CN120791466A

CN120791466A - 一种环形薄壁类工件加工装置及加工方法

Info

Publication number: CN120791466A
Application number: CN202511287561.9A
Authority: CN
Inventors: 张健
Original assignee: Himile Mechanical Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Himile Mechanical Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2025-09-10
Filing date: 2025-09-10
Publication date: 2025-10-17

Abstract

本发明公开的一种环形薄壁类工件加工装置及加工方法，它属于机械加工技术领域，加工装置包括底座，底座上设有多组吸附夹持组件和多组卡爪组件，吸附夹持组件包括吸附座，吸附座滑动设置在底座上；吸附座的上端面上设有多个吸附元件，用于吸附工件；卡爪组件包括卡爪、卡爪座和压力传感器，卡爪固定在卡爪座上，压力传感器固定在卡爪的夹持面上；卡爪座滑动设置在底座上；工件加工前，通过有限元分析软件模拟得到卡爪的加工压力值P₀、压力浮动区间以及最大阈值P_max；工件加工时，吸附元件吸附工件，通过压力传感器检测卡爪与工件的接触压力并根据压力值调整卡爪，确保作用在工件上的作用力兼顾工件的稳定夹持以及防止工件变形。

Description

一种环形薄壁类工件加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种环形薄壁类工件加工装置及加工方法。

背景技术

船舶舵机主要用来驱动和控制舵叶的转动，以保证船舶能够在达到要求的情况下准确、安全的将舵叶转到指定的舵角并且能够保持在那指定的舵角，从而保证船舶能够航行在指定的航线上。大型船舶的舵机系统中，轴套、衬套等环形薄壁类工件不仅尺寸大，大中型环形或类环形工件重达2吨以上，而且自身刚性弱，在机加工过程中，特别是薄壁件，容易因加工时切削力大、震动大等导致其变形，因此，该类工件装夹一直是机加工的难点。

现有环形或类环形工件的装夹，普遍采用压板将工件压紧在工装上的方式；该方式结构简单，但不同型号的工件需要不同尺寸的专用工装，工装成本较大，更换工装时，费时费力，且专用工装存放时占地面积大；紧固压板时，需要较大的紧固力（可达700N.m以上），带来操作人员高强度的体力消耗；机加工时，切削力大（可达10000N以上）且震动大，加工过程中，压板会因震动而松动，发生工件动活的情况，导致工件报废，甚至导致工件滑脱，造成机床、人身危险。对于薄壁件，因较大的夹持力，工件易变形，很难保证高精度的公差要求。

发明内容

对于现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种环形薄壁类工件加工装置及加工方法，能够省时省力且能保证稳定的夹持、紧固环形或类环形工件，加工过程中可自动调整夹持力，避免工件因夹持力过大导致工件变形。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种环形薄壁类工件加工装置，包括底座，所述底座上设有多组吸附夹持组件和多组卡爪组件，多组所述卡爪组件和多组所述吸附夹持组件均分布为环状且分布圆同心；

所述吸附夹持组件包括吸附座，所述吸附座滑动设置在所述底座上；所述底座上设有第一调节组件，用于驱动所述吸附座径向滑动；所述吸附座的上端面上设有多个吸附元件，用于吸附工件；

所述卡爪组件包括卡爪、卡爪座和压力传感器，所述卡爪固定在所述卡爪座上，所述压力传感器固定在所述卡爪的夹持面上；所述卡爪座滑动设置在所述底座上，所述底座上设有第二调节组件，用于驱动所述卡爪径向滑动。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述吸附夹持组件还包括第一吸附外壳和第二吸附外壳，所述第一吸附外壳、所述第二吸附外壳覆盖所述吸附座的移动路径，在所述吸附座移动时可伸缩；

和/或，所述底座上固定安装有支撑板，所述支撑板径向延伸，所述吸附座滑动设置在所述支撑板上。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述吸附元件为电永磁吸盘或真空吸盘；

和/或，所述吸附座的上端面上扇形排布有多个所述吸附元件；

和/或，所述吸附座的下端面设有所述吸附元件。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述第一调节组件包括第一驱动元件、第一传动元件、第一丝杠和第一螺母；

所述第一丝杠转动安装在所述底座上；

所述吸附座与所述第一螺母固定连接且所述第一螺母与所述第一丝杠螺纹连接；

所述第一驱动元件和所述第一传动元件位于多组所述吸附夹持组件分布圆周的中心处，所述第一传动元件与所述第一驱动元件传动连接，并同时驱动多个所述第一丝杠。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述卡爪组件、所述吸附夹持组件在周向上相间设置。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述卡爪组件包括第一卡爪壳体和第二卡爪壳体，所述第一卡爪壳体、所述第二卡爪壳体分别位于所述卡爪的径向两侧，随着所述卡爪座的移动，所述第一卡爪壳体、所述第二卡爪壳体中的一个伸展、一个收缩，遮挡所述卡爪座的移动路径。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述底座上固定有卡爪导轨，所述卡爪导轨上设有内凹的、径向延伸的导向槽，所述卡爪座滑动设置在所述导向槽内。

在上述的一种环形薄壁类工件加工装置中，所述第二调节组件包括第二驱动元件、第二传动元件和第二丝杠；

所述第二丝杠与所述卡爪座螺纹连接，所述第二丝杠转动时，所述卡爪座径向滑动；

所述第二传动元件与所述第二驱动元件传动连接，并同时驱动多个所述第二丝杠。

应用上述的一种环形薄壁类工件加工装置的加工方法，工件加工前，通过有限元分析软件模拟得到工件的加工压力值P₀、浮动区间以及最大阈值P_max；

工件加工时，吸附座上面的吸附元件吸附工件，卡爪夹持力控制包括依次执行以下步骤，

S21、将压力传感器检测的实时压力值P与最大阈值P_max比较，若超过最大阈值P_max，则提示加工异常、停机，否则执行S22；

S22、将实时压力值P与加工压力值P₀进行差值比较，包括：

S221、将加工压力值P₀与实时压力值P求差，计算得到压力差值D_p；

S222、判压力断差值D_p与加工压力值P₀的比值R_P是否处于浮动区间；

若是，则判定卡爪与工件的接触压力满足要求；

否则，对压力差值D_p取中值，将中值与当前的实时压力值P求和得到卡爪移动调整的目标压力值，控制、调整卡爪使其施加在工件上的实时压力值P等于目标压力值，再执行S221。

在上述的加工方法中，工件加工前进行装夹，包括依次执行以下步骤，

S11、调整吸附座至支撑位置；

S12、调整卡爪至预夹持位置；

S13、将工件放置在吸附座上，然后，控制卡爪靠近工件并通过压力传感器实时检测卡爪施加在工件上的压力，直至压力值达到加工压力值P₀；控制吸附座上面的吸附元件产生吸力，固定工件。

本发明的有益效果表现在：

环形薄壁类工件加工装置利用多组吸附夹持组件和多组卡爪组件配合，其中，组吸附夹持组件在工件的端面上施加轴向上的吸附力，将工件固定在吸附座上；多组卡爪组件则在径向上对工件进行限位、夹持，工件装夹时，多个卡爪同步移动直至作用在工件上的夹持力满足要求，装夹过程中即可完成对工件的定位，无需额外设置对工件定位的结构，简化装置；特别的，卡爪组件中的卡爪在工件加工过程中可实时调整，确保作用在工件上的作用力兼顾工件的稳定夹持以及防止工件变形。

卡爪、吸附座位置均可调整，可以适配不同尺寸的工件，快速调整以增加加工装置的通用性，节省工装制作成本、工装存放成本，减轻操作人员的劳动强度。

吸附夹持组件可产生持续稳定的吸力，即持续稳定的装夹力，解决了原有压板装夹方式中压板因震动而松动从而导致失去压紧力的问题，保证加工稳定性，提高工件加工质量，增加安全性,减轻操作人员的劳动强度。

吸附夹持组件可通过改变吸附元件的单位吸力或吸附面积，改变吸力大小，提高生产效率，有效控制生产成本。

卡爪组件和吸附夹持组件均设置防护，可以有效防护丝杠、滑动接触面等，加工装置运行稳定。

环形薄壁类工件加工装置可以大幅提高环形或类环形工件的加工效率，且通用性、易用性、稳定性、经济型，均能满足加工需求；适用于批量化生产作业，可有效降低劳动强度，提高产品质量，节约加工成本。

附图说明

图1为环形薄壁类工件加工装置的整体结构示意图；

图2为环形薄壁类工件加工装置的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4是图3中F-F截面的剖视图；

图5为卡爪组件的立体结构示意图；

图6为吸附夹持组件的立体结构示意图；

图7为环形薄壁类工件加工装置与工件的组装、夹持状态示意图。

图中：

100-底座；101-安装平面；102-驱动腔；

200-吸附夹持组件；201-第一吸附外壳；202-吸附座；203-第二吸附外壳；204-支撑板；205-第一支座；206-吸附元件；

300-卡爪组件；301-第一卡爪壳体；302-卡爪；303-第二卡爪壳体；304-卡爪导轨；305-卡爪座；306-压力传感器；307-导向槽；

400-第一调节组件；401-第一驱动元件；402-第一传动元件；403-第一连轴器；404-第一丝杠；405-第一螺母；

500-第二调节组件；501-第二驱动元件；502-第二传动元件；503-第二连轴器；504-第二丝杠；

600-工件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参照图1-图7，为本发明提供的一种环形薄壁类工件加工装置的一种实施例；环形薄壁类工件加工装置包括底座100、吸附夹持组件200、卡爪组件300、第一调节组件400和第二调节组件500；其中，底座100为装置的基体，吸附夹持组件200、卡爪组件300、第一调节组件400和第二调节组件500均安装在底座100上；使用时，通过螺栓将底座100与机床的工作台连接牢固。吸附夹持组件200用于对工件600的端面进行吸附、固定，卡爪组件300则在工件600的外侧面或内侧面上进行径向限位；根据工件600的内径、外径的不同，可分别控制第一调节组件400、第二调节组件500对吸附夹持组件200和卡爪组件300的位置进行调整，以满足不同工件600的装夹、固定的需求。

其中，底座100上设置多组吸附夹持组件200和多组卡爪组件300，多组卡爪组件300和多组吸附夹持组件200在底座100上均环状分布且其分布圆同心；优选的，卡爪组件300、吸附夹持组件200在周向上相间设置。示例性地，底座100加工有安装平面101，安装平面101呈“米”字状；安装平面101上设置四组吸附夹持组件200和四组卡爪组件300，四组吸附夹持组件200分布呈“十”字形，四组卡爪组件300也分布为“十”字形，四组吸附夹持组件200和四组卡爪组件300在周向上间隔、均布设置，辐射状分布。环状分布的卡爪组件300、吸附夹持组件200与工件600的形状相适配，可提供足够、有效的支撑面、夹持面。

吸附夹持组件200包括第一吸附外壳201、吸附座202、第二吸附外壳203；吸附座202滑动设置在底座100上，优选的，底座100上固定安装有支撑板204，支撑板204径向延伸，吸附座202可在支撑板204上沿径向滑动以匹配工件600的尺寸。支撑板204的设置不仅可以在空间上抬高吸附座202，避免吸附座202直接与底座100滑动接触，还可以仅加强支撑板204的耐磨性能，对底座100的耐磨性能要求相对降低，降低底座100的生产成本。

第一吸附外壳201、第二吸附外壳203覆盖吸附座202的移动路径，避免切屑落在吸附座202的移动路径上，影响吸附座202的滑动，确保吸附座202与底座100或支撑板204的滑动顺畅。第一吸附外壳201和第二吸附外壳203均为可伸缩结构形式，在吸附座202移动时可伸缩，以适应吸附座202位置变化。

示例性地，如图1-图4所示，第一吸附外壳201和第二吸附外壳203可采用市场上现有的钣金防护罩、风琴防护罩等，外力推拉时可折叠或伸展。吸附座202位于第一吸附外壳201和第二吸附外壳203之间，第一吸附外壳201和第二吸附外壳203远离的吸附座202一端固定连接底座100，靠近吸附座202的一端与吸附座202通过螺栓等连接件实现固定连接；如此，第一吸附外壳201和第二吸附外壳203便可在吸附座202的推拉下收缩或伸展。由于第一吸附外壳201和第二吸附外壳203分别位于吸附座202的两侧，在吸附座202的推拉下，第一吸附外壳201和第二吸附外壳203中的一个伸展、一个折叠，对吸附座202与支撑板204滑动接触面进行防护，但不影响吸附座202的滑动。

第一调节组件400用于在吸附座202施加驱动力以调整吸附座202的位置，包括第一驱动元件401、第一传动元件402、第一连轴器403、第一丝杠404和第一螺母405。支撑板204径向的两端处分别设有第一支座205，第一支座205通过螺栓连接、焊接等固定连接方式固定在底座100上。第一丝杠404转动安装在两个第一支座205上，同时，吸附座202与第一螺母405固定连接且第一螺母405与第一丝杠404螺纹连接；由于吸附座202与支撑板204具有较大接触面，当第一丝杠404转动时，第一螺母405带动吸附座202沿着第一丝杠404的轴向移动，而不能翻转。第一螺母405可如图4、图6所示，固定在吸附座202径向内侧面上，此时，吸附座202与第一螺母405位置对应处需设置通孔以供第一丝杠404穿过；或者，第一螺母405直接嵌装至吸附座202的下侧面、前侧面或后侧面等。

支撑板204、第一螺母405以及第一丝杠404的径向外部、吸附座202的下部均处于第一吸附外壳201、第二吸附外壳203和底座100所围成的相对封闭的空间内，不受铁屑、切削液等的侵蚀、磨损，从而起到防护第一支座205、第一支座205、支撑板204、第一丝杠404的目的，吸附座202顺畅滑动。

第一驱动元件401和第一传动元件402位于多组吸附夹持组件200所分布圆周的中心处，第一驱动元件401与第一传动元件402配合，可同时驱动多个第一丝杠404。示例性地，底座100的中部设有驱动腔102，第一驱动元件401和第一传动元件402位于驱动腔102内；第一驱动元件401为伺服电机，第一传动元件402为可以改变传动方向的齿轮箱，具有一个输入轴和多个输出轴，输入轴与输出轴通过锥齿轮组实现传动；输出轴与第一丝杠404位置对应，每个输出轴均通过第一连轴器403与一个第一丝杠404传动连接。第一传动元件402选用现有的齿轮箱结构，本申请中未对其进行优化改进，此处不作赘述。

吸附座202至少上端面设有吸附元件206，用来吸附工件600；优选吸附座202下端面也设有多个吸附元件206，可配合第一螺母405、第一丝杠404限定吸附座202的位置，将吸附座202固定在支撑板204上。同时，位于吸附座202上端面和下端面的吸附元件206吸力的产生和消除可单独控制，互不影响。

吸附元件206可为电永磁吸盘、真空吸盘等可产生吸力的装置，优选电永磁吸盘。多个吸附元件206在吸附座202的端面上按照一个设定分布圆布置，扇形排布。可以通过改变吸附元件206的单位吸力或有效吸附面积的方式改变吸附座202整体吸力的大小；示例性地，多个吸附元件206单独或分组控制，根据工件600所需吸力的大小来控制其中一个或多个吸附元件206产生吸力。

需要补充说明的是，吸附元件206所采用的电永磁吸盘、真空吸盘均为现有技术，控制吸附元件206产生吸力或消除吸力的控制为现有技术，此处不作赘述。

卡爪组件300包括第一卡爪壳体301、卡爪302、第二卡爪壳体303、卡爪导轨304、卡爪座305和压力传感器306。卡爪导轨304固定在底座100上，卡爪导轨304径向延伸，上侧面上设有内凹的导向槽307，导向槽307顺着卡爪导轨304的长度方向延伸，卡爪座305的下端滑动设置在导向槽307内。卡爪302固定安装在卡爪座305的上端，压力传感器306固定在卡爪302的夹持面上；例如卡爪302夹持在环形的工件600的外侧面上时，卡爪302的夹持面可为卡爪302径向朝内的侧面；当卡爪302夹持在工件600的内侧面上时，卡爪302的夹持面也可以是卡爪302径向朝外的侧面。不同的是，卡爪302与工件600外侧面配合时，卡爪302的夹持面可为平面，适用于不同外径的工件夹持、定位；也可以为内凹的弧面，以匹配工件600外侧面的外凸趋势。卡爪302夹持在工件600的内侧面上时，卡爪302的夹持面优选为外凸的弧面，特别是与工件600的内侧面半径相等的弧面。

与第一吸附外壳201和第二吸附外壳203类似，第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303可采用市场上现有的钣金防护罩、风琴防护罩等，外力推拉时可折叠或伸展。第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303分别位于卡爪302的径向两侧，第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303的一端固定连接底座100，另一端则与卡爪座305固定连接；随着卡爪座305的移动，第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303中的一个伸展、一个收缩。第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303罩在卡爪导轨304的外侧，卡爪座305的上端外伸出第一卡爪壳体301、第二卡爪壳体303；如此，可对卡爪座305、卡爪导轨304进行防护，不受铁屑、切削液等的侵蚀、磨损，保证卡爪座305顺畅地直线运动。

第二调节组件500用于调整卡爪302的位置，包括第二驱动元件501、第二传动元件502、第二连轴器503、第二丝杠504。第二丝杠504穿过第二卡爪壳体303并伸入导向槽307内，第二丝杠504与卡爪座305螺纹连接，第二丝杠504转动时，卡爪座305在导向槽307内滑动。第二驱动元件501、第二传动元件502也设置在驱动腔102内，与第一驱动元件401、第一传动元件402上下设置，竖直方向上相互间隔开，方便传动结构的设置。第二传动元件502结构与第一传动元件402类似，具有一个输入轴和多个输出轴，输入轴与第二驱动元件501传动连接，第二传动元件502的输出轴与第二丝杠504通过第二连轴器503传动连接，从而可以将第二驱动元件501的动力同时传递至多个第二丝杠504；也就是，多个第二丝杠504共用一组第二驱动元件501和第二传动元件502，传动结构简单。

多个卡爪302在第二调节组件500的驱动下同步动作，压力传感器306设置在卡爪302的夹持面上，可反馈卡爪302实时的夹持力；无论是工件600安装还是加工，通过将卡爪302实时的夹持力与设定压力进行差值比较，结合第二调节组件500控制卡爪302的移动或保持，从而控制夹持力的变化，进而控制工件600的变形量，可以避免工件600因吸附元件206失去吸附力、刀具损伤、撞机等异常而活动时导致工件600损伤，同时也保证人身、机床安全。由于多个卡爪302同步移动，且多个卡爪302的移动路径为同一圆心的半径，在完成工件600夹持的同时也完成了工件600的定位，定位精度高，且无需额外设置工件600的定位结构。通过第一调节组件400控制吸附座202的往复直线运动，实现吸附元件206的位置调整，可适应具有不同尺寸的不同型号工件600的装夹，自动实现快速调整，增加工装的通用性；吸附元件206的吸力产生与消除可控，方便吸附座202的位置调整以及工件600的装夹操作。第二驱动元件501、第一驱动元件401采用伺服电机，闭环控制，精确度高。

可以理解的，第一调节组件400、第二调节组件500不局限于前述的电机驱动，也可以直接采用液压驱动，控制多个卡爪302同步动作以及控制多个吸附座202同步移动。

工件600加工过程中，利用吸附元件206产生的吸力克服切削力的轴向分力；利用吸附元件206产生的吸力以及工件600自身的重力转化为吸附元件206与工件600间的摩擦力，吸附元件206与工件600间的摩擦力、卡爪302施加在工件600上的作用力共同克服切削力的径向分力，利用吸附元件206产生的吸力、吸附元件206与工件600间的摩擦力、卡爪302与工件600间的摩擦力共同克服切削力引起的扭转力矩。由于卡爪302切削过程中实时调整，避免夹持力过大导致工件600变形。

采用上述环形薄壁类工件加工装置的加工方法包括：

工件加工前，设定工件600的加工压力值P₀、浮动区间以及最大阈值P_max。通过有限元分析软件（ABAQUS）模拟得到卡爪302施加在工件600上的压力值与工件600的变形量的关系数据，依据该数据设定工件600的加工压力值P₀（例如P₀为工件600未产生夹紧变形时的最大值）、浮动区间以及最大阈值P_max。浮动区间可依据实际生产需要设定，例如，实时压力值允许在加工压力值P₀的基础上下浮动10%，则浮动区间为【-0.1，+0.1】。

工件600装夹，包括依次执行以下步骤：

S11、调整吸附座202至支撑位置；支撑位置依据工件600的尺寸、大小选定，以获得最大的接触面，得到最佳的支撑以及吸附效果。

具体操作为，控制第一驱动元件401驱动第一丝杠404转动，带动吸附元件206到达支撑位置。若吸附座202底面设置有吸附元件206，则先控制吸附座202底面的吸附元件206消除吸力，确保吸吸附座202可以在底座100上移动；完成吸附座202位置调整后，控制吸附座202底面的吸附元件206产生吸力，确保吸附座202相对底座100的位置固定且稳定可靠。

可以理解的，为了方便控制、调整吸附座202的位置，预先为吸附座202设定起始点，例如吸附座202的径向最内侧位置设定为起始点，然后依据支撑位置与起始点之间的距离获得第一驱动元件401的输出轴的转数，控制第一驱动元件401转动相应转数即可到达支撑位置。

S12、调整卡爪302至预夹持位置；预夹持位置以不影响工件600放置在吸附座202上为选定依据；例如，若对工件600外周面夹持，侧预夹持位置所处圆周直径应大于工件600的外径；或者，对工件600内周面夹持时，侧预夹持位置所处圆周直径应小于工件600的内径。

具体操作为，控制第二驱动元件501的输出轴转动，第二丝杠504带动卡爪302到达预夹持位置。

同样的，预先为卡爪302设定起始点，根据工件600的内径和外径设定卡爪302的预夹持位置，然后依据预夹持位置与起始点之间的距离计算获得第二驱动元件501的输出轴的转数，控制第二驱动元件501转动相应转数即可。

S13、控制吸附座202、卡爪302准确夹持工件600。

待吸附座202、卡爪302都调整到位之后，先将工件600放置在吸附座202上，然后，控制第二驱动元件501带动卡爪302靠近工件600；随着卡爪302与工件600的接触，压力值逐渐增大，直至达到加工压力值；该过程中，通过压力传感器306实时检测卡爪302施加在工件600上的压力。

待卡爪302完成夹持后，控制吸附座202上面的吸附元件206产生吸力，将工件600固定。

工件600加工过程中，卡爪302的控制包括依次执行以下步骤，

S21、将压力传感器306检测的实时压力值P与最大阈值P_max比较，若超过最大阈值P_max，则提示加工异常、停机，人工排查异常原因，否则执行S22；

S22、将实时压力值P与加工压力值P₀进行差值比较处理，依据比较结果控制第二驱动元件501的输出轴转动，进而控制卡爪302的夹持力进行变化。

具体的，差值比较包括：

S221、将加工压力值P₀与实时压力值P求差，计算得到压力差值D_p，

即D_p= P₀-P；

若是，则判定卡爪302与工件600的接触压力满足加工要求；维持卡爪302位置不动，控制第二驱动元件501停止运转；

否则，对压力差值D_p取中值，依据中值控制卡爪302移动，并再执行S221。依据中值控制卡爪302时，将中值与当前的实时压力值P求和得到卡爪302移动调整的目标压力值，通过控制第二驱动元件501完成卡爪302调整，即卡爪302在工件600上的实时压力值P等于目标压力值。完成卡爪302移动控制后，再执行S221，重复上述过程，使得实时压力值P趋近于加工压力值P₀，直至比值R_P处于浮动区间。

例如：设定第二驱动元件501正转，卡爪302前进；第二驱动元件501反转，卡爪302后退；工件600的加工压力值P₀为1000N、浮动区间为【-0.1，0.1】、最大阈值P_max为1100N。

当实时压力值P为800N时，小于最大阈值P_max，故将实时压力值P与加工压力值P₀进行差值比较处理，其中，

压力差值D_p=1000-800=200 N；

比值R_P=200/1000=0.2；

由于比值RP为0.2，不在浮动区间内；且实时压力值P小于加工压力值P₀，判定卡爪302夹持力不足，需控制卡爪302前进、移动靠近工件600；为避免卡爪302移动量过大造成工件600或卡爪302损伤，对压力差值D_p取中值为100 N，将中值加在当前的实时压力值P上即可得到卡爪302调整的目标压力值900 N；控制卡爪302的移动使得作用在工件600上的压力等于目标压力值900 N，也就是在当前的实时压力值P基础上增加100 N。

上述依据中值调整、控制卡爪302夹持力时，可通过控制第二驱动元件501的转动圈数实现，第二驱动元件501需要转动的圈数与夹持力变化的对应关系可通过实验获得，实验操作为现有技术，在此不作赘述。

工件600加工完成后，卸载工件600；包括消除吸附座202顶面吸附元件206的吸附力，控制第二驱动元件501带动卡爪302松开工件600，将工件600从吸附座202上取下，完成本序的加工。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，包括底座（100），所述底座（100）上设有多组吸附夹持组件（200）和多组卡爪组件（300），多组所述卡爪组件（300）和多组所述吸附夹持组件（200）均分布为环状且分布圆同心；

所述吸附夹持组件（200）包括吸附座（202），所述吸附座（202）滑动设置在所述底座（100）上；所述底座（100）上设有第一调节组件（400），用于驱动所述吸附座（202）径向滑动；所述吸附座（202）的上端面上设有多个吸附元件（206），用于吸附工件（600）；

所述卡爪组件（300）包括卡爪（302）、卡爪座（305）和压力传感器（306），所述卡爪（302）固定在所述卡爪座（305）上，所述压力传感器（306）固定在所述卡爪（302）的夹持面上；所述卡爪座（305）滑动设置在所述底座（100）上，所述底座（100）上设有第二调节组件（500），用于驱动所述卡爪（302）径向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述吸附夹持组件（200）还包括第一吸附外壳（201）和第二吸附外壳（203），所述第一吸附外壳（201）、所述第二吸附外壳（203）覆盖所述吸附座（202）的移动路径，在所述吸附座（202）移动时可伸缩；

和/或，所述底座（100）上固定安装有支撑板（204），所述支撑板（204）径向延伸，所述吸附座（202）滑动设置在所述支撑板（204）上。

3.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述吸附元件（206）为电永磁吸盘或真空吸盘；

和/或，所述吸附座（202）的上端面上扇形排布有多个所述吸附元件（206）；

和/或，所述吸附座（202）的下端面设有所述吸附元件（206）。

4.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述第一调节组件（400）包括第一驱动元件（401）、第一传动元件（402）、第一丝杠（404）和第一螺母（405）；

所述第一丝杠（404）转动安装在所述底座（100）上；

所述吸附座（202）与所述第一螺母（405）固定连接且所述第一螺母（405）与所述第一丝杠（404）螺纹连接；

所述第一驱动元件（401）和所述第一传动元件（402）位于多组所述吸附夹持组件（200）分布圆周的中心处，所述第一传动元件（402）与所述第一驱动元件（401）传动连接，并同时驱动多个所述第一丝杠（404）。

5.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述卡爪组件（300）、所述吸附夹持组件（200）在周向上相间设置。

6.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述卡爪组件（300）包括第一卡爪壳体（301）和第二卡爪壳体（303），所述第一卡爪壳体（301）、所述第二卡爪壳体（303）分别位于所述卡爪（302）的径向两侧，随着所述卡爪座（305）的移动，所述第一卡爪壳体（301）、所述第二卡爪壳体（303）中的一个伸展、一个收缩，遮挡所述卡爪座（305）的移动路径。

7.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述底座（100）上固定有卡爪导轨（304），所述卡爪导轨（304）上设有内凹的、径向延伸的导向槽（307），所述卡爪座（305）滑动设置在所述导向槽（307）内。

8.根据权利要求1所述的一种环形薄壁类工件加工装置，其特征在于，所述第二调节组件（500）包括第二驱动元件（501）、第二传动元件（502）和第二丝杠（504）；

所述第二丝杠（504）与所述卡爪座（305）螺纹连接，所述第二丝杠（504）转动时，所述卡爪座（305）径向滑动；

所述第二传动元件（502）与所述第二驱动元件（501）传动连接，并同时驱动多个所述第二丝杠（504）。

9.应用如权利要求1-8中任一项所述的一种环形薄壁类工件加工装置的加工方法，其特征在于，工件（600）加工前，通过有限元分析软件模拟得到工件（600）的加工压力值P₀、浮动区间以及最大阈值P_max；

工件（600）加工时，吸附座（202）上面的吸附元件（206）吸附工件（600），卡爪（302）夹持力的控制包括依次执行以下步骤，

S21、将压力传感器（306）检测的实时压力值P与最大阈值P_max比较，若超过最大阈值P_max，则提示加工异常、停机，否则执行S22；

S22、将实时压力值P与加工压力值P₀进行差值比较，包括：

若是，则判定卡爪（302）与工件（600）的接触压力满足要求；

否则，对压力差值D_p取中值，将中值与当前的实时压力值P求和得到卡爪（302）移动调整的目标压力值，控制、调整卡爪（302）使其施加在工件（600）上的实时压力值P等于目标压力值，再执行S221。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，工件（600）加工前进行装夹，包括依次执行以下步骤，

S11、调整吸附座（202）至支撑位置；

S12、调整卡爪（302）至预夹持位置；

S13、将工件（600）放置在吸附座（202）上，然后，控制卡爪（302）靠近工件（600）并通过压力传感器（306）实时检测卡爪（302）施加在工件（600）上的压力，直至压力值达到加工压力值P₀；控制吸附座（202）上面的吸附元件（206）产生吸力，固定工件（600）。