一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法。

背景技术：

随着工业领域的不断发展，其对机械加工的效率和加工的精度要求越来越高。对于需要进行六面全方位铣削加工的零件，传统的做法是通过在机床上进行多次装夹定位后分别对指定的面进行加工，此做法的弊端显而易见，多次装夹定位和多次对刀过程往往会严重限制了加工效率的提高，大大降低了加工过程的自动化程度，更重要的是其在重新装夹过程中会引入新的装夹误差，多次装夹过程最终会造成误差的积累，最终降低了零件的加工精度，特别是对于薄壁件，多次装夹定位在降低生产效率和引入装夹误差的同时其装夹力所引起的零件的变形往往是难以控制的一个误差因素。鉴于此，我们提出一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法，以解决上述背景技术中提出的多次装夹定位和多次对刀过程往往会严重限制了加工效率和多次装夹过程最终会造成误差的积累，最终降低了零件的加工精度的提高，大大降低了加工过程的自动化程度的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法，包括以下操作步骤：

s1、选择胚料：根据待加工得到的零件规格，选择对应规格的胚料，在胚料的一侧设置有底座，并在底座上钻有多个夹持定位孔；

s2、安装胚料：将胚料的底座贴在铣床工作台上，通过定位螺栓穿过夹持定位孔，配合螺母拧紧在定位螺栓上，将胚料固定在铣床工作台上方；

s3、加工零件内部空缺结构：在胚料的合适位置加工出待加工得到的零件的内部空缺结构；

s4、加工零件四周：在步骤s3得到的内部空缺结构的四周，规划得到待加工得到的零件的外部边缘线，在外部边缘线的外部间断加工去除胚料材料，得到间断的镂空结构；

s5、精细加工：更换小直径的铣刀继续加工相邻的镂空结构，缩小相邻的镂空结构之间的连接部；

s6、分离出加工零件：将加工得到的零件从胚料中分离下来。

作为优选，步骤s5中相邻的镂空结构之间的连接部不超过0.5mm。

作为优选，步骤s6中通过手动掰开或者小锤敲击实现零件与胚料分离。

作为优选，步骤s4中首先铣削加工去除胚料在厚度方向的多余的材料，使得零件的厚度满足待加工得到的零件的厚度要求，再采取先粗加工后精加工的方式去除四周胚料。

作为优选，步骤s3中对零件采用从中部开始到两边进行重复循环的方式进行分层对称铣削加工，使得零件内部薄壁厚度达到所需要求。

作为优选，步骤s3和步骤s4之间还设有胚料背面铣削加工的步骤s3a，步骤s3a为对胚料的背面进行铣削加工，采取分层进行，多次粗加工到最后精加工的方式，每层材料的去除都是从中部开始逐渐向周边过度的走刀方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法中，将胚料的底座贴在铣床工作台上，通过定位螺栓穿过夹持定位孔，配合螺母拧紧在定位螺栓上，将胚料固定在铣床工作台上方，通过单次固定装夹即可完成零件六面的铣削加工，大大降低了工作量。

2、该立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法中，将零件的装夹固定次数降最低，使得零件的加工效率得到了明显的提高。

3、该立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法中，消除了零件多次固定装夹所引入的装夹误差，特别是薄壁件在多次装夹过程所引入的难以控制的变形问题。

附图说明

图1为本发明实施例1中成品零件图；

图2为本发明实施例1中胚料和底座连接图；

图3为本发明实施例1中胚料和铣床工作台安装结构拆分图；

图4为本发明实施例1中胚料和铣床工作台安装结构整体图；

图5为本发明实施例1中胚料开设空缺结构效果图；

图6为本发明实施例1中胚料开设镂空结构效果图；

图7为本发明实施例1中胚料开设连接部效果图；

图8为本发明实施例2中成品零件图；

图9为本发明实施例2中胚料开设空缺结构效果图；

图10为本发明实施例2中胚料背面未加工形状示意图；

图11为本发明实施例2中胚料背面通过铣削加工去除部分材料示意图；

图12为本发明实施例2中胚料开设镂空结构效果图；

图13为本发明实施例2中胚料开设连接部效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本发明提供一种立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法，如图1-图7所示，包括以下操作步骤：

s1、选择胚料：根据待加工得到的零件规格，选择对应规格的胚料，在胚料的一侧设置有底座，并在底座上钻有多个夹持定位孔；

s2、安装胚料：将胚料的底座贴在铣床工作台上，通过定位螺栓穿过夹持定位孔，配合螺母拧紧在定位螺栓上，将胚料固定在铣床工作台上方；

s3、加工零件内部空缺结构：在胚料的合适位置加工出待加工得到的零件的内部空缺结构；

s4、加工零件四周：在步骤s3得到的内部空缺结构的四周，规划得到待加工得到的零件的外部边缘线，在外部边缘线的外部间断加工去除胚料材料，得到间断的镂空结构；

s5、精细加工：更换小直径的铣刀继续加工相邻的镂空结构，缩小相邻的镂空结构之间的连接部；

s6、分离出加工零件：将加工得到的零件从胚料中分离下来。

步骤s5中相邻的镂空结构之间的连接部不超过0.5mm。

步骤s6中通过手动掰开或者小锤敲击实现零件与胚料分离。

步骤s4中首先铣削加工去除胚料在厚度方向的多余的材料，使得零件的厚度满足待加工得到的零件的厚度要求，再采取先粗加工后精加工的方式去除四周胚料。

步骤3中对零件采用从中部开始到两边进行重复循环的方式进行分层对称铣削加工，使得零件内部薄壁厚度达到所需要求。

本实施例中，步骤s1中，底座钻有四个或四个以上夹持定位孔，且夹持定位孔对称设置，具体如图2所示，提高胚料被固定的稳定性。

进一步的，步骤s2中，定位螺栓依次穿过铣床工作台和胚料底座，在定位螺栓的端部拧上螺母，直到定位螺栓稳定连接铣床工作台和底座，为了提高定位螺栓连接的稳定性，定位螺栓从铣床工作台的下方向上伸出，定位螺栓的头部与铣床工作台之间垫有定位夹具，定位夹具套在定位螺栓的螺柱上，定位螺栓的螺母与底座之间垫有垫片，具体如图3和图4所示。

具体的，步骤s3中加工零件内部空缺结构具体如下：充分利用胚料的刚性，首先铣削加工零件内部的结构，在胚料的合适位置加工出待加工得到的零件的内部空缺结构，零件内部空缺结构的加工方式为：首先粗铣削加工，然后，再换小直径的铣刀，精细铣加工内部空缺结构的表面，具体如图5所示。

此外，步骤s4中加工零件四周的加工方式为：首先铣削加工去除胚料在厚度方向的多余的材料，使得零件的厚度满足待加工得到的零件的厚度要求，再采取先粗加工后精加工的方式去除四周胚料，得到间断的镂空结构，具体如图6所示。

实施例2

作为本发明的第二种实施例，与实施例1不同的是，实施例1中所加工的成品零件为厚壁件，但是对于薄壁的框架零件来说，铣削加工过程中必须更加注重充分利用胚料的刚度进行加工，并且还必须考虑到零件由于壁厚较薄、刚性较弱所引起的加工过程中零件的变形，鉴于此，本发明人员对立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法作出改进，作为一种优选实施例，如图8-13所示，具体方法如下：

s1、选择胚料：根据待加工得到的零件规格，选择对应规格的胚料，在胚料的一侧设置有底座，并在底座上钻有多个夹持定位孔；

s2、安装胚料：将胚料的底座贴在铣床工作台上，通过定位螺栓穿过夹持定位孔，配合螺母拧紧在定位螺栓上，将胚料固定在铣床工作台上方；

s3、加工零件内部空缺结构：在胚料的合适位置加工出待加工得到的零件的内部空缺结构；

s3a、胚料的背面进行铣削加工：采取分层进行，多次粗加工到最后精加工的方式，每层材料的去除都是从中部开始逐渐向周边过度的走刀方式；

s4、加工零件四周：在步骤s3得到的内部空缺结构的四周，规划得到待加工得到的零件的外部边缘线，在外部边缘线的外部间断加工去除胚料材料，得到间断的镂空结构；

s5、精细加工：更换小直径的铣刀继续加工相邻的镂空结构，缩小相邻的镂空结构之间的连接部；

s6、分离出加工零件：将加工得到的零件从胚料中分离下来。

本实施例中，步骤s3中，在考虑胚料刚性的同时，考虑利用薄壁零件材料未去除时的刚性，对零件采用从中部开始到两边进行重复循环的方式进行分层对称铣削加工，使得零件内部薄壁厚度达到所需要求。

进一步的，步骤s5中，铣削加工零件的边缘部分并注意保留部分材料使得零件与胚料部分相连，考虑到薄壁件的刚性较弱，采用直径较小的铣刀进行铣削以降低切削力从而保证加工精度，使得零件的边缘基本成型。

具体的，步骤s6中，换用直径更小的铣刀对零件与胚料相连部分的材料进一步铣削去除材料，使得零件与胚料相连部分的材料在零件端超过0.5mm。

本实施例的立方体工件单次装夹实现灵活加工的方法在对薄壁零件进行加工时，为充分利用胚料材料未去除时的刚性，首先加工零件内部的空缺结构，首先从中间的空缺结构加工起，为保证精度，采取分层对称铣的方式加工零件内部的空缺结构，在去除零件中部空缺结构部分的一层材料后，接着铣削其两侧的空缺结构，分别去除一层材料，接着再铣削去除中部凹槽的一层材料，再分别铣削其两侧的空缺结构，如此往复进行，直到空缺结构的深度满足要求，具体如图9所示；

加工完空缺结构部分后转而加工胚料的背面，采取分层进行多次粗加工到最后精加工的方式，为合理利用胚料的刚性而保证加工精度，每层材料的去除都是从中部开始逐渐向周边过度的循环走刀方式，去除多余的材料，得到如图11所示的结构，使得零件的腹板部分的厚度达到所需的要求；

铣削胚料背面多余的材料后，接着铣削加工胚料的镂空结构，得到如图12所示的结构，考虑到薄壁件的刚性较弱，这里采用直径较小的铣刀进行铣削加工以降低切削力从而保证零件的加工精度，使得零件基本成型，最终使得零件边缘部分与胚料通过所保留连接部相连，如图13所示，再通过直径更小的铣刀对连接部的材料进行铣削去除部分材料,使得与零件端的连接部0.5mm，此时同样可以通过手动掰开或者小锤轻敲将零件从胚料上取下。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。