CN114147267B - 用于加工空间斜面的加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工空间斜面的加工装置，包括：沿夹持方向延伸的圆柱形本体；以及，设置在所述圆柱形本体的外侧面上的定位块，所述定位块沿夹持方向延伸，所述定位块的外侧面包括用于与待加工工件的参考面相接合的接合面，所述接合面相对于所述圆柱形本体的轴线倾斜；其中，所述定位块的接合面的倾斜程度对应于所述待加工工件的参考面与待加工的空间斜面之间的角度。通过这种加工装置可有效降低加工空间斜面的成本。

Description

用于加工空间斜面的加工装置

技术领域

本发明涉及机器加工技术领域，特别是涉及一种用于加工空间斜面的加工装置。

背景技术

空间斜面是工件中常见的结构。然而，在工件上加工空间斜面一直是本领域的一大技术难题。

现有的加工站主要包括立式加工中心(包含3个方向的平移移动)以及复合加工中心(包含3个方向的平移移动以及相对于2个轴线的摆动)。为了在工件上加工空间斜面，一般只能采用复合加工中心。这是因为一般的立式加工中心的刀头(例如，铣刀)仅能沿着工件的夹持方向平移式切削，在这种情况下，该立式加工中心无法对工件进行有效的定位和固定。

例如对于油气井中所使用的悬挂器的卡瓦来说，其具有大体上呈锥形片状的倾斜形状。如果想在立式加工中心上在卡瓦的侧面上加工斜肋(包含空间斜面)，那么就需要倾斜地定位该卡瓦。然而目前，这是无法在立式加工中心上实现的。因此，在现有技术中，想要在卡瓦的侧面上加工斜肋，只能采用复合加工中心。例如，CN104029032A就记载了一种用于在复合加工中心中加工卡瓦的加工工装。

然而，复合加工中心比立式加工中心要昂贵得多。这导致卡瓦等需要加工空间斜面的工件具有很高的制造成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于加工空间斜面的加工装置，通过其可有效降低加工空间斜面的成本。

根据本发明提出了一种用于加工空间斜面的加工装置，包括：沿夹持方向延伸的圆柱形本体；以及，设置在所述圆柱形本体的外侧面上的定位块，所述定位块沿夹持方向延伸，所述定位块的外侧面包括用于与待加工工件的参考面相接合的接合面，所述接合面相对于所述圆柱形本体的轴线倾斜；其中，所述定位块的接合面的倾斜程度对应于所述待加工工件的参考面与待加工的空间斜面之间的角度。

在进行加工时，圆柱形本体可沿夹持方向安装在立式加工中心上。在将待加工工件固定到定位块的接合面上时，待加工工件的延伸方向能相对于夹持方向呈一定角度。当加工刀具沿着夹持方向平移式切削时，能在待加工工件上形成沿夹持方向延伸的空间斜面。该空间斜面相对于待加工工件的延伸方向(或者说，其参考面的延伸方向)呈一定角度。由此，能在立式加工中心上有效地定位和固定待加工工件，并在待加工工件上快速、精确地加工空间斜面。同时，与复合加工中心相比，这种加工过程的成本要低得多。

在一个实施例中，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间。

在一个实施例中，所述加工装置还包括插入到所述定位块内的定位销，所述第一限位凸起的朝向所述待加工工件的表面上构造有第一弧形接收部，所述第一弧形接收部与所述待加工工件的朝向所述第一限位凸起的表面上的第二弧形接收部一起限定用于接收所述定位销的接收孔。

在一个实施例中，所述第一限位凸起构造于所述接合面的更加远离所述圆柱形本体的轴线的一端处。

在一个实施例中，所述加工装置还包括覆盖在所述定位块外侧的限位板，在所述限位板与所述定位块的接合面之间形成用于容纳所述待加工工件的空间，其中，通过所述限位板将所述待加工工件按压在所述接合面上。

在一个实施例中，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间；其中，一个限位板跨越所述接合面而延伸到所述第一限位凸起和第二限位凸起的外侧面上，并通过紧固件固定在所述第一限位凸起和第二限位凸起上。

在一个实施例中，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间；其中，两个限位板分别从所述第一限位凸起和第二限位凸起的外侧面上延伸到与所述接合面交叠，并与所述接合面间隔开而形成用于容纳所述待加工工件的空间，所述两个限位板分别通过紧固件固定在所述第一限位凸起和第二限位凸起上。

在一个实施例中，所述紧固件为紧固螺栓，通过调节所述紧固螺栓旋入所述第一限位凸起和第二限位凸起的程度来调节所述限位板按压所述待加工工件的程度。

在一个实施例中，所述定位块的接合面与所述圆柱形本体的外侧面间隔开预定距离，以允许加工刀具伸到所述待加工工件与圆柱形本体之间。

在一个实施例中，在所述圆柱形本体的外侧面上设置有多个定位块，所述多个定位块在周向上彼此间隔开。

在一个实施例中，在所述接合面与所述第一限位凸起和第二限位凸起之间形成有槽口，所述槽口垂直于夹持方向延伸。

通过上述加工装置能快速、有效地将一个或多个待加工工件(例如，悬挂器的卡瓦)以倾斜的定向固定在立式加工中心上。通过加工刀头沿夹持方向的平移式切削，就能够有效实现待加工工件上的空间斜面的形成。尤其是，可以通过相反两个方向的空间斜面的加工而形成斜肋式的结构。这种加工方式是快速、高效、精确且低成本的。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的一个实施方案的用于加工空间斜面的加工装置的爆炸示意图，其中还显示了待加工的卡瓦；

图2显示了图1中的加工装置中的一部分的结构示意图；

图3显示了图1中的加工装置的示意性装配图，其中安装有待加工的卡瓦；

图4显示了图1中的加工装置安装在立式加工中心中的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1至图4示意性地显示了根据本发明的一个实施例的用于加工空间斜面的加工装置100。该加工装置100可用于对待加工工件进行空间斜面的加工。在图1所示的实施例中，采用卡瓦200来作为待加工工件的例子。然而，加工装置100也可用于对其他任何适当的待加工工件进行加工，以在其上加工所需的空间斜面。

如图1所示，加工装置100包括圆柱形本体110。该圆柱形本体110的一端例如可加工有内孔111。该内孔111例如为30°倒角，以与立式加工中心的顶尖锥度吻合。

如图4所示，立式加工中心的夹持机构包括彼此相对的顶尖和夹持爪。在加工装置100安装于立式加工中心上时，圆柱形本体110的加工有内孔111的一端与上述顶尖相配合，使得顶尖能插入到内孔111中；圆柱形本体110的另一端被卡接在夹持爪内。由此，可有效地将加工装置100定位和固定在立式加工中心上。此时，圆柱形本体110的轴线的延伸方向平行于夹持方向。

上述圆柱形本体110例如可用圆钢或管材加工而成，以在降低成本的同时保证其刚性。

如图1和图2所示，在圆柱形本体110的外侧面上设置有定位块120。定位块120沿圆柱形本体110的轴线方向(夹持方向)大体上居中地定位，以在圆柱形本体110的两端处留出空刀距离(例如，约50mm)，以方便加工装置100的夹持和装卸。

还如图1和图2所示，定位块120具有倾斜的外侧面，该外侧面形成为接合面121。接合面121例如可具有与卡瓦200的参考面214相符合的形状，使得在卡瓦200放置到接合面121上时，卡瓦200的参考面214可与接合面121紧密贴合。例如在卡瓦200的参考面214为弧形面时，接合面121也形成为相符合的弧形面。应当理解的是，为了适应不同的待加工工件，可以将接合面设置为不同的形状、尺寸和倾斜度。作为替代，也可在接合面上设置另外的垫片，以与待加工工件的参考面相贴合。

另外，定位块120还包括沿夹持方向设置在接合面121的两端处的第一限位凸起123和第二限位凸起122。第一限位凸起123和第二限位凸起122相对于接合面121进一步凸出。在如图1和图2所示的实施例中，第一限位凸起123和第二限位凸起122的外侧面与接合面121大致平行。在卡瓦200设置于接合面121上时，通过第一限位凸起123和第二限位凸起122来限定卡瓦200的轴向位置。例如，对于卡瓦200的两端分别为斜面的情况来说，第一限位凸起123和第二限位凸起122的朝向卡瓦200的表面也可相应地形成为具有相应角度的斜面，以与卡瓦200的端部表面相贴合。

在如图1和图2所示的实施例中，在接合面121与第一限位凸起123和第二限位凸起122之间构造有槽口，该槽口沿垂直于夹持方向的方向延伸，并贯穿整个定位块120。该槽口例如可为3mm宽。通过该槽口可避免卡瓦200的端部被支撑抬起，由此来确保卡瓦200的参考面214能有效贴合接合面121。

还如图1和图2所示，在第一限位凸起123和卡瓦200之间设置有定位销130。在第一限位凸起123的朝向卡瓦200的表面上构造有第一弧形接收部123A。相应地，在卡瓦200的朝向第一限位凸起123的端面上构造有第二弧形接收部213。当卡瓦200安装在接合面121上时，第一弧形接收部123A与第二弧形接收部213能彼此配合形成一个接收孔，用于容纳上述定位销130。该定位销130还进一步延伸到定位块120内。由此，在卡瓦200安装到接合面121上时，定位销130能确保卡瓦200定位在预定位置，而不会垂直于夹持方向错位。

在一个实施例中，在第一限位凸起123和第二限位凸起122处都设置有定位销130。

在一个优选的实施例中，第一限位凸起123位于接合面121的更加远离圆柱形本体110的轴线的一端处。仅在第一限位凸起123处设置一个定位销130，而在第二限位凸起122处不设置定位销。当卡瓦200放置到接合面121上时，由于倾斜的作用，卡瓦200可以抵在第二限位凸起122上。这种设置的结构能够有效定位卡瓦200，同时还结构更加简单，容错率更高。

另外，加工装置100还包括限位板。在图1所示的实施例中，一块限位板140从第一限位凸起123的外侧面越过接合面121而延伸至第二限位凸起122的外侧面，并通过紧固件(例如紧固螺栓151、152)而分别与第一限位凸起123和第二限位凸起122相连。由此，可以将限位板140固定在定位块120上。限位板140与接合面121彼此间隔开，在它们之间可形成用于容纳卡瓦200的空间。限位板140可以在卡瓦200上施加一定的力，而将卡瓦200按压在接合面121上。通过这种方式，对卡瓦200的固定效果非常好。

作为替代，也可设置两块限位板，它们分别通过紧固件而固定连接在第一限位凸起123和第二限位凸起122的外侧面上，并延伸到与接合面121相交叠的位置。由此，可以在接合面121与两块限位板之间形成用于容纳卡瓦200的空间。在这种情况下，两块限位板的适应能力更强。尤其是，对于具有凸起的卡瓦200或其他有需要的待加工工件来说，这种设置是相对有利的。

在一个实施例中，通过调节紧固螺栓151和152的旋入程度，可以调节限位板140按压在卡瓦200上的程度，以确保对于卡瓦200的有效固定。另外，这还使得加工装置可以适应多种不同尺寸的卡瓦200。

在如图1所示的实施例中，在圆柱形本体110的外侧面上沿周向均布有多个(例如，4个)定位块120。各个定位块120可用于固定相应的卡瓦200。由此，可一次性加工多个卡瓦200。

在进行加工时，可先对处于上方的卡瓦200进行加工。在其加工结束后，可使圆柱形本体110进行旋转，使得其他卡瓦200定位至处于上方。由此，可对其他卡瓦200继续进行加工。

另外，在对一个卡瓦200进行加工时，可从上方向下延伸加工刀头，以在卡瓦200上加工朝向上方的第一空间斜面211。该第一空间斜面211可平行于夹持方向，但相对于卡瓦200的参考面214为倾斜的。此外，还可从侧方延伸加工刀头，以使该加工刀头延伸至卡瓦200与圆柱形本体110之间。由此，可在卡瓦200上加工朝向下方的第二空间斜面212。该第二空间斜面212可平行于夹持方向，但相对于卡瓦200的参考面214为倾斜的。由此，可在卡瓦200的侧部加工出斜肋210。

分别在立式加工中心VCT 200与复合加工中心INT 300-IV上进行卡瓦200的加工。在使用立式加工中心VCT 200进行加工时，使用本发明的加工装置100将卡瓦200固定在立式加工中心上。在加工过程中，能够确保在各步骤中，加工刀头的切深、转速和给进速度均大体相同。

在此基础上，进行加工效率的对比表如下。

在上表的粗铣过程中，由于INT 300-IV不需铣出尾部台阶的步骤，因此采用INT300-IV进行粗铣的时间比采用VCT 200进行粗铣的时间要短。然而，在铣定位槽的过程中，两者采用的时间基本相等，甚至在精铣过程中，采用VCT 200的时间要短得多。对于整个加工过程来说，两者能保持加工时间基本相等。

另外，上述数据是针对一个卡瓦200的加工来计算的。在加工多个卡瓦200的情况下，INT 300-IV需要逐个安装、逐个加工、逐个拆卸。相反，本发明的加工装置100允许同时加工多个卡瓦200，并且一起进行装卸。尤其是，例如在对一组多个卡瓦进行加工的同时，操作人员就可以在另外的加工装置上安装其他待加工的卡瓦了。在上述一组多个卡瓦加工结束后，可将安装有这些卡瓦的加工装置整体拆卸下来，并将安装有其他待加工的卡瓦的另外的加工装置迅速安装上去。这对于批量加工来说，是非常有利的。

由此可以看出，本发明的加工装置100可以实现卡瓦或其他待加工工件的高效加工。

综上所述，本发明的上述这种加工装置100能够实现空间斜面的快速且有效的加工，并且操作简单、定位准确、装卸方便。由此，允许在立式加工中心上进行空间斜面的加工，能实现空间斜面的低成本加工。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种用于加工空间斜面的加工装置，包括：

沿夹持方向延伸的圆柱形本体；以及，

设置在所述圆柱形本体的外侧面上的定位块，所述定位块沿夹持方向延伸，所述定位块的外侧面包括用于与待加工工件的参考面相接合的接合面，所述接合面相对于所述圆柱形本体的轴线倾斜；

其中，所述定位块的接合面的倾斜程度对应于所述待加工工件的参考面与待加工的空间斜面之间的角度，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，且第一限位凸起位于接合面的更加远离圆柱形本体的轴线的一端处，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间，在对一个所述待加工工件进行加工时，能够从上方向下延伸加工刀头，以在所述待加工工件上加工朝向上方的第一空间斜面，所述第一空间斜面平行于夹持方向而相对于所述待加工工件的参考面倾斜，并能够从侧方延伸加工刀头，使得该加工刀头延伸至参考面与所述圆柱形本体，以在参考面上加工朝向下方的第二空间斜面，所述第二空间斜面平行于夹持方向而相对于所述待加工工件的参考面倾斜，从而在所述待加工工件的侧部加工出斜肋。

2.根据权利要求1所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括插入到所述定位块内的定位销，

所述第一限位凸起的朝向所述待加工工件的表面上构造有第一弧形接收部，所述第一弧形接收部与所述待加工工件的朝向所述第一限位凸起的表面上的第二弧形接收部一起限定用于接收所述定位销的接收孔。

3.根据权利要求2所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述第一限位凸起构造于所述接合面的更加远离所述圆柱形本体的轴线的一端处。

4.根据权利要求2或3所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，在所述接合面与所述第一限位凸起和第二限位凸起之间形成有槽口，所述槽口垂直于夹持方向延伸。

5.根据权利要求2或3所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括覆盖在所述定位块外侧的限位板，在所述限位板与所述定位块的接合面之间形成用于容纳所述待加工工件的空间，其中，通过所述限位板将所述待加工工件按压在所述接合面上。

6.根据权利要求5所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间；

其中，一个限位板跨越所述接合面而延伸到所述第一限位凸起和第二限位凸起的外侧面上，并通过紧固件固定在所述第一限位凸起和第二限位凸起上。

7.根据权利要求5所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述定位块包括沿夹持方向分别设置在所述接合面的两端的第一限位凸起和第二限位凸起，所述待加工工件限制在所述第一限位凸起和第二限位凸起之间；

其中，两个限位板分别从所述第一限位凸起和第二限位凸起的外侧面上延伸到与所述接合面交叠，并与所述接合面间隔开而形成用于容纳所述待加工工件的空间，所述两个限位板分别通过紧固件固定在所述第一限位凸起和第二限位凸起上。

8.根据权利要求6或7所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述紧固件为紧固螺栓，通过调节所述紧固螺栓旋入所述第一限位凸起和第二限位凸起的程度来调节所述限位板按压所述待加工工件的程度。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的用于加工空间斜面的加工装置，其特征在于，所述定位块的接合面与所述圆柱形本体的外侧面间隔开预定距离，以允许加工刀具伸到所述待加工工件与圆柱形本体之间。

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