CN115921959A - 面向小型五轴加工中心的通用型夹具及其装夹方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具及其装夹方法，包括底座，位于底座右端、可沿着底座纵向来回移动的第一夹紧块和第二夹紧块，位于底座左端、可沿着底座横向来回移动第三夹紧块，用于分别驱动第一夹紧块和第二夹紧块沿着底座纵向来回移动的纵向定位组件，用于驱动第三夹紧块沿着底座横向来回移动的横向定位组件，中部铰接于第一夹紧块上方的第一钩形压块，中部铰接于第二夹紧块上方的第二钩形压块，对称铰接于第三夹紧块上方的一对第三钩形压块，第一压紧组件，第二压紧组件，第三压紧组件。本发明通过纵向调节的第一、第二夹紧块可横向调节的第三夹紧块，实现夹紧定位，便于夹持不同尺寸不同类型的零件，适用范围更广。

Description

面向小型五轴加工中心的通用型夹具及其装夹方法

技术领域

本发明涉及一种快速装夹装置，尤其涉及面向小型五轴加工中心的通用型夹具。

背景技术

加工中心是一种可数控编程的机械加工设备。在使用五轴加工中心对板类零件切削加工时，需要使用夹具对工件进行定位。夹具是工件在工艺过程用来便捷的安装工件的装置，由于机床内部空间有限，约为240mm*550mm*770mm；主轴行程较小，传统的夹具(平口钳等)通常会因尺寸过大，容易出现撞刀现象，夹具高度尺寸不得大于45mm。若直接采用等比例缩小方法设计夹具则会导致刀具只能有10至20mm的加工深度，否则容易出现撞刀；对于五轴的加工中心来说，其加工的工件厚度可能具有不均匀性，在加工的过程中需要根据工件厚度调整夹持，现有的夹具大多需要旋拧螺栓使用压块压紧工件，存在加工不同厚度工件时需要频繁调整夹持厚度，操作较为复杂，不方便零件的取放等问题。小型五轴加工中心工作台上还安装有测力仪，由于加工中心主轴的行程较小，工作台中心高度不可变，且测力仪进一步限制了主轴行程范围；故夹具高度尺寸必须限制在4厘米之内，以符合加工条件。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的提供在狭小的空间中便于夹持不同类型工件的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具，包括：

底座，

位于底座右端、可沿着底座纵向来回移动且并列设置的第一夹紧块和第二夹紧块，

位于底座左端、可沿着底座横向来回移动且与第一夹紧块和第二夹紧块相配合用于夹持工件的第三夹紧块，

用于分别驱动第一夹紧块和第二夹紧块沿着底座纵向来回移动的纵向定位组件，

用于驱动第三夹紧块沿着底座横向来回移动的横向定位组件，

中部铰接于第一夹紧块上方且用于压紧工件的第一钩形压块，

中部铰接于第二夹紧块上方且用于压紧工件的第二钩形压块，

对称铰接于第三夹紧块上方且用于压紧工件的一对第三钩形压块，

用于调节第一钩形压块压紧状态的第一压紧组件，

用于调节第二钩形压块压紧状态的第二压紧组件，

以及用于同步调节两个第三钩形压块压紧状态的第三压紧组件。

其中，纵向定位组件包括：

前后并列设置且依次穿过第一夹紧块和第二夹紧块的第一螺纹杆和第二螺纹杆，

其中第一螺纹杆和第二螺纹杆的两端均通过第一套筒与底座相连接，

第一螺纹杆依次穿过第一夹紧块的螺纹孔和第二夹紧块的光孔，

第二螺纹杆依次穿过第一夹紧块的光孔和第二夹紧块的螺纹孔。

优选的，横向定位组件包括横向穿设在底座上且两端与底座相连接的定位丝杆，第三夹紧块与定位丝杆螺纹连接，转动定位丝杆，第三夹紧块可沿着底座横向来回移动。

再者，底座的右端设置有可调节定位丝杆行程的第一定位块，底座的左端上开设有用于穿设定位丝杆的第一定位孔，底座上还开设有用于导向第三夹紧块移动的横向滑槽以及与第一定位块相配合的嵌入槽，第一定位块插入嵌入槽内且可沿着嵌入槽移动至指定位置，通过第一定位销将第一定位块与底座相固定，第一定位块上开设有穿设定位丝杆的第二定位孔，定位丝杆左端穿过第一定位孔向外伸出，定位丝杆的右端套有第二套筒并插入第二定位孔内。

进一步，第一压紧组件包括：

上端抵接于第一钩形压块下表面且下端穿入第一夹紧块的第一顶杆，

穿设在第一夹紧块上且前端伸入第一夹紧块、推动第一顶杆上移的第一夹紧杆，

所述第一顶杆的下端为第一斜面，

所述第一夹紧杆的前端为与第一斜面相适配的第二斜面，

转动第一夹紧杆，第一夹紧杆的第二斜面向前移动，推动第一斜面，带动第一顶杆向上顶。

优选的，第二压紧组件包括：

上端抵接于第二钩形压块后端下表面且下端穿入第二夹紧块的第二顶杆，

穿设在第二夹紧块上且前端伸入第二夹紧块、推动第二顶杆上移的第二夹紧杆，

所述第二顶杆的下端为第三斜面，

所述第二夹紧杆的前端为与第三斜面相适配的第四斜面，

转动第二夹紧杆，第二夹紧杆的第四斜面向前移动，推动第三斜面，带动第二顶杆向上顶。

再者，第三压紧组件包括：

架设在第三夹紧块上的第三夹紧杆，

中部与第三夹紧杆端部相连接的长杆，

分别与长杆两端相连接且对称设置的短杆，

上端抵接于第三钩形压块后端下表面且竖直穿设在短杆端部处的顶块，

顶块的上端具有第五斜面，

转动第三夹紧杆，通过长杆和短杆，推动顶块沿着底座向右移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块的后端。

进一步，第三夹紧块上设置有第一固定块，该第一固定块上开设有用于穿设第三夹紧杆的第一螺纹孔。

优选的，第三夹紧块上对称开设有用于导向顶块移动的导向槽。

本发明一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具的装夹方法，包括如下步骤：

转动第一夹紧杆，第一夹紧杆的第二斜面向后移动，第一顶杆处于初始状态，第一钩形压块处于放松状态，转动第二夹紧杆，第二夹紧杆的第四斜面向后移动，第二顶杆处于初始状态，第二钩形压块处于放松状态，转动第三夹紧杆，通过长杆和短杆，推动顶块沿着底座向右移动，第三钩形压块处于放松状态；

转动第一螺纹杆将第一夹紧块移动至底座一外侧处，转动第二螺纹杆将第二夹紧块移动至底座另一外侧处，转动定位丝杆将第三夹紧块移动至底座最左侧；

然后根据板类零件尺寸，通过转动第一螺纹杆将第一夹紧块移动至合适位置，通过转动第二螺纹杆将第二夹紧块移动至合适位置，通过转动定位丝杆将第三夹紧块移动至合适位置，实现板类零件的定位；

最后转动第一夹紧杆，第一夹紧杆的第二斜面向前移动，推动第一斜面，带动第一顶杆向上顶，实现第一钩形压块的压紧；转动第二夹紧杆，第二夹紧杆的第四斜面向前移动，推动第三斜面，带动第二顶杆向上顶，实现第二钩形压块的压紧；转动第三夹紧杆，通过长杆和短杆，拉动顶块沿着底座向左移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块的后端，实现两个第三钩形压块的同步压紧。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

(1)本发明通过可纵向调节的第一夹紧块和第二夹紧块，以及可横向调节的第三夹紧块，实现工件的夹紧定位，便于夹持不同尺寸不同类型的零件，适用范围更广；

(2)本发明专利通过第一压紧组件、第二压紧组件和第三压紧组件，增加了夹具操作的便捷性同时相比一般夹具使用螺栓拧紧压块的夹紧方法，相同尺寸高度限制下，本发明在钻削工况夹持板类零件时具有更大钻削深度；

(3)本发明能够直接连接装备的测力装备，实现在加工过程中切削力的实时监控，以用于甄别刀具切削加工的实际情况。

附图说明

图1为本发明夹持工件时的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中底座的结构示意图；

图4为本发明中定位丝杆与底座的连接示意图；

图5为本发明中第一定位块的结构示意图；

图6为本发明中第三夹紧块的结构结构图；

图7为本发明中第三压紧组件的结构示意图；

图8为本发明中第三压紧组件的俯视图；

图9为本发明中第三压紧组件的局部剖视图；

图10为本发明中第一夹紧块、第二夹紧块与底座的连接示意图；

图11为本发明中第一螺纹杆、第二螺纹杆与底座的连接示意图；

图12为本发明中第一压紧组件的结构示意图；

图13为本发明中第二压紧组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具，包括底座1、第一夹紧块2、第二夹紧块3、第三夹紧块4、纵向定位组件、横向定位组件、第一钩形压块5、第二钩形压块6、第三钩形压块7、第一压紧组件、第二压紧组件和第三压紧组件。

如图1、图10和图11所示，纵向定位组件包括第一螺纹杆8、第二螺纹杆9和第一套筒10，第一螺纹杆8和第二螺纹杆9前后并列设置且依次穿过第一夹紧块和第二夹紧块，其中第一螺纹杆8和第二螺纹杆9的两端均通过第一套筒10与底座1相连接。如图3所示，其中底座1上开设有用于放置第一夹紧块2和第二夹紧块3的定位凹槽104，该定位凹槽104的一侧壁上开设有固定槽105，该固定槽105上设置有用于架设第一螺纹杆8和第二螺纹杆9的第二固定块24，该第二固定块24通过第二固定销25与固定槽105相固定连接，第二固定块24上开设有用于穿设第一螺纹杆8的第三定位孔2401和用于穿设第二螺纹杆9的第四定位孔2402。定位凹槽104的另一侧壁上开设有用于穿设第一螺纹杆8的第五定位孔106和用于穿设第二螺纹杆9的第六定位孔107。第一套筒10分别放置于第三定位孔2401、第四定位孔2402、第五定位孔106和第六定位孔107内，第一螺纹杆8依次穿过第三定位孔2401内的第一套筒10、第一夹紧块2的螺纹孔、第二夹紧块3的光孔和第五定位孔106内的第一套筒10，转动第一螺纹杆8可带动第一夹紧块2沿着底座纵向来回移动；第二螺纹杆9依次穿过第四定位孔2402内的第一套筒10、第一夹紧块2的光孔、第二夹紧块3的螺纹孔和第六定位孔107内的第一套筒10，转动第二螺纹杆9可带动第二夹紧块3沿着底座纵向来回移动。

横向定位组件包括定位丝杆11，定位丝杆11横向穿设在底座1上且两端与底座相连接，第三夹紧块4的下方固定设置有连接块26，连接块26上开设有丝杆螺纹孔2601，该连接块26与定位丝杆11螺纹连接。如图4所示，底座1的左端上开设有第一定位孔101，底座1上还开设有用于导向第三夹紧块4移动的横向滑槽102，连接块26穿过横向滑槽102与定位丝杆11相螺纹连接，横向滑槽102与定位丝杆11相平行。如图4和图5所示，底座1位于横向滑槽102的右端还开设有嵌入槽103，底座1的右端设置有第一定位块12，第一定位块12可调节定位丝杆行程距离，第一定位块12与嵌入槽103相适配，第一定位块12插入嵌入槽103内且可沿着嵌入槽103移动至指定位置，通过第一定位销13将第一定位块12与底座1相固定，底座1上开设有用于插入第一定位销13的第七定位孔108；第一定位块12上开设有穿设定位丝杆的第二定位孔1201，定位丝杆11左端穿过第一定位孔101向外伸出，定位丝杆11的右端套有第二套筒14并插入第二定位孔1201内，转动定位丝杆11，连接块26带动第三夹紧块4可沿着底座横向来回移动。底座1上还均匀开设有若干个安装孔109，用于将多功能夹具安装于加工中心上，同时可以用于连接高精度力学传感器，实现加工过程中钻削、铣削力等测量。

如图7和图12所示，第一钩形压块5的中部通过压块支架27与第一夹紧块2相铰接，第一压紧组件包括第一顶杆15和第一夹紧杆16，第一顶杆15的下端为第一斜面，第一顶杆15的上端抵接于第一钩形压块5后端的下表面，第一顶杆15的下端竖直伸入第一夹紧块2的内部。第一夹紧杆16的前端有圆盘状突出部，圆盘突出部从第一楔形块28侧面开口嵌入，与第一楔形块28嵌套连接，第一楔形块28前端为与第一斜面相适配的第二斜面，第一夹紧杆16水平穿设在第一夹紧块2上，第一夹紧杆16向前移动，通过第一楔形块的第二斜面推动第一楔形块，带动第一顶杆15向上顶。，或者第一夹紧杆16为一体成型结构。第一夹紧块2内开设有十字形槽，便于第一顶杆15和第一夹紧杆16的插入。第一夹紧块2上开设有用于定位工件的第一工件槽201。

如图7和图13所示，第二钩形压块6的中部通过压块支架27与第二夹紧块3相铰接，第二压紧组件包括第二顶杆17和第二夹紧杆18，第二顶杆17的下端为第三斜面，第二顶杆17的上端抵接于第二钩形压块6后端的下表面，第二顶杆17的下端穿入第二夹紧块3，竖直伸入第二夹紧块3的内部。第二夹紧杆18的前端有圆盘状突出部，圆盘突出部从第二楔形块29侧面开口嵌入，与第二楔形块29嵌套连接，第二楔形块29前端为与第三斜面相适配的第四斜面，第二夹紧杆18水平穿设在第二夹紧块3上，第二夹紧杆18向前移动，通过第二楔形块的第四斜面推动第三斜面，带动第二顶杆17向上顶。或者第二夹紧杆18为一体成型结构第二夹紧块3内开设有十字形槽，便于第二顶杆17和第二夹紧杆18的插入。第二夹紧块3上开设有用于定位工件的第二工件槽301。

如图6、图7、图8和图9所示，第三压紧组件包括第三夹紧杆19、长杆20、短杆21和顶块22，第三夹紧块4上设置有第一固定块23，该第一固定块23上开设有用于穿设第三夹紧杆的第一螺纹孔2301。第三夹紧块4上对称开设有用于导向顶块22移动的导向槽401，该导向槽401上水平设置有限位杆30，顶块22穿设在限位杆30上，限位杆30可限制顶块22滑出导向槽401内。第三夹紧杆19架设在第三夹紧块4的第一固定块23上，长杆20的中部与第三夹紧杆端部通过球面1901相连接，长杆的两端分别通过连接销31和第一套环32与短杆22相连接，两个短杆22对称设置；顶块22的上端抵接于第三钩形压块7后端下表面，顶块22竖直穿设在短杆22的一端部处的第二套环33上，顶块22的上端具有第五斜面，转动第三夹紧杆19，通过长杆20和短杆21，拉动顶块22沿着底座的导向槽401向左移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块7的后端。第三夹紧块4上开设有用于定位工件的第三工件槽402。

本发明一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具的装夹方法，包括如下步骤：

首先，转动第一夹紧杆16，第一夹紧杆16的第二斜面向后移动，第一顶杆15处于初始状态，第一钩形压块5处于放松状态，转动第二夹紧杆18，第二夹紧杆18的第四斜面向后移动，第二顶杆17处于初始状态，第二钩形压块6处于放松状态，转动第三夹紧杆19，通过长杆20和短杆21，推动顶块22沿着底座向右移动，第三钩形压块7处于放松状态；

同时，转动第一螺纹杆8将第一夹紧块2移动至底座一外侧处，转动第二螺纹杆9将第二夹紧块3移动至底座另一外侧处，转动定位丝杆11将第三夹紧块4移动至底座最左侧；

然后，根据板类零件尺寸大小，通过转动第一螺纹杆8将第一夹紧块2移动至合适位置，通过转动第二螺纹杆9将第二夹紧块3移动至合适位置，通过转动定位丝杆11将第三夹紧块4移动至合适位置，实现板类零件的定位；

最后，转动第一夹紧杆16，第一夹紧杆16的第二斜面向前移动，推动第一斜面，带动第一顶杆15向上顶，实现第一钩形压块5的压紧；转动第二夹紧杆18，第二夹紧杆18的第四斜面向前移动，推动第三斜面，带动第二顶杆17向上顶，实现第二钩形压块6的压紧；转动第三夹紧杆19，通过长杆20和短杆21，推动顶块22沿着底座向右移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块7的后端，实现两个第三钩形压块7的同步压紧。

Claims (10)

1.一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于，包括：

底座(1)，

位于底座右端、可沿着底座纵向来回移动且并列设置的第一夹紧块(2)和第二夹紧块(3)，

位于底座左端、可沿着底座横向来回移动且与第一夹紧块和第二夹紧块相配合用于夹持工件的第三夹紧块(4)，

用于分别驱动第一夹紧块和第二夹紧块沿着底座纵向来回移动的纵向定位组件，

用于驱动第三夹紧块沿着底座横向来回移动的横向定位组件，

中部铰接于第一夹紧块上方且用于压紧工件的第一钩形压块(5)，

中部铰接于第二夹紧块上方且用于压紧工件的第二钩形压块(6)，

对称铰接于第三夹紧块上方且用于压紧工件的一对第三钩形压块(7)，

用于调节第一钩形压块压紧状态的第一压紧组件，

用于调节第二钩形压块压紧状态的第二压紧组件，

以及用于同步调节两个第三钩形压块压紧状态的第三压紧组件。

2.根据权利要求1所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述纵向定位组件包括：

前后并列设置且依次穿过第一夹紧块和第二夹紧块的第一螺纹杆(8)和第二螺纹杆(9)，

其中第一螺纹杆(8)和第二螺纹杆(9)的两端均通过第一套筒(10)与底座(1)相连接，

第一螺纹杆(8)依次穿过第一夹紧块(2)的螺纹孔和第二夹紧块(3)的光孔，

第二螺纹杆(9)依次穿过第一夹紧块(2)的光孔和第二夹紧块(3)的螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述横向定位组件包括横向穿设在底座上且两端与底座相连接的定位丝杆(11)，第三夹紧块(4)与定位丝杆(11)螺纹连接，转动定位丝杆(11)，第三夹紧块(4)可沿着底座横向来回移动。

4.根据权利要求3所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述底座(1)的右端设置有可调节定位丝杆行程距离的第一定位块(12)，底座(1)的左端上开设有用于穿设定位丝杆的第一定位孔(101)，底座(1)上还开设有用于导向第三夹紧块(4)移动的横向滑槽(102)以及与第一定位块(12)相配合的嵌入槽(103)，第一定位块(12)插入嵌入槽(103)内且可沿着嵌入槽(103)移动至指定位置，通过第一定位销(13)将第一定位块(12)与底座(1)相固定，第一定位块(12)上开设有穿设定位丝杆的第二定位孔(1201)，定位丝杆(11)左端穿过第一定位孔(101)向外伸出，定位丝杆(11)的右端套有第二套筒(14)并插入第二定位孔(1201)内。

5.根据权利要求1所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述第一压紧组件包括：

上端抵接于第一钩形压块(5)下表面且下端穿入第一夹紧块(2)的第一顶杆(15)，

穿设在第一夹紧块(2)上且前端伸入第一夹紧块(2)内、推动第一顶杆(15)上移的第一夹紧杆(16)，

所述第一顶杆(15)的下端为第一斜面，

所述第一夹紧杆(16)的前端为与第一斜面相适配的第二斜面，

转动第一夹紧杆(16)，第一夹紧杆(16)的第二斜面向前移动，推动第一斜面，带动第一顶杆(15)向上顶。

6.根据权利要求1所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述第二压紧组件包括：

上端抵接于第二钩形压块(6)后端下表面且下端穿入第二夹紧块(3)的第二顶杆(17)，

穿设在第二夹紧块(3)上且前端伸入第二夹紧块(3)、推动第二顶杆(17)上移的第二夹紧杆(18)，

所述第二顶杆(17)的下端为第三斜面，

所述第二夹紧杆(18)的前端为与第三斜面相适配的第四斜面，

转动第二夹紧杆(18)，第二夹紧杆(18)的第四斜面向前移动，推动第三斜面，带动第二顶杆(17)向上顶。

7.根据权利要求1所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述第三压紧组件包括：

架设在第三夹紧块上的第三夹紧杆(19)，

中部与第三夹紧杆端部相连接的长杆(20)，

分别与长杆两端相连接且对称设置的短杆(21)，

上端抵接于第三钩形压块(7)后端下表面且竖直穿设在短杆端部处的顶块(22)，

顶块(22)的上端具有第五斜面，

转动第三夹紧杆(19)，通过长杆(20)和短杆(21)，拉动顶块(22)沿着底座向右移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块(7)的后端。

8.根据权利要求7所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述第三夹紧块(4)上设置有第一固定块(23)，该第一固定块(23)上开设有用于穿设第三夹紧杆的第一螺纹孔(2301)。

9.根据权利要求7所述的面向小型五轴加工中心的通用型夹具，其特征在于：所述第三夹紧块(4)上对称开设有用于导向顶块(22)移动的导向槽(401)。

10.一种面向小型五轴加工中心的通用型夹具的装夹方法，其特征在于，包括如下步骤：

转动第一夹紧杆(16)，第一夹紧杆(16)的第二斜面向后移动，第一顶杆(15)处于初始状态，第一钩形压块(5)处于放松状态，转动第二夹紧杆(18)，第二夹紧杆(18)的第四斜面向后移动，第二顶杆(17)处于初始状态，第二钩形压块(6)处于放松状态，转动第三夹紧杆(19)，通过长杆(20)和短杆(21)，带动顶块(22)沿着底座向左移动，第三钩形压块(7)处于放松状态；

转动第一螺纹杆(8)将第一夹紧块(2)移动至底座一外侧处，转动第二螺纹杆(9)将第二夹紧块(3)移动至底座另一外侧处，转动定位丝杆(11)将第三夹紧块(4)移动至底座最左侧；

然后根据板类零件尺寸，通过转动第一螺纹杆(8)将第一夹紧块(2)移动至合适位置，通过转动第二螺纹杆(9)将第二夹紧块(3)移动至合适位置，通过转动定位丝杆(11)将第三夹紧块(4)移动至合适位置，实现板类零件的定位；

最后转动第一夹紧杆(16)，第一夹紧杆(16)的第二斜面向前移动，推动第一斜面，带动第一顶杆(15)向上顶，实现第一钩形压块(5)的压紧；转动第二夹紧杆(18)，第二夹紧杆(18)的第四斜面向前移动，推动第三斜面，带动第二顶杆(17)向上顶，实现第二钩形压块(6)的压紧；转动第三夹紧杆(19)，通过长杆(20)和短杆(21)，拉动顶块(22)沿着底座向右移动，第五斜面向上顶起第三钩形压块(7)的后端，实现两个第三钩形压块(7)的同步压紧。

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