工件保持装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及工件保持装置及方法，并具体地提供了一种用于将工件定位在加工设备上的工件保持装置，包括：牺牲性支撑件，其用于支撑工件；工件保持层，其由施加在牺牲性支撑件上的可固化材料形成，固化完成后工件保持层将工件固定在牺牲性支撑件上的预定位置，在工件的加工期间牺牲性支撑件和工件保持层允许被加工设备的切割头破坏；可固化材料收集器，其设置在牺牲性支撑件的下方，用于收集在施加可固化材料期间、可固化材料的固化期间和/或工件的加工期间脱离牺牲性支撑件的可固化材料；固化处理单元，其包括控制器和固化速率调节器，控制器控制固化速率调节器通过改变至少一个影响固化的因素来调节可固化材料的固化速率；以及承托组件，其用于支撑牺牲性支撑件、可固化材料收集器和固化处理单元，承托组件构造成可移除地安装到加工设备上。移除地安装到加工设备上。移除地安装到加工设备上。

【技术实现步骤摘要】
工件保持装置及方法


[0001]本申请涉及工件加工，特别涉及用于将工件定位在加工设备上的装置和方法，尤其是涉及一种基于固化硅橡胶的用于铣床的工件保持装置及方法。

技术介绍

[0002]铣床是一种用途广泛的机床。以铣刀作为刀具加工工件表面，其加工方法又可以叫做铣削。铣削时，工件装在工作台上或分度头等附件上，通常铣刀以旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。通过使用具有高速旋转的尖齿的铣刀逐步地从工件上去除材料，并借助于工件的进给，以系统的方式在工件上相对地移动铣刀，可以切掉工件中不需要的材料并将工件转换为所需的造型。除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，铣床还能加工比较复杂的型面。
[0003]铣削这一方法通常被认为是减法制造，即在原料块上连续切掉不需要的部分，直到剩下所需的三维形状。铣削几乎可以在任何材料上进行，例如铝、铜、钢、黄铜、钛、木材、泡沫、玻璃纤维以及诸如聚丙烯和丙烯酸的塑料。传统铣床是手动操作的。但是现代铣床通常是计算机控制的，被称为CNC（计算机数控）铣床。这些机器的切割路径在计算机文件中指定，并通过计算机程序控制。铣削对于快速成型非常有用，因为产品设计师可以在设计和开发阶段非常快速且廉价地生产其创作的原型而无需花费诸如注塑等大规模制造技术的成本。除了快速制作原型外，铣削还可以用于制造最终产品，其减法制造的特性特别适合木材等不是很硬的材料。
[0004]在铣削过程中，需要将工件临时固定到铣床工作台上，该步骤称为工件保持。当铣刀旋转并切入工件时，它会在材料上施加很大的力。如果工件没有被很好地固定在铣床工作台上，则很可能会意外地导致工件向铣床外飞出。这很可能会损坏工件，甚至损害铣床操作人员的身体健康。以下描述几种用于保持工件的传统方式，但这些方式或多或少地都存在一些问题：垂直夹具垂直夹具通过在工件顶部垂直施加压力来工作。将工件向下压，可以增加工件与铣床工作台之间的摩擦力，并借助该摩擦力来防止工件移动。垂直夹具自身可以通过多种方式（例如螺钉和其他夹具）固定在铣床工作台上。垂直夹具的一个主要缺点是夹具本身需要占据工件上方的空间，因此将妨碍旋转刀具的运动，在实际加工中会限制刀具的加工区域。同时，工作台如需要进给运动，则夹具也需同步运动，这使得结构变得更加复杂。此外，如果需要从原始材料中完全切出一部分工件，则最终这部分工件将与原始材料分离。由于垂直夹具仅在原始材料上施加压力，未必能够在最终的分离部分上施加压力，因此分离的部分可能会相对于旋转刀具产生移位，这会损坏工件甚至损害操作人员的身体健康。
[0005]水平夹具水平夹具是作用力在水平方向上的夹具，其通过在工件的侧面水平施加压力，从而借助其产生的摩擦力来防止工件移动。水平夹具自身可以通过多种方式（例如螺钉和其
他夹具）固定在铣床工作台上。由于水平夹具与工件接触的部位在工件的侧面，因此与垂直夹具相比，铣刀的加工区域更大。但是，如果需要水平切割工件直至超过材料的边缘，则旋转刀具也可能会与水平夹具本身接触。这会损坏夹具和旋转刀具，并使机器的操作人员身患危险。与使用垂直夹具类似，如果需要从原始材料中完全切出工件以形成最终形状，则最终将其与原始材料分离。由于水平夹具仅在原始材料上施加力，未必在最终分离的物体上施加力，因此分离的部分可能会相对于旋转刀具移位。这也会损坏工件且损害操作人员的身体健康。
[0006]磁力夹具磁力夹具使用永磁铁或电磁铁在工件上施加磁力。磁力夹具放置在铣床工作台的顶部和工件底部之间，磁力将工件拉下，表面之间产生的摩擦力可防止工件意外移动。 磁力夹具本身可以使用多种方法（例如螺钉和其他夹具）固定在铣床工作台上。与垂直夹具和水平夹具不同，磁力夹具具有固定被切割出的工件的能力。然而，磁力夹具的一个主要缺点是它们仅适用于由磁性材料（例如某些金属）制成的工件。
[0007]真空工作台真空工作台是放置在铣床工作台顶部和工件底部之间的设备。真空工作台本身可以使用多种方法（例如螺钉和其他夹具）固定在铣床工作台上。真空工作台所接触的工件的表面是多孔的，孔通向内部真空室。真空泵用于抽出真空室内的空气并使真空室保持低于大气压。真空室与外界空气之间的压力差将工件固定在适当的位置。环境中的气压向工件施加向下的力，从而增加工件与真空台表面之间的摩擦力，该摩擦能够防止工件的意外移动。真空工作台的一个主要缺点是施加在工件上的压力与工件的表面积成正比。对于较小的工件，该压力可能不足以将工件牢固定位。同样，如果需要从原始材料中完全切割出工件以形成其最终形状，则最终切割出的工件将与原始材料分离。这种分离可能导致空气泄漏回到真空室中，破坏外部空气和真空室之间的气压差。这导致施加在工件上用于防止其意外移动的压力消失。此外，真空工作台往往很昂贵。当真空泵将空气从真空室中排出时，还会产生大量可感知的噪音。
[0008]粘合剂任何类型的粘合剂都可用于工件保持，暂时将工件粘接到铣床工作台上以将其固定就位。使用粘合剂固定的优点是能够保持被切割出的工件。但其缺点是并非所有情况下都能容易地将完成切割的工件从平台上移除，工件和工作台上可能残留有粘合剂，需要额外的清理步骤。此外，如果需要从原始材料中完全切出工件，则旋转刀具可能会与粘合剂接触。由于旋转刀具在切割工件时进行高速旋转，因此切削摩擦所产生的热量可能会使粘合剂熔化并粘在旋转刀具上，最终损坏刀具。
[0009]双面胶带双面胶带的工作方式与粘合剂类似，两者的缺点亦类似，包括残留在工件以及旋转刀具上的胶带。
[0010]背对背单面纸胶带这种方法将单面纸胶带粘贴在铣床工作台的顶部以及工件的底部，然后将来自工件底部的纸胶带粘接来自铣床工作台的顶部的纸胶带。该方法优于仅使用粘合剂或双面胶带，因为单面纸胶带通常更容易从工件和工作台上去除而不会留下残留物。但是，如果需要
垂直切穿整个工件，则旋转刀具仍会与纸胶带以及其间的胶水接触。由于摩擦产生的热量，粘合剂可能熔化并粘在切割工具上，导致损坏旋转刀具。
[0011]桥接件和凸耳桥接件和凸耳是小型的设计特征，不会从原始材料上切下，因此在铣削过程中通常不会离开工件。该方法可以与上述其他工件夹持固定方法结合使用，以防止工件在铣削操作过程中发生分离和移动。铣削工作完成后，将桥接件从凸耳中手动断开即可。采用这一方法的缺点是需要后续加工以磨掉凸耳，这增加了工艺步骤和成本。

技术实现思路

[0012]为了解决上述问题或至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于将工件定位在加工设备上的工件保持装置，包括：牺牲性支撑件，其用于支撑所述工件；工件保持层，其由施加在所述牺牲性支撑件上的可固化材料形成，固化完成后所述工件保持层将所述工件固定在所述牺牲性支撑件上的预定位置，在所述工件的加工期间所述牺牲性支撑件和所述工件保持层允许被所述加工设备的切割头破坏；可固化材料收集器，其设置在所述牺牲性支撑件的下方，用于收集在施加所述可固化材料期间、所述可固化材料的固化期间和/或所述工件的加工期间脱离所述牺牲性支撑件的可固化材料；固化处理单元，其包括控制器和固化速率调节器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件保持装置，所述工件保持装置用于将工件定位在加工设备上，其特征在于，所述工件保持装置包括：牺牲性支撑件，其用于支撑所述工件；工件保持层，其由施加在所述牺牲性支撑件上的可固化材料形成，固化完成后所述工件保持层将所述工件固定在所述牺牲性支撑件上的预定位置，在所述工件的加工期间所述牺牲性支撑件和所述工件保持层允许被所述加工设备的切割头破坏；可固化材料收集器，其设置在所述牺牲性支撑件的下方，用于收集在施加所述可固化材料期间、所述可固化材料的固化期间和/或所述工件的加工期间脱离所述牺牲性支撑件的可固化材料；固化处理单元，其包括控制器和固化速率调节器，所述控制器控制所述固化速率调节器通过改变至少一个影响固化的因素来调节所述可固化材料的固化速率；以及承托组件，其用于支撑所述牺牲性支撑件、所述可固化材料收集器和所述固化处理单元，所述承托组件构造成可移除地安装到所述加工设备上。2.如权利要求1所述的工件保持装置，其特征在于，所述牺牲性支撑件呈板状且包括经由所述工件保持层与所述工件接触的平坦表面，所述平坦表面上形成至少一个贯穿所述牺牲性支撑件的通孔。3.如权利要求2所述的工件保持装置，其特征在于，所述平坦表面上形成多个通孔，所述多个通孔中的至少一个适于安装工件夹具。4.如权利要求1所述的工件保持装置，其特征在于，所述可固化材料在未固化时为黏性液体，且在固化后为具有弹性的固体，所述固体的熔点为1000摄氏度以上。5.如权利要求1所述的工件保持装置，其特征在于，所述可固化材料包括硅橡胶。6.如权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其特征在于，所述影响固化的因素包括温度，所述固化速率调节器包括加热垫，所述控制器控制所述加热垫通过改变固化温度来调节所述可固化材料的固化速率；所述加热垫紧贴所述可固化材料收集器，且所述可固化材料收集器由热导性材料制成；所述加工设备为铣床。7.如权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其特征在于，所述影响固化的因素包括紫外线，所述固化速率调节器包括紫外光源，所述控制器控制所述紫外光源通过改变紫外线照射参数来调节所述可固化材料的固化速率；所述紫外光源位于所述可固化材料收集器的下方，且所述可固化材料收集器由紫外线可透过材料制成；所述紫外线可透过材料包括聚甲基丙烯酸甲酯；所述加工设备为铣床。8.如权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其特征在于，所述固化处理单元还包括温度传感器和紫外线传感器中的至少一个，所述控制器根据所述温度传感器和/或紫外线传感器测得的数据控制所述固化速率调节器的操作；所述固化处理单元还包括显示界面和用户输入界面，所述显示界面用于显示当前温度、目标温度、当前紫外线参数、目标紫外线参数中的至少一个，所述用户输入界面允许用
户设定目标温度和目标紫外线参数中的至少一个；所述加工设备为铣床。9.如权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其特征在于，所述固化处理单元还包括固化传感器，其与所述控制器通信连接，当所述固化传感器监测到所述可固化材料完成固化后，向所述控制器发送固化完成信号；所述固化传感器通过光学测量判断所述可固化材料是否完成固化；所述加工设备为铣床。10.如权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其特征在于，还包括热绝缘件，其设置于所述固化处理单元与所述承托组件之间；所述可固化材料收集器是收集盘，所述牺牲性支撑件通过压配合紧固到所述收集盘上，所述收集盘和所述固化速率调节器均压配合到所述热绝缘件上；所述承托组件包括托盘和底座，所述托盘保持所述热绝缘件，所述底座构造成可移除地安装到所述加工设备上；所述底座与所述托盘在彼此对准的位置设置磁体，所述底座与所述托盘之间的固定连接通过所述磁体的吸引实现；所述磁体是可编程磁化磁体，其位于所述底座与所述托盘的边缘或角部；所述加工设备为铣床。11.一种工件保持的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：严沛熙，苏乐欣，
申请(专利权)人：严沛熙，
类型：发明
国别省市：