出来，不仅不阻碍产品坯料200的加工，而且也可以减轻治具装置的结构尺寸及重量。

示例性的，在产品坯料200放置在连接座11与支撑座12围成的空间后，将定向支架31固定在连接座11上，通过调整对应的固定角度，使得定向组件能够顶住产品坯料200的平面，以使得产品坯料200进行定向，而后安装上夹紧机构20并进行锁紧，待产品坯料200完全固定治具装置后取下定向机构30，这样不仅可以方便产品坯料200的加工，同时也减轻治具装置的结构尺寸及重量。

在一个可选的实施方式中，支板112上设有支架安装槽1121，支架安装槽1121的形状及大小与定向支架31的横截面形状及大小相适配，使得定向支架31能够固定在支架安装槽1121上，不仅方便了定向支架31的安装与拆卸，同时也确保定向支架31与支板112的相对位置及角度，以保证产品坯料200能够实现精准的定向。

示例性的，定向支架31呈L型结构，其包括支架水平端和支架垂直端，其中，定向组件可活动安装在支架水平端上，支架垂直端在远离支架水平端的一端设有支架固定端313，支架固定端313的形状及大小与支架安装槽1121的形状及大小相适配，以实现定向支架31的定位安装。在本实施方式中，支架垂直端上设有固定通孔312，固定通孔312从支架垂直端的上端穿设到支架垂直端的下端，其中，支架安装槽1121上设有固定螺孔，固定螺孔的位置与固定通孔312的位置相对应，使得螺丝的螺纹端能够从固定通孔312穿过后与固定螺孔螺纹连接，从而可以完成定向支架31的安装，其结构简单，装配方便。

在一个可选的实施方式中，定向组件包括定向推块32和第二弹性件34，其中，定向支架31上设有定向通孔311，定向推块32的一端穿过定向通孔311并与第二弹性件34抵接，使得定向推块32的另一端能够顶住产品坯料200的平面，以实现产品坯料200的定向。

示例性的，第二弹性件34可以设置在定向推块32与定向支架31之间，第二弹性件34的一端与定向推块32抵接，第二弹性件34的一端与定向支架31抵接，以确保第二弹性件34能够驱动定向推块32的定位端朝向远离定向支架31的方向驱动。

在一个可选的实施方式中，定向组件包括定向挡块33，定向挡块33固定在定向推块32穿过定向通孔311的一端上，用于限制定向推块32相对定向支架31的移动距离。

示例性的，在产品坯料200安装在治具装置后，定向推块32对准产品坯料200的校准平面并抵接在该校准平面，调整定向挡块33以控制定向推块32相对定向支架31的移动距离，从而实现产品坯料200的精准定向。

在一个可选的实施方式中，定向组件包括定向压块33，定向压块33固定在定向支架31上，其中，第二弹性件34的一端与定向推块32抵接，第二弹性件34的另一端抵接在定向压块33上，采用以上技术后，可以实现定向推块32与定向压块33的分体设计，便于定向推块32的成型加工。

示例性的，定向压块33设有第一弹性孔333，定向推块32上设有第二弹性孔，第二弹性件34的两端分别设置在第一弹性孔333和第二弹性孔中，避免第一弹性孔333在压缩或伸出过程中发生错位现象。

在一个可选的实施方式中，定向压块33上还设有压块通孔332和压块固定孔331，压块固定孔331可以通过螺丝固定的方式，使得螺丝能够穿过压块固定孔331后与定向推块32螺纹连接，压块通孔332可以方便工具穿过以调节定向压块33的位置。

在一个可选的实施方式中，定向推块32包括推块第一端和推块第二端，推块第二端与推块第一端连接，其中，推块第一端背向推块第二端的一端为平面结构，用于对准产品坯料200的校准平面；推块第二端可活动安装在定向通孔中，结构简单，操作方便。

在一个可选的实施方式中，推块第一端的宽度从远离推块第一端的方向依次递增，使得推块第一端能够有足够大的平面对准产品坯料200的校准平面，推块第二端能够穿设在定向通孔311中。

在一个可选的实施方式中，定位机构40包括锥形定位块41，其中，锥形定位块41设置在支撑座12上，用于实现产品坯料200的中心定位。

采用以上技术方案后，由于产品坯料200采用铸造工艺制成，而铸件的来料尺寸偏差较大，因此，产品坯料200在定位需考虑不同尺寸造成的误差，而锥形定位块41能够自动定位产品坯料200的孔位，能够适应来料的尺寸偏差。

在一个可选的实施方式中，定位机构20包括定位座，定位座内设置有定位块活动腔，其中，锥形定位块41的一端可活动安装在定位块活动腔中，使得锥形定位块41能够进行伸缩，从而可以用于调整锥形定位块41伸出的长度，以方便产品坯料200的孔位的自动定位。

在一个可选的实施方式中，定位机构20包括第一弹性件43，第一弹性件43的一端与定位座抵接，第一弹性件42的另一端与锥形定位块41抵接，使得锥形定位块41始终保持在伸出状态。

在一个可选的实施方式中，锥形定位块41具有锥形部和限位部，锥形部与限位部连接，限位部安装在定位块活动腔，锥形部的锥度范围为0～5度，以满足产品坯料200在脱模时的脱模角度。

在一个可选的实施方式中，定位座包括第一垫圈42和辅助定位板44，其中，定位块活动腔设置在第一垫圈42中，第一垫圈42固定在辅助定位板44上，第一弹性件43的一端与辅助定位板44抵接。

在一个可选的实施方式中，限位部上设有第一弹性件安装孔，第一弹性件43容置在第一弹性件安装孔中，使得第一弹性件43能够在第一弹性件安装孔中进行伸缩。

在一个可选的实施方式中，定位机构包括把手45，把手45固定在辅助定位板44上，第一垫圈42与把手45相对设置，使得用户能够通过把手45驱动治具装置相对CNC四轴机台100进行转动，从而实现对产品坯料200在多个方向特征上的连续加工，

在一个可选的实施方式中，夹紧机构20包括施压件21和缓冲件22，其中，施压件21可拆卸安装在连接座11上，用于将产品坯料压紧在支撑座12上；缓冲件22则设置在施压件21与产品坯料200之间，以保护产品坯料200，避免产品坯料200在加工过程中造成损伤。

在一个可选的实施方式中，施压件包括压板，压板具有弧形端部和支撑臂组，其中，缓冲件22设置在弧形端部上，支撑臂组固定在连接座11上。

在一个可选的实施方式中，支撑臂组包括两个从弧形端部两端分别延伸而出的支撑臂，两个支撑臂固定在连接座11上。

其中，每个支撑臂在远离弧形端部的一端具有抵接凸起211，抵接凸起211的高度与缓冲件22的高度相适配，使得支撑臂固定在连接座11后，缓冲件22能够对产品坯料200进行施压，以达到固定产品坯料200的作用。

在一个可选的实施方式中，缓冲件22包括胶垫，其中，弧形端部上设有胶垫安装槽212，胶垫固定在胶垫安装槽212上。

在一个可选的实施方式中，支板112上设有第一固定销，支撑臂组上设有第一销孔213，第一销孔213的位置与第一固定销的位置相对应，使得螺丝能够穿过支撑臂组后固定在支板112上，与第一固定销及抵接凸起211能够形成杠杆三个支点，确保弧形端部的受力平衡。

在一个可选的实施方式中，弧形端部的缺口直径与产品坯料需要加工的端面直径相适配，使得机台能够穿过弧形端部后对产品坯料进行加工。

在一个可选的实施方式中，支板112呈凹形结构，连接板111呈L形结构，在连接板111与支板112贴合在一起后，支板112的凹形结构背对连接板111，以便产品坯料200能够放置在两个相对的凹形结构中，而连接板111则用于连接在CNC四轴机台100上。

在一个可选的实施方式中，定向机构30与连接座11的连接端设置在两个支撑臂之间。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种四轴加工治具装置，其特征在于，包括：

四轴机座，包括支撑座和两个用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接座，两个所述连接座设置在所述支撑座的两侧以围成供产品坯料放置的空间；

定位机构，安装在所述支撑座上，用于实现所述产品坯料中心的定位；

定向机构和夹紧机构，在所述定向机构顶住所述产品坯料的平面并使得所述产品坯料定向后，所述夹紧机构将产品坯料压紧在所述支撑座上；

其中，所述连接座包括与定向机构及夹紧机构连接的支板和用于与CNC四轴机台可拆卸连接的连接板，所述支撑座上设有楔形块，所述支板上设有第一楔形孔，所述连接板上设有第二楔形孔，在所述支板与连接板贴合后设置在所述支撑座时，部分所述楔形块容置在所述第一楔形孔内，另外部分所述楔形块容置在所述第二楔形孔内。

2.根据权利要求1所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述定向机构包括定向组件和定向支架，所述定向组件可活动安装在所述定向支架上并能够沿垂直所述定向支架的方向移动，所述定向支架可拆卸安装在其中一个所述连接座上。

3.根据权利要求2所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述支板上设有支架安装槽，所述支架安装槽的形状及大小与所述定向支架的横截面形状及大小相适配，使得所述定向支架能够固定在所述支架安装槽上。

4.根据权利要求3所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述支架安装槽上设有固定螺孔，所述定向支架上设有固定通孔，所述固定通孔的位置与所述固定螺孔的位置相对应。

5.根据权利要求1所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述夹紧机构包括施压件和缓冲件，所述缓冲件设置在所述施压件朝向产品坯料的一侧，所述施压件可拆卸安装在所述连接座上。

6.根据权利要求5所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述施压件包括压板，所述压板具有弧形端部和支撑臂组，所述缓冲件设置在所述弧形端部上，所述支撑臂组固定在所述连接座上。

7.根据权利要求6所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述支板上设有第一固定销，所述支撑臂组上设有第一销孔，所述第一销孔的位置与所述第一固定销的位置相对应。

8.根据权利要求1所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述定位机构包括锥形定位块，所述支撑座上设有定位块安装孔，所述锥形定位块设置在所述定位块安装孔中。

9.根据权利要求8所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述定位机构包括定位座，所述定位座内设置有定位块活动腔，所述锥形定位块的一端可活动安装在所述定位块活动腔中，用于调整所述锥形定位块伸出的长度。

10.根据权利要求9所述的四轴加工治具装置，其特征在于，所述定位机构包括第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述定位座抵接，所述第一弹性件的另一端与所述锥形定位块抵接。

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