一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具制造技术

本发明专利技术属于切削加工领域，具体为一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具。3D打印件具有一体打印的基座，基座整体呈圆柱形，上表面设有台阶，台阶平行于选定零件加工坐标系的X轴；夹具包括：法兰连接盘：法兰连接盘的直径根据回转工作台直径确定，法兰连接盘设置在回转工作台上，法兰连接盘与回转工作台之间设置有定位机构Ⅰ；三爪卡盘：用于夹持基座，三爪卡盘设置在法兰连接盘上，三爪卡盘与法兰连接盘之间设置有定位机构Ⅱ。本申请通过法兰盘将三爪卡盘固定在五轴机床工作台上，利用三爪卡夹紧3D打印件基座，通过调整五轴机床回转工作台角度，并利用五轴机床定位3D打印零件最高点，通过一次装夹、一个方向对刀即可实现快速定位。

A Location Fixture for Five-Axis Cutting of 3D Printed Parts

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具
本专利技术属于切削加工领域，具体为一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具。
技术介绍
薄壁类零件在航空航天领域有着广泛的应用，传统的加工方法通过锻造产生毛坯，然后利用加工中心，根据零件模型进行切削加工，切削加工时需要去除大量的材料，材料浪费严重，切削刀具、冷却液消耗大，导致加工效率低，成本高。3D打印(增材制造)作为一种新型的快速成形方法，利用零件模型直接成形出零件形状，能够成形出复杂结构零件，在航空航天薄壁件的小批量的成形有着巨大的优势。但3D打印出的零件的表面质量和成形精度较低，无法直接使用，需要进行后续切削加工。3D打印件的形状较为复杂，一般都需要在五轴加工中心上进行切削加工。但是由于其结构特征复杂，很难在切削加工前根据3D打印零件结构对其坐标进行准确定位。
技术实现思路
本专利技术提供的一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具，通过设置带有台阶的零件基座以及法兰盘等各定位机构，实现了3D打印零件的后续切削加工的快速装夹和精确定位的目的。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具，所述3D打印件具有一体打印的基座，所述基座整体呈圆柱形，上表面设有台阶，台阶平行于选定零件加工坐标系的X轴；所述夹具包括：法兰连接盘：法兰连接盘的直径根据回转工作台直径确定，法兰连接盘设置在回转工作台上，所述法兰连接盘与回转工作台之间设置有定位机构Ⅰ；三爪卡盘：用于夹持基座，三爪卡盘设置在法兰连接盘上，所述三爪卡盘与法兰连接盘之间设置有定位机构Ⅱ。进一步的，所述基座的直径比3D打印件的底面包络圆大1-2mm，高度为20-25mm；所述台阶高度为5-10mm，基座与零件3D打印成一体，切削加工后，利用线切割切除基座。进一步的，所述定位机构Ⅰ具体为：所述回转工作台中心设有内孔，法兰连接盘下部中心设有一圆环状的下凸台，下凸台的直径与内孔的直径相同；当法兰连接盘固定在回转工作台上时，下凸台插入回转工作台的内孔中，从而实现回转工作台和法兰连接盘的定位。进一步的，所述法兰连接盘的厚度为10-15mm，下凸台的壁厚为5-7mm，下凸台的高度为外径的1/4。进一步的，所述回转工作台圆周上均匀的设有放置T型螺栓的T型孔，法兰连接盘上设有位置与T型孔相对应的通孔，紧固螺栓穿过通孔与T型螺栓连接，从而将法兰连接盘固定在回转工作台上。进一步的，所述定位机构Ⅱ具体为：所述法兰连接盘上部中心设有一圆环状的上凸台，三爪卡盘底部中心设有凹槽，上凸台的直径与凹槽的直径相同；当三爪卡盘固定在法兰连接盘上时，上凸台插入三爪卡盘的凹槽中，从而实现法兰连接盘和三爪卡盘的定位。进一步的，所述上凸台的高度为3-5mm。进一步的，三爪卡盘周向均布有螺纹通孔，法兰连接盘上设有相对应的螺纹孔，连接螺钉穿过螺纹通孔和法兰连接盘的螺纹孔，从而将三爪卡盘固定在法兰连接盘上。进一步的，三爪卡盘侧面设有三爪卡盘拧紧用孔，通过三爪卡盘拧紧用孔对基座进行固定夹紧和放开夹持。本专利技术与现有技术相比，其显著优点如下：(1)通过法兰盘将三爪卡盘固定在五轴机床工作台上，利用三爪卡夹紧3D打印零件基座，通过调整五轴机床回转工作台角度，并利用五轴机床定位3D打印零件最高点，通过一次装夹、一个方向对刀即可实现快速定位。(2)3D打印零件基座与零件打印成一体，减小了设计其他夹具的成本，同时通过在基座上设有一台阶，方便了零件的定位，减小附加夹具带来的定位误差。(3)本专利技术结构简单，安装快捷，定位准确，可实现3D打印零件的五轴切削加工，具有较高的实用价值。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1本申请的夹具安装示意图。图2本申请法兰盘俯视图。图3本申请法兰盘正视图。图4本申请3D打印件基座俯视图。图5本申请3D打印件基座正视图。1-回转工作台，2-法兰连接盘，3-三爪卡盘，4-3D打印件，5-T型螺母，6-紧固螺栓，7-三爪卡盘拧紧用孔，8-连接螺钉，9-基座，10-上凸台，11-下凸台，12-台阶。具体实施方式如图1-5所示，一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具包括：法兰连接盘2、三爪卡盘3、3D打印件4、连接螺钉8、紧固螺栓6、T型螺母5。所述的法兰连接盘2通过紧固螺栓6和T型螺母5固定在五轴机床的回转工作台1上；所述的三爪卡盘3型号为CHANDOXSK-5，通过连接螺钉8与法兰连接盘2连接；所述3D打印件4通过三爪卡盘3夹紧，通过其基座9上的台阶12和零件最高点进行定位。所述的法兰连接盘2底面有一空心圆台，与五轴回转台中心孔进行配合定位，靠近外圆有三个均匀分布的通孔，通过紧固螺栓6与T型螺母5实现与回转工作台1的紧密配合，靠近上方凸台有三个均匀分布的螺纹通孔，通过连接螺钉8实现与三爪卡盘3的紧密配合。法兰连接盘2直径根据回转工作台1直径大小确定，直径与回转工作台1大小相同或稍小，厚度为10-15mm；底面有一空心凸台，凸台外径等于回转工作台1中心内孔，内径比外径小5-7mm，高度为外径大小的1/4；上表面有一凸台，直径为三爪卡盘底面凹槽大小，高度3-5mm；根据三爪卡盘3螺纹通孔位置在其上表面均布对应的螺纹通孔；螺纹通孔与法兰连接盘外圆间有3个均布的直径10mm的通孔；3D打印件基座9为一圆柱，根据零件大小确定直径，直径比零件底面包络圆大1-2mm，高度为20-25mm；与选定零件加工坐标系X轴平行的方向有一台阶12，台阶12高度5-10mm，距离基座外径5-10mm，基座与零件3D打印成一体，切削加工后，利用线切割切除。本专利技术提供了一种适用于五轴加工中心零件快速定位装夹的方法，用于将3D打印零件快速精准地安装在五轴加工中心上，实现装夹定位。法兰连接盘2、三爪卡盘3、3D打印件4装配示意图如图1所示，本适用于五轴加工中心的快速装夹结构由法兰连接盘2、T型螺母5、紧定螺栓6、三爪卡盘3、连接螺钉8、3D打印件4组成。所述的连接法兰盘2俯视图如图2所示，正视图如图3所示，法兰盘下方的空心凸台为定位用凸台，与回转工作台1的中心孔配对，通过靠外径处轮廓圆上的三个通孔，利用放入回转工作台1中的T型螺母5和紧固螺栓6实现与回转工作连接。法兰连接盘2上方凸台用于三爪卡盘3定位，靠近上方凸台轮廓圆上三个螺纹通孔用于连接三爪卡盘3。所述的三爪卡盘3型号为CHANDOXSK-5，通过法兰盘上表面凸台定位，用连接螺钉8进行固定安装。所述的3D打印件俯视图如图4所示，正视图如图5所示，通过三爪卡盘3上的三爪卡盘拧紧用孔7进行固定夹紧。本实施例的安装固定方法如下：首先，利用法兰连接盘2上的空心下凸台11将法兰连接盘2中心定位在五轴加工中心回转工作台1中心孔中，将T型螺母5放入回转工作台1内T型槽中，用紧固螺栓6与T型螺母5配对将法兰连接盘2拧紧，使回转工作台1和法兰连接盘2两者接触面没有间隙；然后将三爪卡盘3安装在法兰连接盘2上的上凸台10上，用连接螺钉8拧入法兰连接盘2中螺纹通孔并拧紧；再将3D打印4放入三爪卡盘3内，通过三爪卡盘拧紧孔7夹紧，利用小型水平尺中观察气泡位置保证3D打印零件基座9顶面水平；最后调整机床回转工作台1的角度，通过杠杆千分表保证3D打印零件基座6上的台阶面在X方向坐标误差小于0.005mm，，利用3D打印零件4最高点进行对刀，定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具，其特征在于，所述3D打印件(4)具有一体打印的基座(9)，所述基座(9)整体呈圆柱形，上表面设有台阶(12)，台阶(12)平行于选定零件加工坐标系的X轴；所述夹具包括：法兰连接盘(2)：法兰连接盘(2)的直径根据回转工作台(1)直径确定，法兰连接盘(2)设置在回转工作台(1)上，所述法兰连接盘(2)与回转工作台(1)之间设置有定位机构Ⅰ；三爪卡盘(3)：用于夹持基座(9)，三爪卡盘(3)设置在法兰连接盘(2)上，所述三爪卡盘(3)与法兰连接盘(2)之间设置有定位机构Ⅱ。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印件五轴切削加工的定位夹具，其特征在于，所述3D打印件(4)具有一体打印的基座(9)，所述基座(9)整体呈圆柱形，上表面设有台阶(12)，台阶(12)平行于选定零件加工坐标系的X轴；所述夹具包括：法兰连接盘(2)：法兰连接盘(2)的直径根据回转工作台(1)直径确定，法兰连接盘(2)设置在回转工作台(1)上，所述法兰连接盘(2)与回转工作台(1)之间设置有定位机构Ⅰ；三爪卡盘(3)：用于夹持基座(9)，三爪卡盘(3)设置在法兰连接盘(2)上，所述三爪卡盘(3)与法兰连接盘(2)之间设置有定位机构Ⅱ。2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述基座(9)的直径比3D打印件的底面包络圆大1-2mm，高度为20-25mm；所述台阶(12)高度为5-10mm，基座(9)与零件3D打印成一体，切削加工后，利用线切割切除基座(9)。3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述定位机构Ⅰ具体为：所述回转工作台(1)中心设有内孔，法兰连接盘(2)下部中心设有一圆环状的下凸台(11)，下凸台(11)的直径与内孔的直径相同；当法兰连接盘(2)固定在回转工作台(1)上时，下凸台(11)插入回转工作台(1)的内孔中，从而实现回转工作台(1)和法兰连接盘(2)的定位。4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军堂，章波，汪振华，李曦，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32