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申请/专利权人：金华市技师学院(金华市工业干部学校、金华工业职工中等专业学校)

摘要：本发明提供了一种三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具及加工方法，包括机床固定底座、ZY面旋转座、通用的圆盘卡爪和绕圆盘卡爪轴心旋转的C轴旋转座，ZY面旋转座能在ZY面旋转，C轴旋转座能绕圆盘卡爪中心旋转，在圆盘卡爪上设有中心拾取器，可将三维软件中定位与现实定位完全重合，确定加工原点后就能直接加工，减少了编程中繁琐的角度转换过程。

主权项：1.三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，包括机床固定底座、ZY面旋转座、通用的圆盘卡爪和绕圆盘卡爪轴心旋转的C轴旋转座，所述ZY面旋转座连接在机床固定底座上，机床固定底座设有螺旋传动机构带动ZY面旋转座在ZY面旋转，所述C轴旋转座设在ZY面旋转座上可自由旋转，并且在ZY面旋转座上设有顶紧螺丝顶在C轴旋转座上限制其转动，所述的圆盘卡爪连接在C轴旋转座上用螺丝将两者固定，其特征在于，机床固定底座和ZY面旋转座上设有ZY面的对应第一转角刻度，所述圆盘卡爪上设有第一基准面，ZY面旋转座上设有与第一基准面平行的第二基准面，C轴旋转座与该第二基准面之间设有对应的第二转角刻度，所述的圆盘卡爪上设有中心拾取器，ZY面旋转座旋转时通过中心拾取器寻找加工中心；所述的ZY面旋转座下底为一个弧形面，上方为第二基准面，所述的机床固定底座上设有弧形的底托与ZY面旋转座的弧形面配合，所述螺旋传动机构包括蜗杆一，所述蜗杆一限制在机床固定底座内旋转，蜗杆一设有外露的扭转部一，所述的ZY面旋转座沿着弧形面设有局部的蜗轮齿，该蜗轮齿与蜗杆一啮合，ZY面旋转座与机床固定底座之间还设有锁止部；所述的锁止部包括沿着ZY面旋转座弧形面开设的两道弧形槽，弧形槽的截面为T字形，设有T形锁止块嵌在弧形槽内，T形锁止块上表面为弧形，T形锁止块下方连接顶升柱，在T形锁止块和顶升柱自然悬挂时，T形锁止块与弧形槽处于松放状态，所述的顶升柱上设有圆孔，所述的机床固定底座上设有顶针，该顶针与机床固定底座螺纹连接，顶针的前端为锥形，顶针与顶升柱十字交叉摆设，顶针的前端插入顶升柱的圆孔中，随着顶针的深入使圆孔的中心向上抬升，同时使T形锁止块上表面与弧形槽表面接触发生摩擦锁紧；所述C轴旋转座下方设有蜗轮，ZY面旋转座上设有蜗杆二，所述蜗杆二限制在ZY面旋转座内旋转，蜗杆二设有外露的扭转部二，所述蜗杆二带动蜗轮和C轴旋转座转动；所述的中心拾取器包括一根直杆，直杆的顶部设有基准球，所述的直杆底部压在圆盘卡爪表面上，圆盘卡爪将直杆夹在各卡爪的中心，所述的直杆与圆盘卡爪可分离拆卸；所述第一转角刻度和第二转角刻度都具有分度差。

全文数据：三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具及加工方法技术领域[0001]本发明涉及数控加工领域，特别是一种三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具及加工方法。背景技术[0002]目前，三轴数控铣床上斜孔的加工特别难操作，因为三轴数控铣床只能上下移动，它不像四轴、五轴的机床可以转向，三轴数控铣床的斜孔加工都依靠夹具完成。[0003]现有的弊端是:1、孔的位置精度难保证，钻头的对中精度完全依靠导向装置，会导致加工产品中心出现偏差。2、数控时需要转换各种角度的计算，新手尤其容易算错。3、对面孔或侧孔翻转后公差变大，很难达到工件的设计要求。[0004]再则，当采用不稳定的夹具时，切削整体晃动大，也同样会有较大的加工误差。发明内容[0005]本发明的目的是针对现有的上述问题，提供三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具及加工方法。[0006]本发明的目的可通过下列技术方案来实现：三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，包括机床固定底座、ZY面旋转座、通用的圆盘卡爪和绕圆盘卡爪轴心旋转的c轴旋转座，所述ZY面旋转座连接在机床固定底座上，机床固定底座设有螺旋传动机构带动ZY面旋转座在ZY面旋转，所述C轴旋转座设在ZY面旋转座上可自由旋转，并且在ZY面旋转座上设有顶紧螺丝顶在C轴旋转座上限制其转动，所述的圆盘卡爪连接在C轴旋转座上用螺丝将两者固定，其特征在于，机床固定底座和ZY面旋转座上设有ZY面的对应第一转角刻度，所述圆盘卡爪上设有第一基准面，ZY面旋转座上设有与第一基准面平行的第二基准面，C轴旋转座与该第二基准面之间设有对应的第二转角刻度，所述的圆盘卡爪上设有中心拾取器，ZY面旋转座旋转时通过中心拾取器寻找加工中心。[0007]所述的ZY面旋转座下底为一个弧形面，上方为第二基准面，所述的机床固定底座上设有弧形的底托与ZY面旋转座的弧形面配合，所述螺旋传动机构包括蜗杆一，所述蜗杆一限制在机床固定底座内旋转，蜗杆一设有外露的扭转部一，所述的ZY面旋转座沿着弧形面设有局部的涡轮齿，该涡轮齿与蜗杆一啮合，ZY面旋转座与机床固定底座之间还设有锁止部。[0008]所述的锁止部包括沿着ZY面旋转座弧形面开设的两道弧形槽，弧形槽的截面为T字形，设有T形锁止块嵌在弧形槽内，T形锁止块上表面为弧形，T形锁止块下方连接顶升柱，在T形锁止块和顶升柱自然悬挂时，T形锁止块与弧形槽处于松放状态，所述的顶升柱上设有圆孔，所述的机床固定底座上设有顶针，该顶针与机床固定底座螺纹连接，顶针的前端为锥形，顶针与顶升柱十字交叉摆设，顶针的前端插入顶升柱的圆孔中，随着顶针的深入使圆孔的中心向上抬升，同时使T形锁止块上表面与弧形槽表面接触发生摩擦锁紧。[0009]所述的机床固定底座上设有定位槽，顶升柱与定位槽直径配合。[0010]所述的c轴旋转座下方设有涡轮，ZY面旋转座上设有蜗杆二，所述蜗杆二限制在ZY面旋转座内旋转，蜗杆二设有外露的扭转部二，所述蜗杆二带动涡轮和C轴旋转座转动。[0011]所述的中心拾取器包括一根直杆，直杆的顶部设有基准球，所述的直杆底部压在圆盘卡爪表面上，圆盘卡爪将直杆夹在各卡爪的中心，所述的直杆与圆盘卡爪可分离拆卸。[0012]所述第一转角刻度和第二转角刻度都具有分度差。[0013]—种三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具的加工方法:其特征在于，它包括以下步骤：[00M]S1，在三维软件中创建基准面和水平面，在基准面上创建三维模型，确定加工孔槽的角度，然后转动基准面和三维模型，将孔槽的中心线与水平面垂直；[0015]S2,确定中心拾取器直杆的尺寸和基准球的半径设为M值，圆盘卡爪表面到第一基准面的的距离设为N值，将中心拾取器装到圆盘卡爪；[0016]S3,在三维软件中寻找三维模型装夹轴心，或直接在三维模型中确定轴心，该轴心与基准面垂直，将M-N值设为一条线的尺寸，该线与轴心重合，该线一端重合在基准面上，另一端的端点即为加工原点；[0017]S4，将机床固定底座固定在机床上，将中心拾取器夹在圆盘卡爪中心，中心拾取器的直杆底部压在圆盘卡爪表面，旋转ZY面旋转座，通过第一转角刻度来确定ZY面旋转座的旋转角度与孔槽的加工角度相等；[0018]S5，在机床刀头处更换寻边器，寻边器作用在中心拾取器基准球的表面，然后寻找到基准球的圆心坐标，将基准球的圆心坐标归零，即圆心坐标与加工原点重合；[0019]se，将寻边器取出，然后换夹工件，此时工件底部处在第一基准面上，工件的装夹角度、位置与加工原点均与三维模型重合；[0020]S7,将机床刀头换成合适尺寸，机床与三维软件连接后根据三维模型的切削余量和位置自动切削工件。[0021]ss，在第一个孔槽加工好之后，将C轴旋转座解锁然后相对ZY面旋转座旋转一个角度后锁定，然后继续切削工件，所述C轴旋转座的旋转角度由第二转角刻度确定。[0022]中心拾取器的基准球需要是高精度基准球。[0023]与现有技术相比，本发明对夹具进行了改进，首先，ZY面旋转座增加了两道T字的弧形槽，使其能增大X轴向的加工冲击抵抗力，整体夹具可灵活调节，工件可在ZY面自由选择，也能随B的调节工件与刀头的对应位置。作为本发明的另一特点是，取消了复杂的角度转换公式，采用了中心拾取器，将三维模型与现实工件完全重合，且能轻松的找到加工原点，因此三维模型中的切削位置与余量完全与现实对应。附图说明[0024]图1为本发明的结构示意图。[0025]图2为本发明的旋转示意图。[0026]图3为本发明的加工示意图。[0027]图4为本发明的机床固定底座示意图。[0028]图5为本发明的圆盘卡爪基准面示意图。[0029]图6为本发明的ZY面旋转座内部传动结构示意图。[0030]图7为本发明的C轴旋转座传动结构示意图。[0031]图8为本发明的T形锁止块上升锁止结构示意图。[0032]图中，1基准球;2直杆;3第一基准面;4螺丝;5圆盘卡爪;6弧形槽;7C轴旋转座;8第二转角刻度;9顶紧螺丝；1〇扭转部二;11机床固定底座；12第一转角刻度;13顶针；14ZY面旋转座；16扭转部一;17涡轮齿;18工件;19中心线;20孔槽;21水平面;22底托;23定位槽;24第二基准面;25蜗杆一;26顶升柱;27T形锁止块;28间隙；29圆盘卡爪表面;30蜗杆二;31涡轮；32圆孔。具体实施方式[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。[0034]图卜图3所示，本发明包括机床固定底座11、ZY面旋转座14、通用的圆盘卡爪5和绕圆盘卡爪5轴心旋转的C轴旋转座7。[0035]首先，ZY面旋转座14连接在机床固定底座11上，ZY面旋转座14下底为一个弧形面，机床固定底座11上设有弧形的底托22与ZY面旋转座14的弧形面配合，可以将ZY面旋转座14看做一个与量角器等同的弧形体。ZY面旋转座14可沿着弧形旋转。ZY面旋转座14和机床固定底座11上设有螺旋传动机构，包括蜗杆一25,所述蜗杆一25限制在机床固定底座11内旋转，蜗杆一25设有外露的扭转部一16,所述的ZY面旋转座14沿着弧形面设有局部的涡轮齿17,该涡轮齿17与蜗杆一25啮合，ZY面旋转座14与机床固定底座11之间还设有锁止部。锁止部包括沿着ZY面旋转座14弧形面开设的两道弧形槽6，弧形槽6的截面为T字形，设有T形锁止块27嵌在弧形槽6内，T形锁止块27上表面为弧形，T形锁止块27下方连接顶升柱26,在T形锁止块27和顶升柱26自然悬挂时，T形锁止块27与弧形槽6处于松放状态且具有间隙28，所述的顶升柱26上设有圆孔32,所述的机床固定底座11上设有顶针13,该顶针13与机床固定底座11螺纹连接，顶针13的前端为锥形，顶针13与顶升柱26十字交叉摆设，顶针13的前端插入顶升柱26的圆孔32中，机床固定底座11上设有定位槽23,顶升柱26与定位槽23直径配合。随着顶针13的深入使圆孔32的中心向上抬升，同时使T形锁止块27上表面与弧形槽6表面接触发生摩擦锁紧。[0036]ZY面旋转座14和机床固定底座11在ZY面设有第一转角刻度12,其原理如游标卡尺，两者之间设有分度差，能将旋转角度精确到0.02mm。旋转扭转部一16使ZY面旋转座14在ZY面转动。通过顶针13锁紧ZY面旋转座14。所述的T形锁止块27可以预防夹具受到铣刀在X方向的冲击，将ZY面旋转座14受到的冲击通过T形锁止块27和顶升柱26传递到机床固定底座11，以此减小夹具的X方向的晃动。[0037]然后，C轴旋转座7设在ZY面旋转座14上可自由旋转，并且在ZY面旋转座14上设有顶紧螺丝9顶在C轴旋转座7上限制其转动，所述的圆盘卡爪5连接在C轴旋转座7上用螺丝4将两者固定，C轴旋转座7下方设有涡轮31，ZY面旋转座14上设有蜗杆二30,所述蜗杆二30限制在ZY面旋转座14内旋转，蜗杆二30设有外露的扭转部二10,所述蜗杆二30带动涡轮31和C轴旋转座7转动，用扭转部二10调节C轴旋转座7的转动。[0038]所述圆盘卡爪5上设有第一基准面3,第一基准面3用来确定工件18的底面，ZY面旋转座14上设有与第一基准面3平行的第二基准面24，C轴旋转座7与该第二基准面24之间设有对应的第二转角刻度8,其原理如游标卡尺，两者之间设有分度差，能将旋转角度精确到U.U2mm〇[OO39]最后，圆盘卡爪5上设有中心拾取器，ZY面旋转座14旋转时通过中心拾取器寻找加工中心。所述的中心拾取器包括一根直杆2，直杆2的顶部设有基准球i，所述的直杆2底部压在圆盘卡爪表面29上，圆盘卡爪5将直杆2夹在各卡爪的中心，所述的直杆2与圆盘卡爪5可分离拆卸。中心拾取器的基准球1需要是高精度基准球i。[0040]、一种三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具的加工方法，其目的是使三轴数控铣床能达到类似五轴数控铣床加工的效果，从而为企业提高三轴数控铣床的收益和加工能力。[0041]它包括以下步骤：[0042]S1，在三维软件中创建基准面和水平面21，在基准面上创建三维模型，确定加工孔槽20的角度，然后转动基准面和三维模型，将孔槽20的中心线19与水平面21垂直；[0043]S2，确定^心拾取器直杆2的尺寸和基准球1的半径设为M值，圆盘卡爪表面29到第一基准面3的的距离设为N值，基准球1是用采用GCrl5材质制作而成，保证球度在0.003mm误差之内，基准球1与直杆2保证球相对轴全跳动不超过〇.〇〇6mm。[0044]S3,在三维软件中寻找三维模型装夹轴心，或直接在三维模型中确定轴心，该轴心与基准面垂直，将M-N值设为一条线的尺寸，该线与轴心重合，该线一端重合在基准面上，另一端的端点即为加工原点；[0045]S4，将机床固定底座11固定在机床上，将中心拾取器夹在圆盘卡爪5中心，中心拾取器的直杆2底部压在圆盘卡爪表面29,旋转ZY面旋转座14,通过第一转角刻度12来确定ZY面旋转座14的旋转角度与孔槽20的加工角度相等；[0046]S5，在机床刀头处更换寻边器，寻边器作用在中心拾取器基准球丨的表面，然后寻找到基准球1的圆心坐标，将基准球1的圆心坐标归零，即圆心坐标与加工原点重合；[0047]S6,将寻边器取出，然后换夹工件18,此时工件18底部处在第一基准面3上，工件18的装夹角度、位置与加工原点均与三维模型重合；[0048]S7,将机床刀头换成合适尺寸，机床与三维软件连接后根据三维模型的切削余量和位置自动切削工件18。[0049]S8,在第一个孔槽20加工好之后，将C轴旋转座7解锁然后相对ZY面旋转座14旋转一个角度后锁定，然后继续切削工件18,所述C轴旋转座7的旋转角度由第二转角刻度8确定。[0050]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

权利要求：1.三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，包括机床固定底座、ZY面旋转座、通用的圆盘卡爪和绕圆盘卡爪轴心旋转的C轴旋转座，所述ZY面旋转座连接在机床固定底座上，机床固定底座设有螺旋传动机构带动ZY面旋转座在ZY面旋转，所述C轴旋转座设在ZY面旋转座上可自由旋转，并且在ZY面旋转座上设有顶紧螺丝顶在C轴旋转座上限制其转动，所述的圆盘卡爪连接在C轴旋转座上用螺丝将两者固定，其特征在于，机床固定底座和ZY面旋转座上设有ZY面的对应第一转角刻度，所述圆盘卡爪上设有第一基准面，ZY面旋转座上设有与第一基准面平行的第二基准面，C轴旋转座与该第二基准面之间设有对应的第二转角刻度，所述的圆盘卡爪上设有中心拾取器，ZY面旋转座旋转时通过中心拾取器寻找加工中心。2.根据权利要求1所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述的ZY面旋转座下底为一个弧形面，上方为第二基准面，所述的机床固定底座上设有弧形的底托与ZY面旋转座的弧形面配合，所述螺旋传动机构包括蜗杆一，所述蜗杆一限制在机床固定底座内旋转，蜗杆一设有外露的扭转部一，所述的ZY面旋转座沿着弧形面设有局部的涡轮齿，该涡轮齿与蜗杆一啮合，ZY面旋转座与机床固定底座之间还设有锁止部。3.根据权利要求2所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述的锁止部包括沿着ZY面旋转座弧形面开设的两道弧形槽，弧形槽的截面为T字形，设有T形锁止块嵌在弧形槽内，T形锁止块上表面为弧形，T形锁止块下方连接顶升柱，在T形锁止块和顶升柱自然悬挂时，T形锁止块与弧形槽处于松放状态，所述的顶升柱上设有圆孔，所述的机床固定底座上设有顶针，该顶针与机床固定底座螺纹连接，顶针的前端为锥形，顶针与顶升柱十字交叉摆设，顶针的前端插入顶升柱的圆孔中，随着顶针的深入使圆孔的中心向上抬升，同时使T形锁止块上表面与弧形槽表面接触发生摩擦锁紧。4.根据权利要求3所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述的机床固定底座上设有定位槽，顶升柱与定位槽直径配合。5.根据权利要求2或3或4所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述的C轴旋转座下方设有涡轮，ZY面旋转座上设有蜗杆二，所述蜗杆二限制在ZY面旋转座内旋转，蜗杆二设有外露的扭转部二，所述蜗杆二带动涡轮和C轴旋转座转动。6.根据权利要求1或2或3或4所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述的中心拾取器包括一根直杆，直杆的顶部设有基准球，所述的直杆底部压在圆盘卡爪表面上，圆盘卡爪将直杆夹在各卡爪的中心，所述的直杆与圆盘卡爪可分离拆卸。7.根据权利要求1所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具，其特征在于，所述第一转角刻度和第二转角刻度都具有分度差。8.—种三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具的加工方法:其特征在于，它包括以下步骤：S1，在三维软件中创建基准面和水平面，在基准面上创建三维模型，确定加工孔槽的角度，然后转动基准面和三维模型，将孔槽的中心线与水平面垂直；S2,确定中心拾取器直杆的尺寸和基准球的半径设为M值，圆盘卡爪表面到第一基准面的的距离设为N值，将中心拾取器装到圆盘卡爪上；S3，在三维软件中寻找三维模型装夹轴心，或直接在三维模型中确定轴心，该轴心与基准面垂直，将M-N值设为一条线的尺寸，该线与轴心重合，该线一端重合在基准面上，另一端的端点即为加工原点；S4，将机床固定底座固定在机床上，将中心拾取器夹在圆盘卡爪中心，中心拾取器的直杆底部压在圆盘卡爪表面，旋转ZY面旋转座，通过第一转角刻度来确定ZY面旋转座的旋转角度与孔槽的加工角度相等；S5，在机床刀头处更换寻边器，寻边器作用在中心拾取器基准球的表面，然后寻找到基准球的圆心坐标，将基准球的圆心坐标归零，即圆心坐标与加工原点重合；S6，将寻边器取出，然后换夹工件，此时工件底部处在第一基准面上，工件的装夹角度、位置与加工原点均与三维模型重合；S7,将机床刀头换成合适尺寸，机床与三维软件连接后根据三维模型的切削余量和位置自动切削工件。9.根据权利要求8所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具的加工方法，其特征在于，包括步骤SS，在第一个孔槽加工好之后，将C轴旋转座解锁然后相对ZY面旋转座旋转一个角度后锁定，然后继续切削工件，所述C轴旋转座的旋转角度由第二转角刻度确定。10.根据权利要求8所述的三轴数控铣床万向加工辅助通用夹具的加工方法，其特征在于，中心拾取器的基准球需要是高精度基准球，球度在0.〇〇3mm误差之内。

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