一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置制造方法及图纸

一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置，浮动状态下利用滚珠导轨沿X、Y轴方向自由移动以及绕X、Y轴方向自由转动，通过导向套实现依Z轴方向浮动。装夹装置浮动瞬间Z向运动部件间存在静摩擦力，气缸需提供较大的支撑力，浮动过程中气缸提供与运动部件重力及Z向运动部件间的动摩擦力等大的支撑力，实现对工件加工变形的自适应补偿。该装置能够灵敏的对工件加工变形做出反应实现位姿调整，充分释放工件的加工变形。此外，该装置通过机械机构实现任意姿态的锁紧，锁紧状态下能够充分限制运动部件，为工件提供有效约束保证加工系统的稳定性。本发明专利技术具有较好的经济性和适用性，能够精确的控制工件加工变形，保证加工质量和效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置


[0001]本专利技术涉及一种工装夹具，尤其是一种用于释放工件加工变形的低阻力自适应浮动装夹工艺装备，具体地说是一种运动部件间阻力小，能够平衡运动部件重力及Z向运动部件摩擦力的自适应浮动装夹装置。

技术介绍

[0002]大型结构件构成了飞机骨架，是影响飞机综合性能的关键零件。由于尺寸大、壁薄、材料去除率高，大型结构件加工后易变形，其制造精度可靠保障面临严峻挑战。浮动装夹系统加工过程中根据工件状态，自适应释放工件的不平衡残余应力，能够有效控制工件的加工变形。工件加工变形形式复杂，装夹装置需根据工件的加工变形自适应调整位姿。
[0003]申请人曾提出了一种任意姿态抱紧的自适应浮动装夹方法及装置（授权号：CN 110421383 B），该方法通过任意姿态浮动，实现工件加工变形释放。但该装置不同运动部件间通过滑块连接，运动部件间摩擦力大阻碍了加工变形的释放；装置底部集成弹簧补偿运动部件重力、Z向运动机构间摩擦力，弹簧难以提供指定的支撑力，不能自适应补偿工件的加工变形。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有浮动装夹装置运动部件间摩擦力大、不能自适应补偿工件加工变形的问题，专利技术了一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置。它具有效率高、可靠性好及成本低的优点，浮动状态下根据工件的加工变形自适应调整装夹装置位姿，通过气缸施加指定支撑力平衡运动部件重力和Z向运动部件间摩擦力，自适应补偿工件的加工变形，达到释放工件加工变形的目的。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置，其特征是：浮动状态下，通过平直滚珠导轨沿X、Y轴方向自由移动，利用弧形滚珠导轨绕X、Y轴方向自由转动，经由导向套实现依Z轴方向浮动；浮动状态下气缸施加支撑力平衡运动部件的重力及Z向运动部件间的摩擦力，实现对工件加工变形的自适应补偿；通过机械机构抱紧运动部件从而锁紧浮动装夹装置，保证加工系统的稳定性。
[0006]利用气缸提供支撑力平衡运动部件的重力及Z向运动部件的摩擦力，补偿工件的加工变形；浮动装夹装置开始运动瞬间Z向运动部件间存在静摩擦力，气缸需提供较大的支撑力F1使运动机构开启运动模式，浮动过程中气缸提供与运动部件重力及Z向运动部件间动摩擦力等大的力F2。
[0007]气缸不同阶段提供的支撑力F1及F2，将浮动装夹装置固定于机床工作台，装夹装置处于浮动状态且气缸不提供支撑力，拉力计上端连接机床主轴下端连接浮动装夹装置，机床主轴沿Z轴方向移动，装夹装置浮动瞬间拉力计示数为F1，浮动过程中拉力计示数为F2。
[0008]不同方向布置机械机构，抱紧运动部件实现装夹装置任意姿态的锁紧，为工件提
供有效约束保证加工系统的稳定性。
[0009]具体而言，所述的平直滚珠导轨包括Y向平直滚珠导轨7和X向平直滚珠导轨13，X向平直滚珠导轨13安装在Y向滑块14上，Y向平直滚珠导轨7安装在升降块15上，升降块15安装在气缸11上，气缸11固定安装在底座12上；所述的X向平直滚珠导轨13上安装有X向转动下滑块17，X向转动下滑块17上设有X向转动弧形滚珠导轨4，X向转动上滑块18安装在X向转动弧形滚珠导轨4上，X向转动上滑块18的下部连接有抱紧块20，抱紧块20插入第一机械锁紧机构5中，第一机械锁紧机构5固定在X向转动下滑块17上；X向转动上滑块18上部设有Y向转动弧形滚珠导轨3，Y向转动滑块19安装在Y向转动弧形滚珠导轨3上；Y向转动滑块19上安装有用于装夹工件的夹具1。
[0010]所述的底座12上安装有导向套9，导向套9中安装有导向管16，导向管16的一端插入导向套9中，另一端与所述升降块15相抵，导向管16受控于第二机械锁紧机构10及气缸11，所述的导向套9、导向管16、第二机械锁紧机构10和气缸11构成Z向浮动模块8。
[0011]所述的X向转动下滑块17、X向转动上滑块18、Y向转动滑块19、X向转动弧形滚珠导轨4和Y向转动弧形滚珠导轨3组成绕X、Y轴转动模块2。
[0012]所述的第一机械锁紧机构5或第二机械锁紧机构10同为气动锁紧机构，它由第一移动块24、抱紧块21和导向槽22组成，第一移动块24安装在导向槽22中，抱紧块21安装在第一移动块24两侧并位于安装槽槽壁上，安装槽槽壁上设有进气口23和出气口25，抱紧块21受气缸驱动移向或移离第一移动块24以实现对第一移动块24的抱紧或松开。
[0013]所述的第一机械锁紧机构5或第二机械锁紧机构10同为机械式锁紧机构，它由定位螺栓31，弹簧32，抱紧块33，第二移动块34，定位销35，压力仓36和液压油通路37组成，定位螺栓31一端固定在壳体上，另一端插入抱紧块33中与弹簧32相抵，定位销35的下端位于压力仓36，其上端与抱紧块33相连，压力仓36受控于液压油通路37，抱紧块33的一侧与第二移动块34相接触，抱紧移动块移动或松开移动块，移动块复位。
[0014]本专利技术的有益效果是：1、 五个自由度优选滚珠导轨，能够根据工件的加工变形自适应调整装夹装置位姿，释放工件的加工变形；2、 移动模块沿X、Y轴方向移动，转动模块绕X、Y轴方向转动防止运动部件卡死；3、 通过气缸提供支撑力，自适应补偿工件的加工变形；4、 本装夹装置结构简单、易于制造、成本低。
附图说明
[0015]图1为本专利技术浮动装夹装置的结构示意图。
[0016]图中包括：1为夹具（零点定位器），2为绕X、Y轴转动模块，3为Y向转动弧形滚珠导轨，4为X向转动弧形滚珠导轨，5为第一机械锁紧机构，6为沿X、Y轴移动模块，7为平直滚珠导轨，8为Z向浮动模块，9为导向套，10第二机械锁紧机构，11为气缸，12为底座。
[0017]图2为钳制器结构示意图。
[0018]图中：21
‑
抱紧块，22
‑
导向槽，23
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进气口，24
‑
第一移动块，25
‑
出气口。
[0019]图3为液压驱动机械锁紧机构的结构示意图。
[0020]图中包括：3
‑
1定位螺栓，32
‑
弹簧，33
‑
抱紧块，34
‑
第二移动块，35
‑
定位销，36
‑
压
力仓， 37
‑
液压油通路。
具体实施方式
[0021]以下结合附图和实例来说明本专利技术的具体实施方法，本专利技术不限于该实施例。
[0022]一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置，浮动状态下，基于图1所示的平直滚珠导轨沿X、Y轴方向自由移动，通过弧形滚珠导轨绕X、Y轴方向自由转动，利用导向套依Z轴方向浮动。装夹装置的浮动、锁紧状态通过气压或液压等开关信号控制机械机构进行切换。浮动状态下气缸施加支撑力平衡运动部件重力及Z向运动机构间摩擦力，实现对工件加工变形的自适应补偿。具体而言，就是在释放工件加工变形时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应补偿工件加工变形的浮动装夹装置，其特征是：浮动状态下，通过平直滚珠导轨沿X、Y轴方向自由移动，利用弧形滚珠导轨绕X、Y轴方向自由转动，经由导向套实现依Z轴方向浮动；浮动状态下气缸施加支撑力平衡运动部件的重力及Z向运动部件间的摩擦力，实现对工件加工变形的自适应补偿；通过机械机构抱紧运动部件从而锁紧浮动装夹装置，保证加工系统的稳定性。2.根据权利要求1所述的浮动装夹装置，其特征是：利用气缸提供支撑力平衡运动部件的重力、Z向运动部件的摩擦力，补偿工件的加工变形；浮动装夹装置开始运动瞬间Z向运动部件间存在静摩擦力，气缸需提供较大的支撑力F1使运动机构开启运动模式，浮动过程中气缸提供与运动部件重力及Z向运动部件间动摩擦力等大的力F2。3.根据权利要求2所述的浮动装夹装置，其特征是：气缸不同阶段提供的支撑力F1及F2，将浮动装夹装置固定于机床工作台，装夹装置处于浮动状态且气缸不提供支撑力，拉力计上端连接机床主轴下端连接浮动装夹装置，机床主轴沿Z轴方向移动，装夹装置浮动瞬间拉力计示数为F1，浮动过程中拉力计示数为F2。4.根据权利要求1所述的浮动装夹装置，其特征是：不同方向布置机械机构，抱紧运动部件实现装夹装置任意姿态的锁紧，为工件提供有效约束保证加工系统的稳定性。5.根据权利要求1所述的浮动装夹装置，其特征是：所述的平直滚珠导轨包括Y向平直滚珠导轨（7）和X向平直滚珠导轨（13），X向平直滚珠导轨（13）安装在Y向滑块（14）上，Y向平直滚珠导轨（7）安装在升降块（15）上，升降块（15）安装在气缸（11）上，气缸（11）固定安装在底座（12）上；所述的X向平直滚珠导轨（13）上安装有X向转动下滑块（17），X向转动下滑块（17）上设有X向转动弧形滚珠导轨（4），X向转动上滑块（18）安装在X向转动弧形滚珠导轨（4）上，X向转动上滑块（18）的下部连接有抱紧块（20），抱紧块（20）插入第一机械锁紧机构（5）中，第一机械锁紧机构（5）固定在X向转动下滑块（17）上；X向转动上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，刘长青，李德华，赵智伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：