CN215202845U - 一种薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，本体上部设有定位腔Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ且各定位腔底部分设与本体内负压通道连通的通气孔，定位腔Ⅰ为侧敞口内凹结构且顶部设有与通气孔连通的气隙槽，定位腔Ⅱ为内凹框形结构且底部设有与通气孔连通的气隙槽，定位腔Ⅲ为外凹台环绕于中部内凹台的内凹嵌套双台框形结构且外凹台底部设有通气孔，本体一侧设有与负压通道连通的高压连接头。本实用新型针对薄壁陶瓷材料硬脆、薄壁，夹持力过大或不均匀都易碎的特点，采用负压结构对薄壁陶瓷结构件进行定位并夹紧，只需调节气压大小就可方便、可靠地进行夹紧和松开，不仅结构简单，而且夹装效率高、吸附力均匀，可有效降低工件的加工损失率和提高加工质量。

Description

一种薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具

技术领域

本实用新型属于机械制造工艺技术领域，具体涉及一种结构简单、夹装效率高、吸附力均匀，可有效降低工件加工损失率和提高加工质量的薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具。

背景技术

氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al₂O₃）为主体的陶瓷材料，具有较好的传导性、机械强度和耐高温性，是一种用途广泛的陶瓷。由于氧化铝陶瓷的抗热震性差和断裂韧性低，硬度仅次于金刚石，耐磨性相当于锰钢的266倍，因此不仅切削性能差，而且夹持困难且加工效率较低，在加工时过大的加工力或夹紧力都会造成工件破碎，是一种公认的脆性难加工材料。

现有技术中，传统的车削、铣削等加工方式无法适应氧化铝陶瓷等陶瓷脆性材料的加工要求，目前一般采用高速磨削、机械刻蚀、金刚砂轮切割法、钢丝切割法，还有电火花加工、超声波加工、激光刻蚀等方法进行加工。但是，无论采用传统机械切削，还是采用现代磨削、刻蚀、切割及电火花、超声波、激光加工，都首先需要将陶瓷等脆性材料结构件进行定位并夹紧。由于陶瓷等脆性材料硬度高、脆性大，特别是薄壁脆性材料的强度较低，传统的三爪夹持、收管夹持等都存在仅为点接触、线接触或局部面接触，导致夹持力分布不均匀，在加工力的叠加作用下不仅易破碎，而且难以保证薄壁件加工的均匀性，导致精度较低。为了降低加工损失率和提高加工精度，现有技术中一般采用降低夹持力和减小进刀量的办法，虽然能够解决前述问题，但又会导致加工效率较低。为了解决薄壁陶瓷结构件夹装和加工困难、破损率高的难题，现有技术中也有在薄壁陶瓷结构件中灌蜡以增加其强度，然后以普通夹具进行定位夹紧的方式；但是，灌蜡由于与陶瓷的硬度、耐磨性等存在显著差异，不仅对于薄壁零件在加工时会形成阻碍，也不利于加工时的准确定位，且石蜡会粘附在刀具上导致锋利度下降而影响切削性能；此外，虽然灌蜡一定程度上增加了薄壁陶瓷结构件的强度，但其断裂韧性低的问题无法有效提高，因此其夹持力难以显著提高，也就无法加大大进给量切削，其切削效率仍然较低。当然，为了提高薄壁陶瓷结构件与夹具的连接可靠性，也有采用火漆粘接的方式来规避夹持力过大易导致结构件破损的问题，但火漆粘接的定位精度较低，难以避免因火漆与陶瓷材质差异而影响加工效率和加工精度，而且火漆使用后清理困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、夹装效率高、吸附力均匀，可有效降低工件加工损失率和提高加工质量的薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具。

本实用新型是这些实现的：包括本体、定位腔Ⅰ、定位腔Ⅱ、定位腔Ⅲ、通气孔、气隙槽，所述本体的上部分别设置有定位腔Ⅰ、定位腔Ⅱ和定位腔Ⅲ，所述通气孔分别设置于定位腔Ⅰ、定位腔Ⅱ和定位腔Ⅲ的底部并与本体内的负压通道连通，所述定位腔Ⅰ为侧敞口内凹结构且顶部设置有若干与通气孔连通的气隙槽，所述定位腔Ⅱ为内凹框形结构并与薄壁陶瓷结构件的外形对应且底部设置有若干与通气孔连通的气隙槽；所述定位腔Ⅲ为内凹嵌套双台框形结构，所述定位腔Ⅲ的外凹台环绕于中部的内凹台且与薄壁陶瓷结构件的外形对应，所述外凹台的底部设置有通气孔，所述本体的一侧设置有与内部负压通道连通的高压连接头。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型根据陶瓷材料抗热震性差和断裂韧性低、硬度高，以及薄壁在夹持和加工易破碎的特点，采用负压对待加工薄壁陶瓷结构件进行夹紧，同时针对加工工艺采用多个定位腔对薄壁陶瓷结构件进行定位，从而只需要调节气压大小就可方便、可靠地对结构件进行夹紧和松开，相比传统夹具不仅装夹效率明显提高，吸附力分布均匀不会造成应力集中而导致结构件破损，而且可避免传统机械点、线夹持时由于加载在结构件上的夹持力不均匀而难以保证薄壁件加工均匀性的难题；且负压吸附不会阻挡夹装视线而影响定位精度，更不会对加工形成阻碍，后期也不存在诸如清除石蜡和火漆的困难。

2、本实用新型由于作用于待加工结构件上的吸附力分布均匀，因此结构件既夹持牢固，从而在保证陶瓷结构件强度足够的情况下，可采用相对较高的切削率进行磨削，有效提高了加工效率；而在切削率一定的情况下，由于结构件夹持牢固，从而可削弱乃至消除传统磨削时由于磨头振动对加工质量造成的不良影响，有效提高了加工质量。

3、本实用新型采用多个定位型腔来定位待加工的结构件，而通过负压吸附以固定待加工的结构件，从而可适应相同结构不同宽度、内部槽及内部孔洞尺寸规格结构件的定位夹紧，具有很强的适应性和柔性。

综上所述，本实用新型结构简单、夹装效率高、吸附力均匀，可有效降低工件加工损失率和提高加工质量。

附图说明

图1为本实用新型之薄壁陶瓷结构件结构示意图；

图2为图1之剖切结构示意图；

图3为本实用新型之负压夹具结构示意图之一；

图4为本实用新型之负压夹具结构示意图之二；

图中：1-本体，2-定位腔Ⅰ，3-定位腔Ⅱ，4-定位腔Ⅲ，4-1-外凹台，4-2-内凹台，5-通气孔，6-气隙槽，7-高压连接头，8-环形槽，9-起件孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1至4所示，本实用新型包括本体1、定位腔Ⅰ2、定位腔Ⅱ3、定位腔Ⅲ4、通气孔5、气隙槽6，所述本体1的上部分别设置有定位腔Ⅰ2、定位腔Ⅱ3和定位腔Ⅲ4，所述通气孔5分别设置于定位腔Ⅰ2、定位腔Ⅱ3和定位腔Ⅲ4的底部并与本体1内的负压通道连通，所述定位腔Ⅰ2为侧敞口内凹结构且顶部设置有若干与通气孔5连通的气隙槽6，所述定位腔Ⅱ3为内凹框形结构并与薄壁陶瓷结构件的外形对应且底部设置有若干与通气孔5连通的气隙槽6；所述定位腔Ⅲ4为内凹嵌套双台框形结构，所述定位腔Ⅲ4的外凹台4-1环绕于中部的内凹台4-2且与薄壁陶瓷结构件的外形对应，所述外凹台4-1的底部设置有通气孔5，所述本体1的一侧设置有与内部负压通道连通的高压连接头7。

所述定位腔Ⅰ2和/或定位腔Ⅱ3的通气孔5设置于定位腔的中部且气隙槽6自通气孔5向侧壁均布设置。

所述外凹台4-1的底部设置有若干气隙槽6，所述气隙槽6对底部设置有通气孔5。

如图4所示，所述定位腔Ⅰ2的侧敞口内凹结构和/或定位腔Ⅱ3内凹框形结构底部的近外沿处设置有环形槽8，所述气隙槽6两端分别与通气孔5及环形槽8连通；所述定位腔Ⅲ4的外凹台4-1底部间隔设置有若干通气孔5，或者定位腔Ⅲ4的外凹台4-1底部近外沿处设置有环形槽8，所述通气孔5设置于环形槽8内。

所述定位腔Ⅲ4的环形槽8内至少均布有两个通气孔5。

所述本体1内设置有文丘里发生器，所述通气孔5与文丘里发生器的真空吸入口连通，所述高压连接头7与文丘里发生器的供气口连通。

所述定位腔Ⅰ2至少一侧敞口，所述定位腔Ⅰ2的宽度小于待加工陶瓷结构件加工后的宽度。

所述定位腔Ⅱ3和/或定位腔Ⅲ4的内凹框形结构在侧壁至少一角或至少一侧壁上设置有起件孔9。

所述内凹台4-2外形不小于薄壁陶瓷结构件的预加工孔洞。

所述本体1一侧设置有控制定位腔Ⅰ2、定位腔Ⅱ3和/或定位腔Ⅲ4的通气孔5与本体1内的负压通道连通的控制阀。

实施例：

以加工图1、2、3和4所示氧化铝陶瓷结构件为例，加工过程如下：

1、将陶瓷结构件底部吸附在定位腔Ⅰ2的顶部，定位腔Ⅰ2的前壁及后壁对陶瓷结构件定位，然后采用直径φ10mm、粒度为320目的金刚石磨头，以28000～30000rpm的转速、400～500mm/min的进给速度，分别磨削加工结构件的两个侧面。

2、将加工好两侧面的陶瓷结构件底部吸附在定位腔Ⅱ3内，定位腔Ⅱ3的侧壁对陶瓷结构件定位，然后采用直径φ8或φ10mm、粒度为320目的金刚石磨头，以25000～28000rpm的转速、300～400mm/min的进给速度，磨削加工结构件的中部直槽。

3、将加工好中部直槽的薄壁陶瓷结构件定位并底部吸附在定位腔Ⅲ4之外凹台4-1内，凹台4-1的外围侧壁对陶瓷结构件定位，然后采用直径φ0.8mm的金刚石磨头，先以28000～30000rpm的转速、100～200mm/min的垂直进给速度，在直槽底部的预加工通孔边沿或近边沿处垂直磨削加工出先导孔；然后以28000～30000rpm的转速、300～400mm/min的水平进给速度，以先导孔为基础，磨头底部伸入内凹台4-2水平磨削薄壁陶瓷结构件之直槽的底部，扩孔得到通孔，从而完成整个薄壁陶瓷结构件的加工。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于包括本体（1）、定位腔Ⅰ（2）、定位腔Ⅱ（3）、定位腔Ⅲ（4）、通气孔（5）、气隙槽（6），所述本体（1）的上部分别设置有定位腔Ⅰ（2）、定位腔Ⅱ（3）和定位腔Ⅲ（4），所述通气孔（5）分别设置于定位腔Ⅰ（2）、定位腔Ⅱ（3）和定位腔Ⅲ（4）的底部并与本体（1）内的负压通道连通，所述定位腔Ⅰ（2）为侧敞口内凹结构且顶部设置有若干与通气孔（5）连通的气隙槽（6），所述定位腔Ⅱ（3）为内凹框形结构并与薄壁陶瓷结构件的外形对应且底部设置有若干与通气孔（5）连通的气隙槽（6）；所述定位腔Ⅲ（4）为内凹嵌套双台框形结构，所述定位腔Ⅲ（4）的外凹台（4-1）环绕于中部的内凹台（4-2）且与薄壁陶瓷结构件的外形对应，所述外凹台（4-1）的底部设置有通气孔（5），所述本体（1）的一侧设置有与内部负压通道连通的高压连接头（7）。

2.根据权利要求1所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述定位腔Ⅰ（2）和/或定位腔Ⅱ（3）的通气孔（5）设置于定位腔的中部且气隙槽（6）自通气孔（5）向侧壁均布设置。

3.根据权利要求2所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述定位腔Ⅰ（2）的侧敞口内凹结构和/或定位腔Ⅱ（3）内凹框形结构底部的近外沿处设置有环形槽（8），所述气隙槽（6）两端分别与通气孔（5）及环形槽（8）连通；所述定位腔Ⅲ（4）的外凹台（4-1）底部间隔设置有若干通气孔（5），或者定位腔Ⅲ（4）的外凹台（4-1）底部近外沿处设置有环形槽（8），所述通气孔（5）设置于环形槽（8）内。

4.根据权利要求3所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述定位腔Ⅲ（4）的环形槽（8）内至少均布有两个通气孔（5）。

5.根据权利要求1所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述本体（1）内设置有文丘里发生器，所述通气孔（5）与文丘里发生器的真空吸入口连通，所述高压连接头（7）与文丘里发生器的供气口连通。

6.根据权利要求1所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述定位腔Ⅰ（2）至少一侧敞口，所述定位腔Ⅰ（2）的宽度小于待加工陶瓷结构件加工后的宽度。

7.根据权利要求1所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述定位腔Ⅱ（3）和/或定位腔Ⅲ（4）的内凹框形结构在侧壁至少一角或至少一侧壁上设置有起件孔（9）。

8.根据权利要求1所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述内凹台（4-2）外形不小于薄壁陶瓷结构件的预加工孔洞。

9.根据权利要求1至8任意一项所述薄壁陶瓷结构件加工用负压夹具，其特征在于所述本体（1）一侧设置有控制定位腔Ⅰ（2）、定位腔Ⅱ（3）和/或定位腔Ⅲ（4）的通气孔（5）与本体（1）内的负压通道连通的控制阀。

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