一種用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型機(jī)床加工用精密夾具及其控制方法，尤其涉及一種用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具及其控制方法，屬于介/微觀跨尺度加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微小型零件加工過(guò)程中，其在機(jī)床間工序轉(zhuǎn)換時(shí)需要進(jìn)行頻繁的抓取，由于微小型零件的總體結(jié)構(gòu)尺寸細(xì)小，體積小，因而，容易丟失或損壞；并且由于其各功能表面小，重新定位夾緊不可靠，且容易變形，輕者造成加工精度走失，嚴(yán)重者將導(dǎo)致零件報(bào)廢。
[0003]特別是，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線形尺度小、加工工序多、精度要求高的精密微小型結(jié)構(gòu)件，用傳統(tǒng)的分散工序方法在多臺(tái)機(jī)床上、經(jīng)多次裝夾定位進(jìn)行加工，往往無(wú)法保證加工質(zhì)量，有的零部件加工合格率和加工效率都非常低。
[0004]只有通過(guò)減少裝夾次數(shù)，避免多次定位誤差的積累，提高加工精度，才能有效保證過(guò)程的高可靠性，實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。
[0005]而且，這樣還可以省去多次裝夾定位時(shí)間，縮短加工過(guò)程和各道工序之間的輔助時(shí)間、減少所使用的機(jī)床臺(tái)數(shù)、簡(jiǎn)化物料流，進(jìn)而大大縮短零件的加工成型用時(shí)，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性，減小機(jī)床設(shè)備的總占地面積，節(jié)省投資。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局合理，一次裝夾即可在復(fù)合機(jī)床上完成整個(gè)工件加工的精密夾具，其適用于微小型復(fù)雜薄壁零件的加工。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)厚度為0.1?0.5mm薄壁加工材料的有效吸固、定位和夾持；以及如何實(shí)現(xiàn)精密夾具的可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)執(zhí)行O?80mm的升降和O?270°的偏轉(zhuǎn)，并能根據(jù)需要懸停于任一空間、保持所需位姿的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具，其特征在于，包括底座、可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)和五個(gè)氣液阻尼缸；所述底座為一體式結(jié)構(gòu)，包括下粗上細(xì)的兩段，整體呈扁平的階梯軸形狀；
[0009]所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)為一圓形板；
[0010]所述底座與所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)一下一上相互平行設(shè)置，并通過(guò)上述五個(gè)氣液阻尼缸連接成一整體；
[0011]上述五個(gè)氣液阻尼缸中，一個(gè)為中心氣液阻尼缸，該中心氣液阻尼缸的中軸線與所述底座和所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的圓心之間的連線為同一直線；
[0012]上述五個(gè)氣液阻尼缸與所述底座和所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的連接方式為:所述中心氣液阻尼缸的下端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與所述底座形成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其上端通過(guò)一球頭銷(xiāo)與所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)形成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
[0013]另外四個(gè)氣液阻尼缸均為周邊氣液阻尼缸，各周邊氣液阻尼缸的上端與所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，四個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接的連接處均為上萬(wàn)向節(jié)，該四個(gè)上萬(wàn)向節(jié)分別均布在所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的下表面邊緣內(nèi)側(cè)的同一圓周面上；
[0014]各周邊氣液阻尼缸的下端與所述底座成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，四個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接的連接處均為下萬(wàn)向節(jié)，該四個(gè)下萬(wàn)向節(jié)分別均布在所述底座的上表面邊緣內(nèi)側(cè)的同一圓周面上；
[0015]所述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的上表面的中心位置處設(shè)置有一真空吸盤(pán)；
[0016]在真空吸盤(pán)的外壁與可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的邊緣之間，在可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)的上表面上，沿徑向均布有四條滑軌；
[0017]上述四條滑軌中，每條滑軌內(nèi)均分別設(shè)置有一滑塊，各滑塊的上表面均分別設(shè)置有一豎立的沿豎直方向延伸的連接軸；在各連接軸的上端面均分別固定設(shè)置有一與連接軸垂直，并指向夾具的中軸線方向的壓緊板；
[0018]所述壓緊板與所述連接軸為一體式結(jié)構(gòu)，各壓緊板末端的下表面，均分別設(shè)置有一直角槽口，該直角槽口用于供放置在真空吸盤(pán)頂部的、待加工處理的微小型復(fù)雜薄壁零件的邊緣部位插入，以被夾持固定，其深度和長(zhǎng)度尺寸均與待加工處理的微小型復(fù)雜薄壁零件的厚度和大小尺寸相匹配；
[0019]在上述每條滑軌中，緊鄰真空吸盤(pán)，均分別設(shè)置有一電磁鐵，各電磁鐵的線圈均分別與外部電源連接，以產(chǎn)生電磁力，向下吸引各自上方對(duì)應(yīng)的壓緊板；
[0020]在上述待加工處理的微小型復(fù)雜薄壁零件與真空吸盤(pán)頂部表面之間，還粘貼有一層雙面膠薄膜。
[0021]優(yōu)選為，上述的用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具，其特征在于，還包括有若干數(shù)量的長(zhǎng)條狀墊片；
[0022]所述墊片根據(jù)需要插入所述滑塊與滑軌之間的間隙。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選，上述滑軌的兩側(cè)均分別開(kāi)設(shè)有長(zhǎng)條狀通孔；沿滑軌橫向上、在滑塊與電磁鐵之間，還設(shè)置有一定位螺栓。
[0024]進(jìn)一步優(yōu)選，上述底座的下段與上段連接處所形成的臺(tái)階上，從邊緣沿徑向均勻開(kāi)設(shè)有若干數(shù)量的條形通透定位孔；所述條形通透定位孔用于將整個(gè)精密夾具裝配到微制造平臺(tái)的底座上時(shí)進(jìn)行定位。
[0025]進(jìn)一步優(yōu)選，上述的用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具，其在將整個(gè)精密夾具裝配到微制造平臺(tái)的底座上時(shí)，所述底座與所述微制造平臺(tái)的底座之間還設(shè)置有一橡膠減震墊。
[0026]進(jìn)一步優(yōu)選，上述真空吸盤(pán)為自動(dòng)數(shù)值控制真空吸盤(pán)。
[0027]進(jìn)一步優(yōu)選，上述的任一用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具，其還包括有外接的真空系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電磁微力壓緊系統(tǒng)和視覺(jué)成像系統(tǒng)；其中:
[0028](I)、所述真空系統(tǒng)的末端設(shè)置有一第三空氣過(guò)濾器，該第三空氣過(guò)濾器通過(guò)管路與所述真空吸盤(pán)連接，在該第三空氣過(guò)濾器與真空吸盤(pán)之間還設(shè)置有一壓力表；
[0029]所述液壓系統(tǒng)分別與五個(gè)氣液阻尼液缸連接，以驅(qū)動(dòng)各氣液阻尼缸的動(dòng)作執(zhí)行；
[0030]所述電磁系統(tǒng)分別與四個(gè)電磁鐵連接，以控制各電磁鐵的線圈電流大??；
[0031]所述視覺(jué)成像系統(tǒng)安裝在精密夾具的側(cè)上方位置處，以將整個(gè)精密夾具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同步成像，并將圖像信息傳送至外接的工控機(jī)，由工控機(jī)內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像處理軟件進(jìn)行圖像處理；
[0032]所述真空系統(tǒng)包括兩條相互并聯(lián)的控制回路，分別為第一回路和第二回路；
[0033]所述第一回路的末端與所述空氣過(guò)濾器連接，通過(guò)真空栗對(duì)真空吸盤(pán)抽真空，以產(chǎn)生吸附力；
[0034]所述第二回路的末端與所述空氣過(guò)濾器連接，用于將壓縮空氣送入真空吸盤(pán)，以使真空吸盤(pán)內(nèi)的真空狀態(tài)被破壞、恢復(fù)至正常大氣壓，以使真空吸盤(pán)所受吸附力變?yōu)榱悖?br>[0035]所述第一回路從末端至起始端的連接順序?yàn)?真空開(kāi)關(guān)和第一二位二通電磁閥，其中，第一二位二通電磁閥的一個(gè)端口與第一氣容連接，另一個(gè)端口與第一真空控制組件的進(jìn)氣端連接；上述第一真空控制組件由順次連接的第一空氣過(guò)濾器、第一減壓閥和第一氣壓表組成；上述第一真空控制組件的出氣端順次連接連有真空栗和第一真空發(fā)生器；
[0036]所述第二回路從末端至起始端的連接順序?yàn)?單向節(jié)流閥、第二二位二通電磁閥、第二真空控制組件和壓縮空氣氣源；
[0037]上述第二真空控制組件的出氣端與第二二位二通電磁閥連接，其進(jìn)氣端與壓縮空氣氣源連接；上述第二真空控制組件由順次連接的第二氣壓表、第二減壓閥、第二空氣過(guò)濾器和第三空氣過(guò)濾器組成；
[0038](2)、所述液壓系統(tǒng)包括液壓控制組件和氣動(dòng)控制組件；
[0039]所述液壓控制組件包括油杯、單向閥和節(jié)流閥；其中，節(jié)流閥與氣液阻尼缸的液壓缸的出油口連接，單向閥的出口端與氣液阻尼缸的液壓缸的進(jìn)油口連接；上述氣液阻尼缸的液壓缸與節(jié)流閥通過(guò)液壓油管連接，形成一液壓油閉路循環(huán)；
[0040]在豎直方向上，上述油杯的標(biāo)高高于所述氣液阻尼缸頂部的標(biāo)高；
[0041]所述氣動(dòng)控制組件包括第二壓縮空氣氣源和二位四通電磁換向閥；其中，二位四通電磁換向閥的出氣端口與氣液阻尼缸的氣缸的進(jìn)氣口連接，二位四通電磁換向閥的進(jìn)氣端口與氣液阻尼缸的氣缸的出氣口連接，形成一壓縮空氣閉路循環(huán)；
[0042](3)、所述電磁微力壓緊系統(tǒng)包括安裝在壓緊板下表面上的超薄壓電傳感器，該超薄壓電傳感器用于檢測(cè)待加工處理的微小型復(fù)雜薄壁零件所受電磁力的大??；
[0043](4)、所述視覺(jué)成像系統(tǒng)由物鏡、傳像束、傳光束、圖像采集卡和圖像處理軟件組成，并安裝在用于微小型復(fù)雜薄壁零件加工的精密夾具頂部的側(cè)上方。
[0044]上述技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，整個(gè)精密夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局緊湊、合理，可以充分滿(mǎn)足對(duì)厚度為0.1?0.5_薄壁加工材料的有效吸固、定位和夾持；并可以實(shí)現(xiàn)精密夾具的可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)執(zhí)行O?80mm的升降和O?270°的偏轉(zhuǎn)，并能根據(jù)需要懸停于任一空間、保持所需位姿，進(jìn)而充分滿(mǎn)足一次裝夾即可在復(fù)合機(jī)床上完成整個(gè)工件加工的精密夾具，其適用于微小型復(fù)雜薄壁零件的加工的技術(shù)要求。
[0045]為更好地理解上述技術(shù)效果，現(xiàn)簡(jiǎn)要分析與說(shuō)明如下:
[0046]1、上述技術(shù)方案中，雙面膠薄膜、小型自動(dòng)數(shù)值控制真空吸盤(pán)(CNC真空吸盤(pán))與真空系統(tǒng)系列技術(shù)手段的采用，可以有效保證待加工處理的薄壁零件的可靠吸固與定位；夾緊板與電磁鐵的配合，可以保證待加工處理的薄壁零件的正上方表面的壓緊和側(cè)表面的擠緊定位。
[0047]2、上述技術(shù)方案中，通過(guò)上下兩端均分別采用萬(wàn)向節(jié)連接的四個(gè)周邊氣液阻尼缸和一個(gè)下端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與底座形成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上端通過(guò)一球頭銷(xiāo)與上述可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)形成可轉(zhuǎn)動(dòng)連接的中心氣液阻尼缸，可以實(shí)現(xiàn)可升降偏轉(zhuǎn)平臺(tái)根據(jù)薄壁零件的加工處理需要，進(jìn)行O?80mm的升降和O?270°的偏轉(zhuǎn)，并能根據(jù)需要懸停于任一空間