一种带气压定位检测的球面加工治具的制作方法

本实用新型涉及一种带气压定位检测的球面加工治具，属于机械零部件加工领域。

背景技术：

冶具广泛应用于机械零部件加工领域，应用在机床等冶具主要用来固定和夹持待加工的工件。目前，市面上的定位冶具的改进点集中在如何改进工件的装夹方法。例如实用新型专利CN205254641U公开了一种铣床定位冶具，其包括定位X轴方向的X向定位块和定位Y向的Y向定位块，两定位块均为长方形且一侧面相互垂直，从而使得在一次装夹中能够加工多个面，且能保证多个面之间的平行度或垂直度。

但是上述冶具本身无法实现检测工件的装夹是否到位以及工件和冶具之间的固定是否牢固。而在对工件的精度要求较高的加工领域，以及例如采用机械臂装配的高度自动化的设备中，确保工件的装夹到位对于提高加工的精度和良品率至关重要。因此，提供一种能够精确检测位工件的装夹是否到位的加工治具是本领域需要解决的一个问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的技术方案提供了一种带气压定位检测的球面加工治具，其特征在于包括：冶具主体、定位部、气泵和气压传感器；其中，所述定位部设在所述冶具主体的前端，以夹持待加工工件；所述定位部包括前定位部和后定位部；所述前定位部与所述后定位部之间彼此相互平行；所述前定位部的中部设有空隙；在所述后定位部上设有第一气孔阵列，所述第一气孔阵列一侧的开口位于与待加工工件的端面接触的侧面，另一侧的开口与位于其他侧面，并与所述气泵连接；所述气压传感器检测所述第一气孔阵列内的气压，以确认待加工工件的夹持状态；所述第一气孔阵列包括至少一个气孔。

根据权利要求1所述的带气压定位检测的球面加工治具，当所述气压传感器检测所述第一气孔阵列内的气压为0.048MPa的正压时，向外部发出就位信号。

优选地，在后定位部的与待加工工件接触的侧面上设有相对该侧面突出的定位块；第一气孔阵列的位于后定位部的与待加工工件接触的侧面一侧的开口设在定位块与待加工工件接触的表面上。

优选地，第一气孔阵列的包括1个、3个或4个气孔。

优选地，前定位部上设有第二气孔阵列，第二气孔阵列的一侧的开口位于前定位部的与待加工工件接触的侧面，另一侧的开口与气泵连接。

优选地，冶具主体还包括设在冶具主体的底面上的齿条和滑轨。

本实用新型的有益效果在于，通过气泵向气孔阵列施加正压，并检测该气孔处压强，从而获得冶具与工件的装夹是否到位；通过将气孔阵列设置在定位块上，减少所需气孔的数量，提高检测的精度。

符号说明：

1 冶具主体

11 前定位部

12 后定位部

13 第一气孔阵列

14 定位块

15 齿条

16 滑轨

2 工件

3 刀具

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

图1所示为根据本实用新型的具有带气压定位检测的球面加工治具的实施例的俯视图；

图2所示为根据本实用新型的具有带气压定位检测的球面加工治具的实施例的侧视图；

图3所示为根据本实用新型的具有带气压定位检测的球面加工治具的实施例的主视图。

具体实施方式

图1所示为根据本实用新型的具有带气压定位检测的球面加工治具的实施例的俯视图，图1中包括了治具主体1、待加工的工件2和球状的研磨刀具3。工件2被固定在治具主体1的前定位部11和后定位部12之间。前定位部11和后定位部12位于治具主体1的上部，其中前定位部11位于靠近研磨刀具2的一侧，后定位部12位于远离研磨刀具3的一侧。前定位部11的中部设有空隙，示范性地，该空隙可呈U字形，从而用于研磨刀具加工工件2的内侧球面。后定位部12上设有贯通的该后定位部的第一气孔阵列13，该气孔阵列13一侧的开口位于与待加工工件的端面接触的侧面，另一侧的开口位于不同于上述开口所在端面的其他侧面，通过管道或直接连接气泵(图中未示)以及连接气压传感器，(图中未示)， 由气泵向第一气孔阵列13提供正压，气压传感器检测第一气孔阵列13的气孔内的气压，并将检测结果传输给控制装置(例如安装了该冶具主体1的铣床的控制装置)。气孔阵列至少包括一个气孔，气孔的数量和孔径根据工件3的情况决定，优选采用3至4个气孔，分别分布在靠近后定位部12与工件2的接触面的边缘的位置。冶具通常安装在具有大量油的环境，利用气泵提供正压。气泵首先提供约0.8MPa(0.8兆帕)的正压，随后逐步降低气压值， 当输出的正压降低至约0.05MPa时，利用气压传感器检测第一气孔阵列13内的气压。若测得的正压大于等于0.048MPa时，即表示工件的卡合紧密，此时向外部发出代表定位准确的信号。由此可以降低误差，提高检测精度，同时防止油污进入气泵。另外，在本技术领域通常采用光学方式(激光、红外等)定位工件的位置。利用检测气压的方式，相比机械加工领域惯用的光学定位检测方式，可以不受机床内油污的干扰，有效提高使用寿命。气压传感器与向外部输出信号的端口之间还可加入施密特触发器，以防止因气压传感器测得气压值的瞬时变化导致输出信号跳变。

优选地，在后定位部12上接触工件2一侧的表面上设有定位块14，该定位块14相对于后定位部12的表面凸出，以与设置在工件上表面形状相配合，从而实现预定位。在机械加工时，工件的表面往往是曲面或其他不规则形状。在装夹状态时，如果将后定位部12与工件2的接触面整体制作成完全贴合工件的形状，需要很高制作成本。而在后定位部12上设置突出定位块14，仅定位块14与工件2接触的表面完全贴合，后定位部12的其他位置仅需部分贴合夹紧工件即可，可以有效地降低成本。

当后定位部12上设有定位块14时，第一气孔阵列13的在后定位部12上紧贴工件2一侧的开口设置在定位块14上。在本实施例中，定位块14与工件2的接触面为平面，设置在该面上的第一气孔阵列13采用3个气孔，分别位于靠近定位块14的不同边的位置上，从而更准确地检测工件2与冶具主体1的接合紧密程度。采用定位块14的设计还能够降低第一气孔阵列13所在面与工件2的接触面积，减少必要气孔的数量，提高检测的精度。当设置定位块14时，可仅在定位块14的中央设置1个气孔，从而减少工程量，同样能够达到适宜的侧聊效果。另外较为理想地，可采取矩形的定位块14，在定位块14的四个角附近依次设置作为第一气孔阵列13的4个气孔，可达到较高精度的检测结果。对于体积较大的工件2，可以设置多个定位块，分布在前后定位部与工件的接触面上。

参照图2和图3，图2和图3分别表示了实施例的侧视图和主视图。在图2和图3中省略了图1中的工件2和刀具3的图示。在冶具主体1的底面上设有大致呈长方形、相互平行的齿条15和滑轨16，齿条15用于与安装了冶具的铣床、车床等机械加工设备的对应齿条相互咬合，并根据该对应齿条的传动而移动，滑轨16嵌合在上述机械加工设备的滑道上。优选在滑轨16与滑道的接触面上设置滚珠或滑轮(图中未示)，从而降低两者之间的摩擦。

优选地，还可以在前定位部11上设有第二气孔阵列(图中未示)，该第二气孔阵列的一侧的开口位于前定位11部的与待加工工件2接触的侧面，另一侧的开口与气泵连接，从而接收来自该气泵的正压。气压传感器同时检测第一气孔阵列13和第二气孔阵列的气孔内的气压，从而提高检测的精度。

本实用新型的实施例工作时，首先再通过机械臂或人工的方式，将代加工的工件2装夹在冶具主体1的前定位部11和后定位部12之间，通过定位块14与工件2上对应的凹槽卡合而实现预定位。冶具完成装夹后，如铣床等现有的机械加工装置即移动刀具，开始对工件进行加工。这时，如果工件装夹不紧或定位出现偏差，就会造成刀具研磨加工的误差，从而降低成品率。本实用新型的实施例在完成装夹后，由气泵向第一气孔阵列13的各气孔内提供48Pa的正压输出(如果设有第二气孔阵列，则同时也向第二气孔阵列的各气孔内提供相同的正压)，检测上述各气孔内的实际气压，与48Pa的气压输出进行对比，如果实际气压低于48Pa的幅度大于预设的阈值，则向控制系统发出报警信号，控制机械臂重新装夹工件；如果实际气压低于48Pa的幅度小于预设的阈值，则向控制系统发出工作正常信号，执行下一步操作。该阈值的选择与工件的精度要求有关。采用气压传感器检测后，不仅能够判断工件2是否装夹到位，还能够检测出公差过大的待加工工件2，从而达到提高良品率的技术效果。

确认工作正常后，接下来通过加工机械带动齿条15和滑轨16将冶具主体1传动至刀具3附近的工作位置，加工机械装置移动刀具3，开始对工件2实施研磨加工。球状的研磨刀具3深入前定位部11中间的空隙中，对工件2的内侧面的进行球面加工。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。