一种用于立式数控车床的划线装置及方法与流程

本发明涉及车削加工技术领域，特别是涉及一种用于立式数控车床的划线装置及方法。

背景技术：

现代的航空精铸机匣毛料具有造价高、尺寸大、形状复杂、表面凸凹不平、余量较少及检测困难等特点。目前对航空精铸机匣毛料的检测中最常用的手段是划线检测。现有的划线装置和方法中，多在专用转台或平台上，使用划线盘或高度尺进行手工划线。一方面，在凸凹不平的毛料表面进行连续划线时，容易造成划针的损伤，从而难以在凸凹不平的毛料表面进行连续划线，降低了划线效率和划线质量；另一方面，手工划线的劳动强度大、对操作者技术水平要求高、尺寸计算复杂、适应性较差、对于大尺寸零件检测困难等，而且掌握划线检测技术的员工相对较少，进一步降低了划线效率、阻碍了均衡生产。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于立式数控车床的划线装置及方法，能够在凸凹不平的毛料表面进行连续划线从而提升划线效率及划线质量，能够应用于不同尺寸毛料尤其是大尺寸毛料的不同部位从而适应性和可扩展性高，而且结构简单、安装方便、操作简单、成本低廉。

本发明的技术方案为：

一种用于立式数控车床的划线装置，其特征在于：包括固定部、活动部和划针组件；

所述固定部的尾部设置为扁平型长方体形状，所述固定部的尾部可装夹固定到所述立式数控车床的刀夹上；所述固定部的首部与活动部的尾部通过第一锁紧螺钉、锁紧螺母固定连接；所述活动部的首部在中轴处开设有与活动部的首部共轴的第一安装孔，所述活动部的首部在两侧壁上开设有与活动部的中轴线垂直的第二安装孔，所述第二安装孔为通孔；

所述划针组件包括端盖、套筒、划针和弹簧，所述端盖、套筒和弹簧共轴设置；

所述端盖呈阶梯轴形状，所述端盖从首部到尾部依次包括一体成型的端盖首部轴段和端盖尾部轴段，所述端盖首部轴段的外径大于端盖尾部轴段的外径，所述端盖首部轴段上开设有与端盖共轴的第一圆形凹槽，所述端盖尾部轴段上开设有与端盖共轴的直径小于第一圆形凹槽直径的第一圆形通孔；所述端盖尾部轴段的外侧壁上开设有垂直于端盖轴线的端盖凹槽；所述端盖尾部轴段套入第一安装孔或第二安装孔内，并通过第二锁紧螺钉锁紧固定，所述第二锁紧螺钉穿入端盖凹槽内；

所述套筒呈阶梯轴形状，所述套筒从首部到尾部依次包括一体成型的套筒首部轴段和套筒尾部轴段，所述套筒首部轴段的外径小于套筒尾部轴段的外径，所述套筒尾部轴段上开设有与套筒共轴的第二圆形凹槽，所述套筒首部轴段上开设有与套筒共轴的直径小于第二圆形凹槽直径的第二圆形通孔；所述第一圆形凹槽的内侧壁上设有内螺纹，所述套筒尾部轴段上设有外螺纹，所述套筒尾部轴段与端盖首部轴段通过螺纹连接；

所述划针在尾部呈阶梯轴形状，所述划针从首部到尾部依次包括划针针头、划针首部轴段、划针中部轴环和划针尾部轴段，所述划针针头从首部到尾部依次包括一体成型的针尖、针头轴段和设有外螺纹的针头螺纹轴段；所述针头轴段的直径等于划针首部轴段的直径，所述划针首部轴段在首部设有与划针首部轴段共轴的螺纹孔，所述针头螺纹轴段与所述划针首部轴段通过螺纹连接；所述划针中部轴环的直径大于划针首部轴段的直径且大于划针尾部轴段的直径，所述划针首部轴段、划针中部轴环和划针尾部轴段一体成型；所述划针中部轴环坐于第二圆形凹槽中，所述划针尾部轴段在尾段穿出第二圆形凹槽并穿入第一圆形通孔中；

所述弹簧套在划针首部轴段或划针尾部轴段上：①当所述弹簧套在划针首部轴段上时，所述弹簧的首端顶靠在第二圆形凹槽的槽底；②当所述弹簧套在划针尾部轴段上时，所述弹簧的尾端顶靠在第一圆形凹槽的槽底。

所述固定部与活动部的位置关系有三种：①所述固定部与所述活动部共轴；②所述固定部的中轴线与所述活动部的中轴线垂直；③所述固定部的中轴线与所述活动部的中轴线间的夹角为钝角。

所述划针组件的数量为一个或两个或三个：①当所述划针组件为一个时，所述划针组件与活动部的连接方式有三种，第一种连接方式是将端盖尾部轴段套入第一安装孔并用第二锁紧螺钉锁紧固定，第二种连接方式是将端盖尾部轴段套入第二安装孔的一端并用第二锁紧螺钉锁紧固定，第三种连接方式是将端盖尾部轴段套入第二安装孔的另一端并用第二锁紧螺钉锁紧固定；②当所述划针组件为两个时，两个划针组件的端盖尾部轴段分别套入第一安装孔和第二安装孔的一端，且分别用一个第二锁紧螺钉锁紧固定；③当所述划针组件为三个时，其中一个划针组件的端盖尾部轴段套入第一安装孔、另外两个划针组件的端盖尾部轴段分别套入第二安装孔的两端，且分别用一个第二锁紧螺钉锁紧固定。

所述划针针头的形状可设置成直线型、之字型或半工字型；①当所述划针针头为直线型时，所述针尖与划针针头共轴；②当所述划针针头为之字型时，所述针头轴段从首部到尾部分为三段，所述针头轴段的中段垂直于针头轴段的首段且垂直于针头轴段的尾段，所述针尖与针头轴段的首段共轴，所述针尖指向远离套筒的方向；③当所述划针针头为半工字型时，所述针头轴段从首部到尾部分为三段，所述针头轴段的中段垂直于针头轴段的首段且垂直于针头轴段的尾段，所述针尖与针头轴段的首段共轴，所述针尖指向靠近套筒的方向。

所述划针的材料为硬质合金。

一种使用上述用于立式数控车床的划线装置进行划线的方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：根据需划线部位的形状、尺寸和位置，确定所述固定部与活动部的位置关系、所述划针组件的数量、所述划针针头的形状，形成所述用于立式数控车床的划线装置，将所述固定部的尾部装夹固定到所述立式数控车床的刀夹上；

步骤2：利用立式数控车床的对刀仪或定尺寸表面，对所述用于立式数控车床的划线装置进行对刀，确定所述针尖在立式数控车床的坐标系中的位置，并将所述针尖的坐标系与立式数控车床的坐标系重合；

步骤3：设定被加工零件的坐标系；

步骤4：采用自动或手动方式移动所述用于立式数控车床的划线装置，将所述针尖定位到需划线部位的划线起点上方；

步骤5：控制所述用于立式数控车床的划线装置向需划线部位的表面移动，在需划线部位表面的凹点处缩划针amm；

步骤6：沿着需划线部位的表面移动所述用于立式数控车床的划线装置，对需划线部位进行连续划线，直到划出所需的划线；在划线过程中，当所述针尖遇到需划线部位表面的凸点时，所述划针向远离需划线部位表面的方向移动；当所述针尖遇到需划线部位表面的凹点时，所述划针在弹簧的作用下向接近需划线部位表面的方向移动；在弹簧的作用下，针尖始终与需划线部位表面接触。

所述划线的深度与划针的行程及弹簧的弹力有关，所述划针的行程根据需划线部位表面的凹凸点垂直距离的最大值进行设计。

本发明的有益效果为：

第一，本发明通过弹簧与端盖、套筒及划针的配合使用，使得当针尖遇到需划线部位表面的凸点时，划针向远离需划线部位表面的方向移动，避免了凸点对针尖的损伤，当针尖遇到需划线部位表面的凹点时，划针在弹簧的作用下向接近需划线部位表面的方向移动，弹簧既保证了针尖始终与需划线部位表面接触又保证了对需划线部位表面形成足够的压力，从而保证了在凸凹不平的毛料表面能够进行连续划线，提升了划线效率及划线质量。

第二，本发明将固定部的尾部装夹固定到立式数控车床的刀夹上，一方面，实现了自动划线，提高了划线效率，避免了手工划线存在的劳动强度大、对操作者技术水平要求高、尺寸计算复杂、适应性较差、对于大尺寸零件检测困难等的缺点，有利于均衡生产；另一方面，扩展了立式数控车床的功能，实现了划线检测与车削加工的同歩进行。

第三，本发明根据需划线部位的形状、尺寸和位置的不同，来确定固定部与活动部的位置关系、划针组件的数量、划针针头的形状，从而能够适用于不同尺寸毛料尤其是大尺寸毛料的不同部位，进一步提高了本发明的适应性及可扩展性。

第四，本发明的划针针头与划针首部轴段通过螺纹连接，方便划针针头的拆卸与更换。

第五，本发明通过自动连续划线功能以及装置各部分形状、尺寸和连接关系的可调，加上装置结构简单、安装方便、操作简单、成本低廉，减少了零件质量损失，节约了工时，能够带来较大的经济效益，每年可节约费用约数十万元。

附图说明

图1为本发明的实施例一中用于立式数控车床的划线装置的零件分解结构示意图；

图2为本发明的实施例一中划针组件的结构示意图；

图3为本发明的实施例二中划针组件的结构示意图；

图4为本发明的实施例三中划针组件的结构示意图；

图5为本发明的用于立式数控车床的划线装置与立式数控车床间的连接方式示意图；

图6为本发明的实施例一中使用用于立式数控车床的划线装置对零件端面划线的示意图；

图7为本发明的实施例四中使用用于立式数控车床的划线装置对零件底面划线的示意图；

图8为本发明的实施例五中使用用于立式数控车床的划线装置对零件内径划线的示意图；

图9为本发明的实施例六中使用用于立式数控车床的划线装置对零件外径划线的示意图；

图10为本发明的实施例七中使用用于立式数控车床的划线装置对零件倾斜表面划线的示意图。

图中，1—固定部，2—活动部，3—划针组件，3-1—端盖，3-2—套筒，3-3—划针，3-3-1—划针针头，3-3-2—划针首部轴段，3-3-3—划针中部轴环，3-3-4—划针尾部轴段，3-4—弹簧，4—第一锁紧螺钉，5—锁紧螺母，6—第二锁紧螺钉。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

本发明的目的是提供一种用于立式数控车床的划线装置及方法，能够在凸凹不平的毛料表面进行连续划线从而提升划线效率及划线质量，能够应用于不同尺寸毛料尤其是大尺寸毛料的不同部位从而适应性和可扩展性高，而且结构简单、安装方便、操作简单、成本低廉。

实施例一

在本实施例一中，使用本发明的用于立式数控车床的划线装置对零件端面进行划线。

如图1所示，为本实施例一中用于立式数控车床的划线装置的零件分解结构示意图；如图2所示，为本实施例一中划针组件的结构示意图；如图6所示，为本发明的实施例一中使用用于立式数控车床的划线装置对零件端面划线的示意图。

如图5所示，为本发明的用于立式数控车床的划线装置与立式数控车床间的连接方式示意图。由图5(a)-(f)可以看出，根据划线部位的需要，可以将划针组件安装在与机床工作台垂直、平行或倾斜的方向上。在本实施例一中，划针组件与机床工作台垂直，采用如图5(a)所示的连接方式。

本发明的用于立式数控车床的划线装置，包括固定部1、活动部2和划针组件3。

所述固定部1的尾部设置为扁平型长方体形状，所述固定部1的尾部可装夹固定到所述立式数控车床的刀夹上；所述固定部1的首部与活动部2的尾部通过第一锁紧螺钉4、锁紧螺母5固定连接；所述活动部2的首部在中轴处开设有与活动部2的首部共轴的第一安装孔，所述活动部2的首部在两侧壁上开设有与活动部2的中轴线垂直的第二安装孔，所述第二安装孔为通孔。

所述划针组件3包括端盖3-1、套筒3-2、划针3-3和弹簧3-4，所述端盖3-1、套筒3-2和弹簧3-4共轴设置。

所述端盖3-1呈阶梯轴形状，所述端盖3-1从首部到尾部依次包括一体成型的端盖首部轴段和端盖尾部轴段，所述端盖首部轴段的外径大于端盖尾部轴段的外径，所述端盖首部轴段上开设有与端盖3-1共轴的第一圆形凹槽，所述端盖尾部轴段上开设有与端盖3-1共轴的直径小于第一圆形凹槽直径的第一圆形通孔；所述端盖尾部轴段的外侧壁上开设有垂直于端盖3-1轴线的端盖凹槽；所述端盖尾部轴段套入第一安装孔或第二安装孔内，并通过第二锁紧螺钉6锁紧固定，所述第二锁紧螺钉6穿入端盖凹槽内。在本实施例一中，所述端盖尾部轴段套入第一安装孔内。

所述套筒3-2呈阶梯轴形状，所述套筒3-2从首部到尾部依次包括一体成型的套筒首部轴段和套筒尾部轴段，所述套筒首部轴段的外径小于套筒尾部轴段的外径，所述套筒尾部轴段上开设有与套筒3-2共轴的第二圆形凹槽，所述套筒首部轴段上开设有与套筒3-2共轴的直径小于第二圆形凹槽直径的第二圆形通孔；所述第一圆形凹槽的内侧壁上设有内螺纹，所述套筒尾部轴段上设有外螺纹，所述套筒尾部轴段与端盖首部轴段通过螺纹连接；

所述划针3-3在尾部呈阶梯轴形状，所述划针3-3从首部到尾部依次包括划针针头3-3-1、划针首部轴段3-3-2、划针中部轴环3-3-3和划针尾部轴段3-3-4，所述划针针头3-3-1从首部到尾部依次包括一体成型的针尖、针头轴段和设有外螺纹的针头螺纹轴段；所述针头轴段的直径等于划针首部轴段3-3-2的直径，所述划针首部轴段3-3-2在首部设有与划针首部轴段3-3-2共轴的螺纹孔，所述针头螺纹轴段与所述划针首部轴段3-3-2通过螺纹连接；所述划针中部轴环3-3-3的直径大于划针首部轴段3-3-2的直径且大于划针尾部轴段3-3-4的直径，所述划针首部轴段3-3-2、划针中部轴环3-3-3和划针尾部轴段3-3-4一体成型；所述划针中部轴环3-3-3坐于第二圆形凹槽中，所述划针尾部轴段3-3-4在尾段穿出第二圆形凹槽并穿入第一圆形通孔中。

所述弹簧3-4套在划针首部轴段3-3-2或划针尾部轴段3-3-4上：①当所述弹簧3-4套在划针首部轴段3-3-2上时，所述弹簧3-4的首端顶靠在第二圆形凹槽的槽底；②当所述弹簧3-4套在划针尾部轴段3-3-4上时，所述弹簧3-4的尾端顶靠在第一圆形凹槽的槽底。在本实施例一中，所述弹簧3-4套在划针尾部轴段3-3-4上。

所述固定部1与活动部2的位置关系有三种：①所述固定部1与所述活动部2共轴，如图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(f)所示；②所述固定部1的中轴线与所述活动部2的中轴线垂直，如图5(d)所示；③所述固定部1的中轴线与所述活动部2的中轴线间的夹角为钝角，如图5(e)所示。在本实施例一中，所述固定部1与所述活动部2共轴。

所述划针组件3的数量为一个或两个或三个：①当所述划针组件1为一个时，如图5(a)、图5(b)、图5(e)所示，所述划针组件1与活动部2的连接方式有三种，第一种连接方式是将端盖尾部轴段套入第一安装孔并用第二锁紧螺钉6锁紧固定，第二种连接方式是将端盖尾部轴段套入第二安装孔的一端并用第二锁紧螺钉6锁紧固定，第三种连接方式是将端盖尾部轴段套入第二安装孔的另一端并用第二锁紧螺钉6锁紧固定；②当所述划针组件1为两个时，如图5(c)和图5(d)所示，两个划针组件1的端盖尾部轴段分别套入第一安装孔和第二安装孔的一端，且分别用一个第二锁紧螺钉6锁紧固定；③当所述划针组件1为三个时，如图5(f)所示，其中一个划针组件1的端盖尾部轴段套入第一安装孔、另外两个划针组件1的端盖尾部轴段分别套入第二安装孔的两端，且分别用一个第二锁紧螺钉6锁紧固定。在本实施例一中，所述划针组件1为一个，所述划针组件1与活动部2的连接方式为：将端盖尾部轴段套入第一安装孔并用第二锁紧螺钉6锁紧固定。

所述划针针头3-3-1的形状可设置成直线型、之字型或半工字型；①当所述划针针头3-3-1为直线型时，所述针尖与划针针头3-3-1共轴；②当所述划针针头3-3-1为之字型时，所述针头轴段从首部到尾部分为三段，所述针头轴段的中段垂直于针头轴段的首段且垂直于针头轴段的尾段，所述针尖与针头轴段的首段共轴，所述针尖指向远离套筒3-2的方向；③当所述划针针头3-3-1为半工字型时，所述针头轴段从首部到尾部分为三段，所述针头轴段的中段垂直于针头轴段的首段且垂直于针头轴段的尾段，所述针尖与针头轴段的首段共轴，所述针尖指向靠近套筒3-2的方向。在本实施例一中，所述划针针头3-3-1为直线型。

在本实施例一中，所述划针3-3的材料为硬质合金。

本发明的使用上述用于立式数控车床的划线装置进行划线的方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：根据需划线部位的形状、尺寸和位置，确定所述固定部1与活动部2的位置关系、所述划针组件3的数量、所述划针针头3-3-1的形状，形成所述用于立式数控车床的划线装置，将所述固定部1的尾部装夹固定到所述立式数控车床的刀夹上；

步骤2：利用立式数控车床的对刀仪或定尺寸表面，对所述用于立式数控车床的划线装置进行对刀，确定所述针尖在立式数控车床的坐标系中的位置，并将所述针尖的坐标系与立式数控车床的坐标系重合；

步骤3：设定被加工零件的坐标系；

步骤4：采用自动或手动方式移动所述用于立式数控车床的划线装置，将所述针尖定位到需划线部位的划线起点上方；

步骤5：控制所述用于立式数控车床的划线装置向需划线部位的表面移动，在需划线部位表面的凹点处缩划针amm；

步骤6：沿着需划线部位的表面移动所述用于立式数控车床的划线装置，对需划线部位进行连续划线，直到划出所需的划线；在划线过程中，当所述针尖遇到需划线部位表面的凸点时，所述划针向远离需划线部位表面的方向移动；当所述针尖遇到需划线部位表面的凹点时，所述划针在弹簧3-4的作用下向接近需划线部位表面的方向移动；在弹簧3-4的作用下，针尖始终与需划线部位表面接触。

所述划线的深度与划针的行程及弹簧3-4的弹力有关，所述划针的行程根据需划线部位表面的凹凸点垂直距离的最大值进行设计。

在本实施例一中，a＝5；划针的行程为25mm，能够保证对凸凹点垂直距离在15mm以内的需划线部位表面进行连续划线。

实施例二

如图3所示，为本实施例二中划针组件的结构示意图。

在本实施例二中，与上述实施例一的不同之处在于：需划线部位难以用直线型划针针头进行划线，划针针头3-3-1为之字型，所述弹簧3-4套在划针尾部轴段3-3-4上。

实施例三

如图4所示，为本实施例三中划针组件的结构示意图。

在本实施例三中，与上述实施例一的不同之处在于：需划线部位难以用直线型划针针头进行划线，划针针头3-3-1为半工字型，所述弹簧3-4套在划针首部轴段3-3-2上。

实施例四

在本实施例四中，使用本发明的用于立式数控车床的划线装置对零件底面进行划线。

如图7所示，为本实施例四中使用用于立式数控车床的划线装置对零件底面划线的示意图。

在本实施例四中，与上述实施例一的不同之处在于：划针组件1与活动部2的连接方式为：所述端盖尾部轴段套入第二安装孔内。

实施例五

在本实施例五中，使用本发明的用于立式数控车床的划线装置对零件内径进行划线。

如图8所示，为本实施例五中使用用于立式数控车床的划线装置对零件内径划线的示意图。

在本实施例五中，与上述实施例一的不同之处在于：划针组件与机床工作台平行，所述固定部1的中轴线与所述活动部2的中轴线垂直。

实施例六

在本实施例六中，使用本发明的用于立式数控车床的划线装置对零件外径进行划线。

如图9所示，为本实施例六中使用用于立式数控车床的划线装置对零件外径划线的示意图。

在本实施例六中，与上述实施例一的不同之处在于：划针组件与机床工作台平行，所述固定部1的中轴线与所述活动部2的中轴线垂直。

实施例七

在本实施例七中，使用本发明的用于立式数控车床的划线装置对零件倾斜表面进行划线。

如图10所示，为本实施例七中使用用于立式数控车床的划线装置对零件倾斜表面划线的示意图。

在本实施例七中，与上述实施例一的不同之处在于：划针组件与机床工作台倾斜设置，所述固定部1的中轴线与所述活动部2的中轴线垂直。

显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。