CN114536054A - 一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置及其装夹方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置及其装夹方法，其中装置包括中间体，所述中间体一侧用于与工作台连接固定，另一侧设置万向球轴承机构，所述万向球轴承机构连接有真空吸附机构，所述真空吸附机构用于与工件吸附连接。本发明通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空机构能够从各个方向对工件进行抓紧，克服了薄壁高缘条工件加工过程中刚性不足的缺陷，同时利用真空吸附的方式实现工件装夹，克服了飞机结构件表面形状复杂，难以装夹的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别是一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置及其装夹方法。
背景技术
飞机结构件中存在大量薄壁高缘条零件，缘条的高度与厚度的比值大，需要使用长径比较大的刀具加工，当零件的外形加工到位再加工缘条内形时，由于刀具和零件刚性都很弱，切削状态不稳定极易引发缘条振动，造成弹刀，零件表面出现波纹，降低加工质量和加工效率。
目前，飞机结构件外形通常为曲面，常规的装夹工装难以对工件进行稳定装夹，在实际加工过程中，为保证质量通常只能降低加工参数，或者在缘条内部增设加强筋，最后再将加强筋铣掉，这些方法虽然可以基本解决问题，但是却使加工过程变得繁琐冗余，降低了加工效率。
所以，目前需要一种技术方案，以解决飞机结构件中的薄壁零件表面形状复杂，难以进行稳定装夹的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术存在飞机结构件中的薄壁零件表面形状复杂，难以进行稳定装夹的技术问题，提供一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置及其装夹方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，包括用包括中间体，所述中间体一侧用于与工作台连接固定，另一侧设置万向球轴承机构，所述万向球轴承机构连接有真空吸附机构，所述真空吸附机构用于与工件吸附连接。
本发明一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，在薄壁工件加工过程中，首先将中间体固定在加工台上，通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空吸附机构的吸盘能够对准工件的表面，真空吸附机构利用真空吸盘抓紧在工件表面，抓紧后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承的自锁，克服了飞机结构件外形复杂难以装夹的问题。
作为本发明的优选方案，所述真空吸附机构与所述万向球轴承机构之间设有安装座。万向球轴承上部为杆状结构，难以对盘状结构的真空吸附机构进行稳定支撑，在真空吸附机构下方增设安装座，安装座的形状可根据需要定制，实现真空吸附机构的稳定支撑。
作为本发明的优选方案，所述真空吸附机构包括外壳和设置在所述外壳上的真空吸盘，所述外壳底部设有用于控制所述真空吸盘的操作手柄，所述外壳底部与所述安装座连接。操作手柄上提至水平状态时，带动外壳底部的吸盘销轴向下运动，从而使真空吸盘处于吸附状态，操作手柄下压至倾斜状态时，真空吸盘对工件放松，实现了对工件吸附装夹。
作为本发明的优选方案，所述安装座设置为中空结构，所述安装座侧壁设置有用于所述操作手柄伸出的镂空孔。中空结构的安装座为外壳底部真空吸盘的销轴及操作手柄预留的运动空间，同时在操作手柄还能够从安装座侧壁的镂空孔伸出，真空吸盘的吸附和放松操作更方便，同时也便于通过镂空孔观察外壳底部真空吸附机构的运动部件，具体的，安装座包括连接盘和设置在连接盘上的若干个连接杆，若干个连接杆围绕连接盘的边缘均匀布置，连接杆与真空吸附机构底部连接，使得安装座侧壁形成镂空状，便于真空吸附机构的操作手柄能够从安装座侧壁伸出。
作为本发明的优选方案，所述万向球轴承机构包括球头轴承杆和与所述球头轴承杆配合连接的轴承外圈，所述球头轴承杆与所述安装座连接。球头轴承杆安装在设置有弧形凹槽的轴承外圈中，使轴承杆能够绕轴承外圈进行转动，依靠球头与弧形凹槽之间的阻尼实现初步自锁，在真空吸盘与工件表面吸附后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承机构的自锁，实现对工件的装夹。
作为本发明的优选方案，所述中间体连接所述万向球轴承机构的一侧设有轴承座，所述轴承座上设有用于安装所述轴承外圈的限位槽。轴承座起到了固定万向球轴承机构的作用，使万向球轴承在对工件装夹过程中保持位置稳定，从而确保真空吸附机构对工件进行稳定装夹。
作为本发明的优选方案，所述轴承座与所述中间体螺纹连接。具体的，所述中间体上端设有第一安装螺孔，所述轴承座底部设有与第一安装螺孔配合的第一螺柱，实现了万向球轴承机构与中间体的连接，并且可以通过控制第一螺柱在第一安装螺孔中旋入的深度，来调节万向球轴承机构的高度，进而调节真空吸附机构的高度，以便于对不同高度的工件或工件上不同高度的位置进行装夹。
作为本发明的优选方案，所述中间体连接工作台的一侧连有第一安装座，所述第一安装座底部设有第一真空吸附机构。通过第一真空吸附机构能够将整个支撑装置稳定吸附在加工台表面，是对工件进行稳定装夹的前提，同时固定方式更简便，不需要在加工台或支撑装置上开设连接孔，不需要在工作台上额外添加用于固定的辅助部件，不受工作台上位置限制，提高装夹效率。
作为本发明的优选方案，所述第一安装座与所述中间体螺纹连接。具体的，所述中间体下端设有第二安装螺孔，所述第一安装座上端设有与第二安装螺孔配合的第二螺柱，通过控制第二螺柱在第二安装螺孔中旋入深度，能够对中间体的高度进行调节，进而调节真空吸附机构的高度，增大真空吸附机构的高度调节范围，能够适应高度更高或更低的装夹要求。
一种薄壁高缘条零件装夹方法，采用如上所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置支撑工件，其步骤包括：
S1：将第一真空吸附机构吸附在工作台上；
S2：根据工件的高度，转动中间体或/和轴承座，调节真空吸盘的高度；
S3：根据工件的待装夹面的角度，转动球头轴承杆，调节真空吸盘的角度；
S4：将真空吸盘贴合在工件待装夹面上，转动操作手柄，使真空吸盘吸附在工件表面。
本发明一种薄壁高缘条零件装夹方法，在薄壁工件加工过程中，首先将第一真空吸附机构吸附在工作台上，以实现对中间体的固定，通过转动中间体或/和轴承座，调节真空吸盘的高度，使真空吸盘与工件的待装夹面高度对齐，再通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空吸附机构的吸盘能够对准工件的表面，向上转动操作手柄使真空吸盘抓紧在工件表面，抓紧后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承的自锁，克服了飞机结构件外形复杂难以装夹的问题。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空机构能够从各个方向对工件进行抓紧，克服了薄壁高缘条工件加工过程中刚性不足的缺陷；
2、利用真空吸附的方式实现工件装夹，克服了飞机结构件表面形状复杂，难以装夹的问题。
附图说明
图1是本发明一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置的外部结构示意图；
图2是本发明一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置的内部结构示意图；
图3是本发明一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置的使用状态图；
图中标记：1-真空吸盘，2-外壳，3-安装座，4-球头轴承杆，5-轴承外圈，6-轴承座，7-中间体，8-第一安装座，9-第一外壳，10-第一真空吸盘，11-第一吸盘销轴，12-第一操作手柄，13-操作手柄，14-吸盘销轴。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、图2和图3所示，本实施例一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，包括用包括中间体7，所述中间体7一侧用于与工作台连接固定，另一侧设置万向球轴承机构，所述万向球轴承机构连接有真空吸附机构，所述真空吸附机构用于与工件吸附连接。
使用时，首先将中间体7固定在加工台上，通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空吸附机构的真空吸盘1能够对准工件的表面，真空吸附机构利用真空吸盘1抓紧在工件表面，抓紧后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承的自锁，克服了飞机结构件外形复杂难以装夹的问题。
进一步的，所述真空吸附机构与所述万向球轴承机构之间设有安装座3，万向球轴承上部为杆状结构，难以对盘状结构的真空吸附机构进行稳定支撑，在真空吸附机构下方增设安装座，安装座3的形状可根据需要定制，实现真空吸附机构的稳定支撑。
具体的，所述真空吸附机构包括外壳2和设置在所述外壳2上的真空吸盘1，所述外壳2底部设有用于控制所述真空吸盘1的操作手柄13，所述外壳2底部与所述安装座3连接，操作手柄13上提至水平状态时，带动外壳2底部的吸盘销轴14向下运动，从而使真空吸盘1处于吸附状态，操作手柄13下压至倾斜状态时，真空吸盘1对工件放松，实现了对工件吸附装夹。
具体的，所述万向球轴承机构包括球头轴承杆4和与所述球头轴承杆4配合连接的轴承外圈5，所述球头轴承杆4与所述安装座3连接，球头轴承杆4安装在设置有弧形凹槽的轴承外圈5中，使球头轴承杆4能够绕轴承外圈5进行转动，依靠球头与弧形凹槽之间的阻尼实现初步自锁，在真空吸盘1与工件表面吸附后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承机构的自锁，实现对工件的装夹。
进一步的，所述中间体7连接所述万向球轴承机构的一侧设有轴承座6，所述轴承座6上设有用于安装所述轴承外圈5的限位槽，轴承座6起到了固定万向球轴承机构的作用，使万向球轴承机构在对工件装夹过程中保持位置稳定，从而确保真空吸附机构对工件进行稳定装夹。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例中，与实施例1的区别在于，所述安装座3设置为中空结构，所述安装座3侧壁设置有用于所述操作手柄13伸出的镂空孔，中空结构的安装座3为外壳2底部真空吸盘1的吸盘销轴14及操作手柄13预留的运动空间，同时在操作手柄13还能够从安装座3侧壁的镂空孔伸出，真空吸盘1的吸附和放松操作更方便，同时也便于通过镂空孔观察外壳2底部真空吸附机构的运动部件。
具体的，安装座3包括连接盘和设置在连接盘上的若干个连接杆，若干个连接杆围绕连接盘的边缘均匀布置，连接杆与真空吸附机构底部连接，使得安装座3侧壁形成镂空状，便于真空吸附机构的操作手柄13能够从安装座3侧壁伸出。
实施例3
如图1和图2所示，本实施例中，与实施例1的区别在于，所述轴承座6与所述中间体7螺纹连接。
具体的，所述中间体7上端设有第一安装螺孔，所述轴承座6底部设有与第一安装螺孔配合的第一螺柱，实现了万向球轴承机构与中间体7的连接，并且可以通过控制第一螺柱在第一安装螺孔中旋入的深度，来调节万向球轴承机构的高度，进而调节真空吸附机构的高度，以便于对不同高度的工件或工件上不同高度的位置进行装夹。
实施例4
如图1和图2所示，本实施例中，与实施例1的区别在于，所述中间体7连接工作台的一侧连有第一安装座8，所述第一安装座8底部设有第一真空吸附机构，第一真空吸附机构能够将整个支撑装置稳定吸附在加工台表面，是对工件进行稳定装夹的前提，同时固定方式更简便，不需要在加工台或支撑装置上开设连接孔，不需要在工作台上额外添加用于固定的辅助部件，不受工作台上位置限制，提高装夹效率。
具体的，第一真空吸附机构包括包括第一外壳9和设置在所述第一外壳9底部的第一真空吸盘10，所述第一外壳顶9部设有用于控制所述第一真空吸盘10的第一操作手柄12，所述第一外壳9顶部与所述第一安装座8连接，在第一外壳9顶部设有控制第一真空吸盘10的第一吸盘销轴11。
进一步的，所述第一安装座8与所述中间体7螺纹连接；
具体的，所述中间体7下端设有第二安装螺孔，所述第一安装座8上端设有与第二安装螺孔配合的第二螺柱，通过控制第二螺柱在第二安装螺孔中旋入深度，能够对中间体7的高度进行调节，进而调节真空吸附机构的高度，增大真空吸附机构的高度调节范围，能够适应高度更高或更低的装夹要求。
实施例5
如图1、图2和图3所示，本实施公开了一种薄壁高缘条零件装夹方法，采用如上所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置支撑工件，其步骤包括：
S1：将第一真空吸附机构吸附在工作台上；
S2：根据工件的高度，转动中间体7或/和轴承座8，调节真空吸盘1的高度；
S3：根据工件的待装夹面的角度，转动球头轴承杆4，调节真空吸盘1的角度；
S4：将真空吸盘1贴合在工件待装夹面上，转动操作手柄13，使真空吸盘1吸附在工件表面。
本实施例的一种薄壁高缘条零件装夹方法，在薄壁工件加工过程中，首先将第一真空吸附机构吸附在工作台上，以实现对中间体7的固定，通过转动中间体7或/和轴承座6，调节真空吸盘1的高度，使真空吸盘1与工件的待装夹面高度对齐，再通过万向球轴承机构调节真空吸附机构的角度，使真空吸附机构的吸盘能够对准工件的表面，向上转动操作手柄13使真空吸盘1抓紧在工件表面，抓紧后真空吸附机构对万向球轴承机构产生拉力，实现万向球轴承的自锁，克服了飞机结构件外形复杂难以装夹的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，包括中间体（7），所述中间体（7）一侧用于与工作台连接固定，另一侧设置万向球轴承机构，所述万向球轴承机构连接有真空吸附机构，所述真空吸附机构用于与工件吸附连接。
2.根据权利要求1所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述真空吸附机构与所述万向球轴承机构之间设有安装座（3）。
3.根据权利要求2所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述真空吸附机构包括外壳（2）和设置在所述外壳（2）上的真空吸盘（1），所述外壳（2）底部设有用于控制所述真空吸盘（1）的操作手柄（13），所述外壳（2）底部与所述安装座（3）连接。
4.根据权利要求3所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述安装座（3）设置为中空结构，所述安装座（3）侧壁设置有用于所述操作手柄（13）伸出的镂空孔。
5.根据权利要求3所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述万向球轴承机构包括球头轴承杆（4）和与所述球头轴承杆（4）配合连接的轴承外圈（5），所述球头轴承杆（4）与所述安装座（3）连接。
6.根据权利要求5所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，所述中间体（7）连接所述万向球轴承机构的一侧设有轴承座（6），所述轴承座（6）上设有用于安装所述轴承外圈（5）的限位槽。
7.根据权利要求6所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述轴承座（6）与所述中间体（7）螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述中间体（7）连接工作台的一侧连有第一安装座（8），所述第一安装座（8）底部设有第一真空吸附机构。
9.根据权利要求8所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置，其特征在于，所述第一安装座（8）与所述中间体（7）螺纹连接。
10.一种薄壁高缘条零件装夹方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的薄壁高缘条零件数控加工辅助支撑装置支撑工件，其步骤包括：
S1：将第一真空吸附机构吸附在工作台上；
S2：根据工件的高度，转动中间体（7）或/和轴承座（6），调节真空吸盘（1）的高度；
S3：根据工件的待装夹面的角度，转动球头轴承杆（4），调节真空吸盘（1）的角度；
S4：将真空吸盘（1）贴合在工件待装夹面上，转动操作手柄（13），使真空吸盘（1）吸附在工件表面。
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| 闫邦椿等: "《机械设计手册 第6版 单行本 滚动轴承》", 31 January 2020, 机械工业出版社 * |
| 陈原等: "《GB_T 3944-2002 关节轴承 词汇》", 11 October 2002, 中国标准出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115213714A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-10-21 | 山东大学 | 一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法 |
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