一种用于石墨加工机的工件加工方法与流程

本发明涉及一种机床加工方法，尤其是一种用于石墨工件的加工方法。

背景技术：

目前，在对石墨工件加工时，需要对石墨工件进行油幕封闭，防止石墨粉末对石墨加工机造成损坏，但是所产生的油幕大小是固定的，不能够根据石墨工件的大小进行调节油幕尺寸，对石墨加工机的使用造成了限制，而且并没有在工件夹具上设置专门的封闭油收集结构，造成了大量的封闭油损失，增加了加工成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有的石墨工件加工时油幕封闭的大小固定且封闭油难以收集再利用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于石墨加工机的工件加工方法，包括如下步骤：

步骤1，在石墨加工机的主轴外壳上套装主转轴环状出油机构，并使机床主轴从主转轴环状出油机构的下端伸出；

步骤2，在石墨加工机的工作台上安装工件夹具，并使工件夹具的中心与工作台的中心位置相对应；

步骤3，在工件夹具上安装夹持石墨工件，再启动主转轴环状出油机构，在机床主轴下方形成包围在石墨工件周围的圆形油幕；

在上述步骤中，主转轴环状出油机构包括安装支架、限位套筒、环形密封腔、环形储油腔、限流套管、固定套管、内喇叭口、外喇叭口以及调节步进电机；限位套筒和固定套管同心设置在安装支架的下方，且限位套筒位于固定套管的外围；在环形密封腔内设有密封圈卡位，在密封圈卡位上嵌有环绕在固定套管上的密封圈；在环形密封腔的外围设有外螺纹，在限位套筒的内侧设有与外螺纹相啮合的内螺纹；环形储油腔的上边缘固定在环形密封腔上，下边缘与限流套管的上边缘相对接；限流套管套设在固定套管上；环形储油腔的内腔与限流套管及固定套管之间的空隙相连通；外喇叭口的上侧小口对接安装在限流套管的下边缘上；内喇叭口的上侧小口对接安装在固定套管上；调节步进电机立式安装在环形储油腔的外侧，并在调节步进电机的输出轴上设有驱动齿轮；在限位套筒的外圆周上设有一圈宽齿牙；驱动齿轮与宽齿牙相啮合；在环形储油腔上设有进油口；外喇叭口的内侧锥度与内喇叭口的外侧锥度相等；在安装支架上设有与固定套管相连通的通孔；

工件夹具包括底座、工件夹持台、环状油幕收集盘、两根调节螺杆、两个限位步进电机以及四个夹持器；夹持器包括夹持柱、滑块以及三角夹持头；在滑块上设有螺纹过孔；夹持柱竖直安装在滑块上；三角夹持头安装在夹持柱顶端上；工件夹持台安装在底座上，并在工件夹持台的上侧面上设有十字形分布的T形槽；四个滑块分别嵌于T形槽的四个分支上；两根调节螺杆从工件夹持台的侧面边缘插入T形槽的两个分支后分别旋合到相应滑块上的螺纹过孔上，且调节螺杆转动式安装在工件夹持台的侧面边缘上；两个限位步进电机的输出轴上均对接设有一个驱动螺杆，两根驱动螺杆分别旋合在另外两个滑块上的螺纹过孔上；环状油幕收集盘为喇叭状圆盘，且喇叭状圆盘的下小口安装在底座上，工件夹持台的底部位于环状油幕收集盘内。

采用环形密封腔结构能够实现沿固定管套上下滑动且不会出现从上侧漏油的问题；采用环形密封腔能够缓存当量的封闭油，确保下方形成的油幕连续不间断；采用限流套管既能够确保下侧外喇叭口与内喇叭口具有较好的同心度不晃动，又能够与固定套管想成均匀的环形缝隙出油，有效控制出油量的同时使得出油均匀；采用外螺纹和内螺纹的配合，使下侧外喇叭口与内喇叭口间隙均匀可调，从而改变从间隙出油的压力来进一步改变下方油幕的直径范围，适用于不同尺寸大小的石墨工件加工；采用十字形分布的T形槽使得四个夹持器分别从四个方向对石墨工件进行夹持，确保工件夹持的稳定性；采用环状油幕收集盘能够有效收集上方油幕的封闭油，避免封闭油损失。

作为本发明的进一步限定方案，在三角夹持头的三个侧面上分别设有圆弧凹面、圆弧凸面以及平面；在三角夹持头的下方设有三角柱；在夹持柱的顶端设有三角插孔；在三角插孔底部设有拉簧；三角柱插装在三角插孔上，且拉簧上端固定在三角柱的下端上。采用三种不同表面的三角夹持头能够适应于多种不同表面的石墨工件，确保石墨工件在夹持时表面不会受损；采用拉簧能够将拉动三角柱插装在三角插孔上，而在更换夹持面时只要拉出转动三角柱即可，使需要的夹持面正对待加工工件的夹持面。

作为本发明的进一步限定方案，在调节螺杆位于T形槽内的一端设有限制凸圈，另一端设有蝶形手持部。采用蝶形手持部能够方便进行手动调节，有效提高了调节效率。

作为本发明的进一步限定方案，在调节螺杆上且位于滑块与工件夹持台的侧面边缘之间旋合有定位螺母。采用定位螺母能够对调节螺杆进行锁定，防止在工件加工过程中出现螺杆松动。

作为本发明的进一步限定方案，在十字形分布的T形槽的中心处设有连通至环状油幕收集盘处的排油孔。采用排油孔能够迅速将T形槽内的封闭油排出，达到回收再利用的目的。

作为本发明的进一步限定方案，在环状油幕收集盘的侧面设有排油管。采用排油管能够方便回收利用环状油幕收集盘内的封闭油。

作为本发明的进一步限定方案，在安装支架的侧边上设有两个安装侧耳。采用两个安装侧耳能够方便主轴环状出油机构在机床主轴外壳上的安装固定。

作为本发明的进一步限定方案，在环形储油腔的上侧设有油压传感器和液位传感器。采用采用油压传感器实时检测环形储油腔内的油压，便于合理控制下方油幕直径范围；采用液位传感器能够防止环形储油腔内液位不足，避免造成油幕终端。

作为本发明的进一步限定方案，限流套管的内圆与固定套管的外圆之前的间隙为1～2mm。采用1～2mm的间隙能够确保环状出油，且不会造成油幕过厚而聚集难以均匀分布的问题。

作为本发明的进一步限定方案，宽齿牙的竖向宽度大于环形密封腔上外螺纹的占用宽度。该设计能够确保在上下运动中，驱动齿轮始终与宽齿牙相啮合，而不会出现脱离的问题。

本发明的有益效果在于：(1)采用环形密封腔结构能够实现沿固定管套上下滑动且不会出现从上侧漏油的问题；(2)采用环形密封腔能够缓存当量的封闭油，确保下方形成的油幕连续不间断；(3)采用限流套管既能够确保下侧外喇叭口与内喇叭口具有较好的同心度不晃动，又能够与固定套管想成均匀的环形缝隙出油，有效控制出油量的同时使得出油均匀；(4)采用外螺纹和内螺纹的配合，使下侧外喇叭口与内喇叭口间隙均匀可调，从而改变从间隙出油的压力来进一步改变下方油幕的直径范围，适用于不同尺寸大小的石墨工件加工；(5)采用十字形分布的T形槽使得四个夹持器分别从四个方向对石墨工件进行夹持，确保工件夹持的稳定性；(6)采用环状油幕收集盘能够有效收集上方油幕的封闭油，避免封闭油损失。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的主转轴环状出油机构侧面结构示意图；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为本发明的工件夹具侧面结构示意图；

图5为本发明的底座俯视结构示意图；

图6为本发明的夹持器俯视结构示意图；

图7为本发明的夹持器侧面结构示意图；

图8为图7中B-B剖视结构示意图。

图中:1、安装支架，2、限位套筒，3、环形密封腔，4、环形储油腔，5、限流套管，6、固定套管，7、内喇叭口，8、外喇叭口，9、密封圈卡位，10、密封圈，11、油压传感器，12、液位传感器，13、进油口，14、加强筋板，15、通孔，16、安装侧耳，17、调节步进电机，18、驱动齿轮，19、宽齿牙，20、外螺纹，21、底座，22、工件夹持台，23、环状油幕收集盘，24、限制凸圈，25、三角夹持头，26、蝶形手持部，27、夹持柱，28、滑块，29、T形槽，30、调节螺杆，31、定位螺母，32、限位步进电机，33、排油孔，34、限制凸圈，35、平面，36、圆弧凹面，37、圆弧凸面，38、螺纹过孔，39、三角柱，40、三角插孔，41、拉簧。

具体实施方式

如图1-8所示，本发明公开的一种用于石墨加工机的工件加工方法，包括如下步骤：

步骤1，在石墨加工机的主轴外壳上套装主转轴环状出油机构，并使机床主轴从主转轴环状出油机构的下端伸出；

步骤2，在石墨加工机的工作台上安装工件夹具，并使工件夹具的中心与工作台的中心位置相对应；

步骤3，在工件夹具上安装夹持石墨工件，再启动主转轴环状出油机构，在机床主轴下方形成包围在石墨工件周围的圆形油幕；

在上述步骤中，主轴环状出油机构包括：安装支架1、限位套筒2、环形密封腔3、环形储油腔4、限流套管5、固定套管6、内喇叭口7、外喇叭口8以及调节步进电机17。

其中，限位套筒2和固定套管6同心设置在安装支架1的下方，且限位套筒2位于固定套管6的外围；在环形密封腔3内设有密封圈卡位9，在密封圈卡位9上嵌有环绕在固定套管6上的密封圈10；在环形密封腔3的外围设有外螺纹20，在限位套筒2的内侧设有与外螺纹20相啮合的内螺纹；环形储油腔4的上边缘固定在环形密封腔3上，下边缘与限流套管5的上边缘相对接；限流套管5套设在固定套管6上；环形储油腔4的内腔与限流套管5及固定套管6之间的空隙相连通；外喇叭口8的上侧小口对接安装在限流套管5的下边缘上；内喇叭口7的上侧小口对接安装在固定套管6上；调节步进电机17立式安装在环形储油腔4的外侧，并在调节步进电机17的输出轴上设有驱动齿轮18；在限位套筒2的外圆周上设有一圈宽齿牙19；驱动齿轮18与宽齿牙19相啮合；在环形储油腔4上设有进油口13；外喇叭口8的内侧锥度与内喇叭口7的外侧锥度相等；在安装支架1上设有与固定套管6相连通的通孔15。

工件夹具包括：底座21、工件夹持台22、环状油幕收集盘23、两根调节螺杆30、两个限位步进电机32以及四个夹持器。

其中，夹持器包括夹持柱27、滑块28以及三角夹持头25；在滑块28上设有螺纹过孔38；夹持柱27竖直安装在滑块28上；三角夹持头25安装在夹持柱27顶端上；工件夹持台22安装在底座21上，并在工件夹持台22的上侧面上设有十字形分布的T形槽29；四个滑块28分别嵌于T形槽29的四个分支上；两根调节螺杆30从工件夹持台22的侧面边缘插入T形槽29的两个分支后分别旋合到相应滑块28上的螺纹过孔38上，且调节螺杆30转动式安装在工件夹持台22的侧面边缘上；两个限位步进电机32的输出轴上均对接设有一个驱动螺杆，两根驱动螺杆分别旋合在另外两个滑块28上的螺纹过孔38上；环状油幕收集盘23为喇叭状圆盘，且喇叭状圆盘的下小口安装在底座21上，工件夹持台22的底部位于环状油幕收集盘23内。

为了能够适应于多种不同表面的石墨工件，确保石墨工件在夹持时表面不会受损，本发明在三角夹持头25的三个侧面上分别设有圆弧凹面36、圆弧凸面37以及平面35；在三角夹持头25的下方设有三角柱39；在夹持柱27的顶端设有三角插孔40；在三角插孔40底部设有拉簧41；三角柱39插装在三角插孔40上，且拉簧41上端固定在三角柱39的下端上。

为了能够方便进行手动调节，有效提高了调节效率，在调节螺杆30位于T形槽29内的一端设有限制凸圈34，另一端设有蝶形手持部26。

为了能够对调节螺杆30进行锁定，防止在工件加工过程中出现螺杆松动，在调节螺杆30上且位于滑块28与工件夹持台22的侧面边缘之间旋合有定位螺母31。

为了能够迅速将T形槽29内的封闭油排出，达到回收再利用的目的，在十字形分布的T形槽29的中心处设有连通至环状油幕收集盘23处的排油孔33。

为了能够方便回收利用环状油幕收集盘23内的封闭油，在环状油幕收集盘23的侧面设有排油管24。

为了增强环形储油腔4与环形密封腔3之间的连接强度，本发明在环形储油腔4的上边缘与环形密封腔3的连接处内侧设有加强筋板14。

为了方便主轴环状出油机构在机床主轴外壳上的安装固定，本发明在安装支架1的侧边上设有两个安装侧耳16。

为了能够实时检测环形储油腔4内的油压和油液位，便于合理控制下方油幕的直径范围，同时防止环形储油腔4内液位不足，避免造成油幕中断，本发明在环形储油腔4的上侧设有油压传感器11和液位传感器12，油压传感器11采用现有的液压传感器即可，液位传感器12采用现有的液位传感器即可。

为了能够确保环状出油，且不会造成油幕过厚而聚集难以均匀分布的问题，本发明的限流套管5的内圆与固定套管6的外圆之前的间隙为1～2mm，优选为1.5mm。

为了能够确保在上下运动中，驱动齿轮18始终与宽齿牙19相啮合，而不会出现脱离的问题，本发明的宽齿牙19的竖向宽度大于环形密封腔3上外螺纹20的占用宽度。

本发明的主轴环状出油机构在安装使用时，首先通过两个安装侧耳16将主轴环状出油机构安装在机床主轴外壳上，并使机床主轴从下端伸出；再从进油口13通入油幕用油，同时通过油压传感器11和液位传感器12实时监测环形储油腔4内的液压和液位，从而控制进油量；通过控制调节步进电机17带动环形密封腔3、环形储油腔4以及限流套管5相对固定套管6上下滑动，从而控制外喇叭口8与内喇叭口7之间的间隙来调节下方油幕的直径；可根据加工工件的尺寸进行预调节。

本发明的工件夹具在操作使用时，需要将底座21安装在石墨加工机的工作台上，并使得底座21的中心位于石墨加工机工作台的中心处；再根据石墨工件的夹持表面选择相应的夹持面为圆弧凹面36、圆弧凸面37或平面35，再调节两根调节螺杆30至相应位置进行定位，在调节螺杆30至相应位置后，通过定位螺母31进行相应的定位固定；再控制两个限位步进电机32进行夹持控制，提高石墨工件的夹持效率；环状油幕收集盘23收集从上方油幕落下的封闭油，同时排油孔33也将T形槽29内的封闭油导入环状油幕收集盘23内，再从排油管24排出循环再利用。