一种三轴机床加工斜孔的夹具的制作方法

本实用新型涉及一种斜孔加工技术领域，尤其涉及一种利用辅助设置在三轴加工中心上的一种特殊夹具加工凸模的侧向轮廓、倾斜孔或加工周向斜孔的三轴加工中心的加工夹具，使其拥有类似五轴数控加工中心才拥有的加工能力。

背景技术：

随着数控机床加工设备的进步和适用领域的越来越广泛，逐步成为国家工业发展的利器，对于三维双向斜孔的加工，由于空间坐标点和偏转角度的获取存在困难，因此在普通三轴和四轴机床上难以实现，一般都选择在五轴机床上通过程度控制自动运行加工，五轴数控加工中心虽然精度高、加工万便，能直接加工凸模的侧向轮廓或倾斜孔，但是加工成本高,存在机床选择的局限性和资金与时间的成本问题。一款待加工的清洗半导体芯片的气体喷头，如图6、图7、图8、所示，材料为6065铝，需要在平面上加工一个复合角度的斜孔特征，待加工的目标孔在工件顶部斜面上与Y轴和X轴呈一定夹角，成环型均匀分部在圆上，孔向成散射状朝向外展开，沿孔轴线剖开后，孔与z轴呈一定夹角，一般条件下必须用高端五轴联动加工中心才可以加工，利用传统立式加工中心机床和通用夹具无法加工，众所周知，高端五轴加工中心价格高，投入成本大，在五轴上的加工费用更高。如申请号CN106735385.A中公开了四轴机床上三维双向斜孔加工方法，想通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，从而实现斜孔夹角的保证和加工主孔时进刀位置的准确定位，但是机床在对毛胚进行打表、分中基本操作时还是会受到一些误差的影响，同时此发明是主要针对四机床提出的主要想法对于三轴加工中心实现此功能还是不方便的，对于普通类三轴加工中心因为缺少一个相对于机床旋转的旋转圆盘对于实现一周环状的二维斜孔加工还是有困难的；如申请号CN200910272451.X中公开了三轴数控铣床加工凸模的侧向轮廓或倾斜孔的方法，虽然也是意再用较为简单的加工机械去完成较为复杂的零件，但是仍存再无法加工斜面上的斜孔问题；如申请号CN201720941298.5中公开了一种用于加工复合角度斜孔的平台装置，同样也是想通过改变夹具加持面的角度去适应工件斜面孔的加工，但是工件无法在夹持后进行一个轴向的旋转，缺少了一个对孔加工的方向；如申请号20181270910.6中公开了一种三轴加工中心加工斜面孔的夹具，虽然很好的解决了上述的问题，但是在每次变工件尺寸时前已有的夹具就无法发挥作用需要重新制作缺少一定的通用性；如申请号201721303394.3中公开了一种实用的实现五轴联动加工的数控回转台，想通过该机与三轴机身及数控系统的配合实现五轴联动对复杂零件进行一次性整体加工，虽然解决了角度调节的不方便性提高了工件加工的通用性，但是在进行加工时会产生精度误差无法做到时时反馈坐标位置，在电机停止驱动后会受到机床震动是使电机松动产生偏差，使工件精度降低。综上所述对于普通三轴机床加工复杂类孔存在很大困难而夹具的设计则在其中起着至关重要的作用，同时通用性夹具的设计与制造则成为解决此类问题的关键，无论是对于降低加工成本还是减少加工工序都有着很大的帮助。

技术实现要素：

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种三轴机床加工斜孔的夹具，从而使传统三轴加工中心不再是只能够去加工简单的直孔，而是可以去加工具有任意斜面上任意方向的简单斜孔，夹具驱动机构采用伺服电机驱动并配合涡轮蜗杆传动，对于高精度加工零件件具有很大优势，编码器与两个转轴的同轴设置可以时时反馈运动状态进一步保证加工精度，同时在伺服电机的尾部加装有电磁抱闸可以增强稳定性，具有成本底精度高稳定性强的优点。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种三轴机床加工斜孔的夹具，包括基座、控制盒；所述基座包括水平放置的底板、分别设置在底板两侧的立板；两块所述立板间设置有截面成C形的回转台；所述回转台与立板间通过轴承连接；所述回转台的正面设置有轴线与回转台旋转轴线垂直设置的旋转圆盘，反面设置有用于驱动旋转圆盘转动的旋转机构；所述旋转圆盘上设置有对称线沿旋转圆盘径向方向放置使工件加工面与旋转圆盘平面平行的凸台；所述旋转圆盘的轴线穿过工件上加工面的中心；所述凸台上设置有多个与工件法兰盘上安装孔对应的第一螺纹孔；所述立板上设置有用于驱动回转台转动的回转机构；所述控制盒分别与回转机构和旋转机构电连接。

优选的，所述回转机构包括设置在回转台支撑轴一端的回转涡轮，所述回转涡轮的外侧通过螺钉紧固在回转台支撑轴上；所述立板上设置有用于固定回转伺服电机的回转L型支架；所述回转伺服电机的输出端设置有与回转涡轮啮合的回转蜗杆。

优选的，所述旋转机构包括设置在旋转轴输出端的旋转涡轮；所述旋转涡轮的外侧通过螺钉紧固在旋转轴上；所述回转台上设置有用于固定旋转伺服电机的旋转L型支架；所述旋转伺服电机的输出端设置有与旋转涡轮啮合的旋转蜗杆。

优选的，所述回转涡轮与立板之间以及旋转涡轮与回转台之间均设置有推力轴承。

优选的，所述旋转机构与回转机构通过透明罩壳封闭。

优选的，另一块所述立板上设置有输入端与回转台支撑轴同轴连接的回转编码器；所述透明罩壳上设置有与旋转轴同轴连接的旋转编码器。

优选的，所述凸台上设置有通过多个螺钉与第一螺纹孔紧固连接的加持板；所述加持板上设置有多个与不同规格法兰盘上安装孔对应的第二螺纹孔。

优选的，所述凸台可通过螺钉紧固在旋转圆盘上。

优选的，所述回转伺服电机与旋转伺服电机内部均设置有电机抱闸。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本新型通过给传统三轴加工中心设计一个新型夹具使传统三轴加工中心不再是只能够去加工简单的直孔，而是可以去加工具有任意斜面上任意方向的简单斜孔，旋转圆盘与回转台的有机结合使三轴加工中心不仅仅只能加工单一的复合角度斜孔，同时也可以加工成规则均匀分布的的斜面斜孔，夹具驱动机构采用伺服电机驱动并配合涡轮蜗杆传动，因为涡轮蜗杆拥有自锁功能并且传动精度高对于高精度加工零件件具有很大优势，编码器与两个转轴的同轴设置可以时时反馈运动状态进一步保证加工精度，同时在伺服电机的尾部加装有电磁抱闸可以为夹具长时间定点加工增强稳定性，防止因机床震动而产生夹具松动进而影响工件精度，此夹具的设计对于加工此类斜孔的加工具有很大的便捷性，通过一个夹具的变换去用有类似五轴加工中心才有的功能，对于降低加工成本减少不必要资源的浪费有着很大的帮助，同时此夹具也可以通过三轴加工中心就可以制造出来成本底精度高稳定性强的优点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具工作状态下的结构示意图；

附图2为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具工作状态下去除透明罩壳的后视图的结构示意图；

附图3为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具非工做状态下的结构示意图；

附图4为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具使用加持板转载工件加工时的总体结构示意图；

附图5为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具使用加持板转载工件加工时的俯视图；

附图6为待加工工件垂直于加工面的投影视图；

附图7为待加工工件沿工艺孔轴线与平行于工件轴线的相交线构成平面的剖视图；

附图8为待加工工件工艺孔轴线处于竖直状态下的纵向剖视图；

附图9为为本实用新型所述的一种三轴机床加工斜孔的夹具的电路示意图。

其中：1、旋转轴；2、立板；3、工件一；4、旋转圆盘；5、凸台；6、回转编码器；7、回转台；8、底板；9、回转透明罩壳；10、回转伺服电机；11、旋转伺服电机；12、控制盒；13、推力轴承；14、回转涡轮；15、回转蜗杆；16、回转L型支架；17、旋转涡轮；18、旋转编码器；19、旋转蜗杆；20、旋转L型电机支架；21、透明罩壳； 22、工件二；23、加持版。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图1-9为本实用新型涉及一种三轴机床加工斜孔的夹具，包括基座、控制盒12；所述基座包括水平放置的底板8、分别设置在底板 8两侧的立板2；两块所述立板2间设置有截面成C形的回转台7；所述回转台7与立板2间通过轴承连接；所述回转台7的正面设置有轴线与回转台7旋转轴线垂直设置的旋转圆盘4，反面设置有用于驱动旋圆盘7旋转的转动机构；所述旋转圆盘4上设置有对称线沿旋转圆盘4径向方向放置使工件加工面与旋转圆盘4平面平行的凸台5；所述旋转圆盘4的轴线穿过工件上加工面的中心；所述凸台5上设置有多个与工件法兰盘上安装孔对应的第一螺纹孔；所述立板2上设置有用于驱动回转台7转动的回转机构；所述控制盒12分别与回转机构和旋转机构电连接。

进一步，所述回转机构包括设置在回转台支撑轴一端的回转涡轮14，所述回转涡轮14的外侧通过螺钉紧固在回转台支撑轴上；所述立板2上设置有用于固定回转伺服电机10的回转L型支架16；所述回转伺服电机10的输出端设置有与回转涡轮14啮合的回转蜗杆15，可以提高传动时的稳定性并保证加工时所需的精度。

进一步，所述旋转机构包括设置在旋转轴1输出端的旋转涡轮 17；所述旋转涡轮17的外侧通过螺钉紧固在旋转轴1上；所述回转台7上设置有用于固定旋转伺服电机11的旋转L型支架20；所述旋转伺服电机11的输出端设置有与旋转涡轮17啮合的旋转蜗杆19，可以提高传动时的稳定性并保证加工时所需的精度。

进一步，所述回转涡轮14与立板2之间以及旋转涡轮17与回转台7之间均设置有推力轴承13，可以减少摩擦力保证加工精度。

进一步，所述旋转机构与回转机构通过透明罩壳封闭，可以时时观察涡轮蜗杆的传动状态。

进一步，另一块所述立板2上设置有输入端与回转台7支撑轴同轴连接的回转编码器6；所述透明罩壳21上设置有与旋转轴1同轴连接的旋转编码器18，可以时时反馈运动状态保证加工精度。

进一步，所述凸台5上设置有通过多个螺钉与第一螺纹孔紧固连接的加持板23；所述加持板23上设置有多个与不同规格法兰盘上安装孔对应的第二螺纹孔，可以去装载更多尺寸规格的工件。

进一步，所述凸台5可通过螺钉紧固在旋转圆盘4上，可以根据需要调整工件相对旋转圆盘转轴的相对位置。

进一步，所述回转伺服电机10与旋转伺服电机11内部均设置有电机抱闸，可以确保在受到较大冲击力时不会产生松动。

所述控制盒的型号为HJ10G；所述编码器的型号为E6B2-CWZ 1X。

当需要使用一种三轴机床加工斜孔的夹具工作时；首先将夹具放置在数控加工中心操作平台中心位置，仔细研究给定的工件图纸从中提取所需参数，以加工工件一(如图6)为例，根据需要通过控制盒12驱动回转伺服电机M10调整回转台7的倾斜角度,并通过回转编码器6时时反馈回转台7的偏转角度，当达到预设值时回转伺服电机M10停止转动，此时设置在回转伺服电机M10内的回转电磁抱闸将转轴锁死，防止因数控机床产生的震动而影响加工精度；此后设定旋转圆盘4每次的偏转角度通过旋转伺服电机M11驱动旋转圆盘4运动，同时也通过旋转编码器18时时反馈旋转圆盘4的偏转角度，旋转停止后设置在旋转伺服电机11内的旋转电磁抱闸将转轴锁死防止产生松动，进一步保证加工精度，当一个工艺孔加工完成后，再次通过控制盒12控制旋转伺服电机M11再次驱动旋转圆盘4旋转相同的角度并依次进行下去直至次个零件加工完成，整体结构通过伺服电机驱动可以减少人力损耗同时可以很好的提高加工的效率并使精度可以得到很好的保证。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过给传统三轴加工中心设计一个新型夹具使传统三轴加工中心不再是只能够去加工简单的直孔，而是可以去加工具有任意斜面上任意方向的简单斜孔，旋转圆盘与回转台的有机结合使三轴加工中心不仅仅只能加工单一的复合角度斜孔，同时也可以加工成规则均匀分布的的斜面斜孔，夹具驱动端采用伺服电机驱动并采用涡轮蜗杆传动，因为涡轮蜗杆拥有自锁功能并且传动精度高对于高精度加工零件件具有很大优势，编码器的同轴设置可以时时反馈运动状态进一步提高加工精度，在伺服电机的尾部加装有电磁抱闸可以为夹具长时间定点加工增强稳定性，防止因机床震动而产生夹具松动进而影响工件精度，此夹具的设计对于此类斜孔的加工具有很大的便捷性，通过一个夹具的变换去用有类似五轴加工中心才有的功能，对于降低加工成本减少不必要资源的浪费有着很大的帮助，同时此夹具也可以通过三轴加工中心就可以制造出来成本底精度高稳定性强的优点。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。