磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具的制作方法

本发明涉及一种磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具，尤其是一种磨料水射流抛、铣、钻一体加工块状板材的液压自动夹紧装置。

背景技术：

随着材料科学的发展，材料性能逐渐提升，致使新材料的加工愈加困难，特别是一些硬脆材料的加工，以及一些要求超高精度的光学元器件，人工生物关节等。而磨料水射流以其加工范围广、无热影响区、无工具磨损等优点，作为一种冷加工方法逐渐被应用于切割、抛光、铣削、钻孔操作，大大提高了新型硬脆材料的可加工性，同时为高精密零件的加工提供了可能，具有广阔的科研与应用前景。

现有的磨料水射流加工相关夹辅具设计主要针对盘类零件或回转体零件，一般采用三爪卡盘加顶针的组合，可实现射流加工时对夹具尽可能小的磨损。而针对方块形零件或材料很少有涉及，这就导致方形板材加工时或者靠自身重量保持固定，亦或者将零件放入指定框架中固定，框架固定灵活性小需要根据材料设计框架，造成了浪费。块状材料的固定问题大大限制了其抛光加工的精度，是提高其磨料水射流抛光精度和表面质量的一大瓶颈。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具，能够实现加工平板或块状工件的夹紧，从而实现精密加工。

按照本发明提供的技术方案，一种磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具，其特征是：包括机械夹紧装置、支撑装置和液压装置；所述夹紧装置包括固定底座、设置于固定底座左右两侧的第一工件夹紧件、第二工件夹紧件、以及设置于固定底座前后两侧的第三工件夹紧件和第四工件夹紧件，第一工件夹紧件和第二工件夹紧件相对设置形成第一夹持相对面，第三工件夹紧件和第四工件夹紧件相对设置形成第二夹持相对面；所述液压装置包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸，第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸通过顶杆分别连接第一工件夹紧件、第二工件夹紧件、第三工件夹紧件和第四工件夹紧件；

所述第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸与顺序夹紧动作回路和同时夹紧动作回路连接；

所述顺序夹紧动作回路包括液压泵、溢流阀、第一三位四通阀和第二三位四通阀；所述液压泵的一端连接油箱，液压泵的另一端连接溢流阀、第一三位四通阀的供油口和第二三位四通阀的供油口，第一三位四通阀的左输出口连接第一液压缸的无杆腔，第一三位四通阀的右输出口连接第二液压缸的有杆腔，第一液压缸的有杆腔连接第二液压缸的无杆腔，第二三位四通阀的左输出口连接第三三位四通阀的无杆腔，第二三位四通阀的右输出口连接第四三位四通阀的有杆腔，第三三位四通阀的有杆腔连接第四三位四通阀的无腔；

所述同时夹紧动作回路包括第三三位四通阀、第四三位四通阀、第一单向阀和第二单向阀；所述第三三位四通阀的供油口连接液压泵，第三三位四通阀的输出口连接第一单向阀的进口端，第一单向阀的出口端连接第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的无杆腔；所述第四三位四通阀的供油口连接液压泵，第四三位四通阀的输出口连接第二单向阀的进口端，第二单向阀的出口端连接第三液压缸的有杆腔和第四液压缸的无杆腔。

进一步的，所述支撑装置包括伸缩杆、止推板和支撑板，支撑板可拆卸连接于伸缩杆的一端，止推板连接于伸缩杆的另一端，止推板位于固定底座的外侧，止推板与固定底座的边缘配合对伸缩杆起到限位作用。

进一步的，在所述支撑板上设有开口，使伸缩杆与支撑板拆卸后伸缩杆由开口处缩回。

进一步的，所述固定底座的中间留有空心区域作为射流加工操作区域，支撑板位于空心区域用于支撑工件。

进一步的，所述固定底座上带有与伸缩杆相对应的伸缩槽。

进一步的，在所述第一工件夹紧件、第二工件夹紧件、第三工件夹紧件和第四工件夹紧件上分别设置压力传感器。

进一步的，所述第一三位四通阀的左输出口连接第一电磁继电器，第一三位四通阀的右输出口连接第三电磁继电器；所述第二三位四通阀的左输出口连接第四电磁继电器，第二三位四通阀的右输出口连接第二电磁继电器。

本发明具有以下有益效果：

（1）由于水射流加工时，射流的发散作用，采用传统卡盘固定工件，特别在钻孔加工时，势必造成夹具的磨损，本发明采用侧面固定的方式大大减少了夹具的磨损；

（2）本发明实现了工件对面同时夹紧，以及邻面的顺序夹紧，便于对工件位置进行定位，为工件的定位加工提供了基础；

（3）本发明的夹紧装置装备有压力传感器可以实现不同材料夹紧时夹紧力的设置，大大减小了夹紧时工件的变形偏斜。

附图说明

图1为本发明所述磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具的结构示意图。

图2为工件未夹紧时支撑装置的示意图。

图3为本发明所述磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具的液压动作回路原理图。

附图标记说明：1-液压泵、2-溢流阀、3-第一三位四通阀、4-第二三位四通阀、5-第三三位四通阀、6-第四三位四通阀、7-第一电磁继电器、8-第二电磁继电器、9-第一液压缸、10-第二液压缸、11-第三液压缸、12-第四液压缸、13-第三电磁继电器、14-第四电磁继电器、15-第一单向阀、16-第二单向阀、17-固定底座、18-顶杆、19-导轨、20-1-第一工件夹紧件、20-2-第二工件夹紧件、20-3-第三工件夹紧件、20-4-第四工件夹紧件、21-伸缩杆、22-止推板、23-压力传感器、24-支撑板。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

以下具体实施方式的描述中，坐标参考图1，以图1中左右的方向为左右，上下的方向为前后。

如图1所示，本发明所述磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具包括机械夹紧装置、支撑装置和液压装置；所述夹紧装置包括固定底座17、设置于固定底座17左右两侧的第一工件夹紧件20-1、第二工件夹紧件20-2、以及设置于固定底座17前后两侧的第三工件夹紧件20-3和第四工件夹紧件20-4，第一工件夹紧件20-1和第二工件夹紧件20-2相对设置形成第一夹持相对面，第三工件夹紧件20-3和第四工件夹紧件20-4相对设置形成第二夹持相对面，在第一工件夹紧件20-1、第二工件夹紧件20-2、第三工件夹紧件20-3和第四工件夹紧件20-4上分别设置2个压力传感器23，以防止工件夹紧力过大导致工件偏斜以及变形；所述液压装置包括第一液压缸9、第二液压缸10、第三液压缸11和第四液压缸12，第一液压缸9、第二液压缸10、第三液压缸11和第四液压缸12通过顶杆18分别连接第一工件夹紧件20-1、第二工件夹紧件20-2、第三工件夹紧件20-3和第四工件夹紧件20-4；如图2所示，所述支撑装置包括伸缩杆21、止推板22和支撑板24，支撑板24可拆卸连接于伸缩杆21的一端，止推板22连接于伸缩杆21的另一端，支撑板24上设有开口，以便于伸缩杆21与支撑板24拆卸后伸缩杆21由开口处缩回，止推板22位于固定底座17的外侧，止推板22与固定底座17的边缘配合对伸缩杆21起到限位作用。所述固定底座17采用45钢制作，自身重量可确保工件及底座的固定，固定底座17的尺寸为350mm×350mm，固定底座17的中间留有200mm的圆柱形空心区域作为射流加工操作区域，支撑板24位于空心区域用于支撑工件，固定底座17上带有与伸缩杆21相对应的伸缩槽。

所述第一液压缸9、第二液压缸10、第三液压缸11和第四液压缸12与顺序夹紧动作回路和同时夹紧动作回路连接。

如图3所示，所述顺序夹紧动作回路包括液压泵1、溢流阀2、第一三位四通阀3和第二三位四通阀4；所述液压泵1的一端连接油箱，液压泵1的另一端连接溢流阀2、第一三位四通阀3的供油口和第二三位四通阀4的供油口，第一三位四通阀3的左输出口连接第一液压缸9的无杆腔，第一三位四通阀3的右输出口连接第二液压缸10的有杆腔，第一液压缸9的有杆腔连接第二液压缸10的无杆腔，第二三位四通阀4的左输出口连接第三三位四通阀11的无杆腔，第二三位四通阀4的右输出口连接第四三位四通阀12的有杆腔，第三三位四通阀11的有杆腔连接第四三位四通阀12的无腔；所述第一三位四通阀3的左输出口连接第一电磁继电器7，第一三位四通阀3的右输出口连接第三电磁继电器13；所述第二三位四通阀4的左输出口连接第四电磁继电器14，第二三位四通阀4的右输出口连接第二电磁继电器8。

如图3所示，所述同时夹紧动作回路包括第三三位四通阀5、第四三位四通阀6、第一单向阀15和第二单向阀16；所述第三三位四通阀5的供油口连接液压泵1，第三三位四通阀5的输出口连接第一单向阀15的进口端，第一单向阀15的出口端连接第一液压缸9的有杆腔和第二液压缸10的无杆腔；所述第四三位四通阀6的供油口连接液压泵1，第四三位四通阀6的输出口连接第二单向阀16的进口端，第二单向阀16的出口端连接第三液压缸11的有杆腔和第四液压缸12的无杆腔。

本发明所述磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具的工作过程如下：

（1）工件放置前，伸缩杆21伸出直至止推板22接触固定底座17侧面；在伸出的伸缩杆21上插入支撑板24上的开口，将支撑板24与伸缩杆21固定；

（2）放置工件于支撑板24上，同时液压回路开始动作；

当第一三位四通阀3的左侧电磁铁1YA通电时，第一液压缸9、第二液压缸10的活塞右移，完成动作伸出操作；当碰上挡块（或工件被夹紧）后，系统压力升高，第一电磁继电器7、第三电磁继电器13发出信号，使第二三位四通阀4的左侧电磁铁3YA通电，第三液压缸11、第四液压缸12的活塞右移，完成伸出动作；当3YA断电，第二三位四通阀4的右侧电磁铁4YA通电时，第三液压缸11、第四液压缸12的活塞左移，完成杆回退动作；当活塞到达终点后，系统压力升高，第二电磁继电器8、第四电磁继电器14发出信号，使第一三位四通阀3的右侧电磁铁2YA通电，1YA断电，第一液压缸9的活塞左移，完成第一液压缸9、第二液压缸10的缩回动作。第一液压缸9和第二液压缸10连接相对的第一夹持相对面，实现工件左右两侧的夹紧和松开，至此工件夹紧与松开操作的完整过程。第二夹持相对面由第三液压缸11和第四液压缸12通过顶杆18推动第三工件夹紧件20-3和第四工件夹紧件20-4，以完成第二夹持相对面的夹紧和松开；

所述同时夹紧动作回路能够使第一液压缸9、第二液压缸10所在的第一夹持相对面同时夹紧，当第一液压缸9和第二液压缸10同时伸出动作时，若第一液压缸9活塞先接触到工件，该第一液压缸9对应压力传感器发出信号，使第三三位四通阀5的左侧电磁铁5YA通电，压力油经第三三位四通阀5的输出口、第一单向阀15进入第二液压缸10的无杆腔，进行补油，使活塞继续下行到达行程终点。反之，第二液压缸10先到达，压力油经第三三位四通阀5的输出口、第一单向阀15和第液压缸9的有杆腔连接，活塞继续下行；

第三液压缸11、第四液压缸12所在的第二夹持相对面的同时夹紧动作，动作规律同上；

（3）工件实现夹紧后，沿支撑板24的开口拆卸伸缩杆21，将伸缩杆21由支撑板24的开口回退至完全缩回固定底座17上的伸缩槽；

（4）工件加工完成后，支撑装置的动作过程如步骤（1）以支撑住工件；

（5）第三液压缸11、第四液压缸12及对应的顶杆和工件夹紧板同时回退，完成第二夹持相对面的释放；第一液压缸9、第二液压缸10在第三液压缸11、第四液压缸12脱离工件时开始动作，释放第一夹持相对面，完成工件的释放操作；工件脱离与否根据压力传感器状态进行判断。

本发明所述磨料水射流抛钻铣一体夹紧夹具的夹紧部分能够实现工件的一对相对面同时夹紧完毕，另一相对面再顺序夹紧，同时可以自动调节使相对面加紧速度相同。