[发明专利]锥形薄壁回转件内外壁面激光加工夹具及装夹方法

说明书

本发明锥形薄壁回转件内外壁面激光加工夹具及装夹方法属于机械加工夹具领域，涉及一种用于锥形薄壁回转件内外壁面激光加工专用夹具和装夹方法。该夹具由座体支撑部件、翻转部件和定位夹紧部件组成。装夹方法采用特制的加工夹具进行装夹，利用专用夹具中的三个固定的具有精确相互位置关系的定位夹紧部件实现锥形薄壁回转件的定位和夹紧，并通过特制的带键槽阶梯心轴与挡销配合实现工件翻转前后的定位，实现锥形薄壁回转件在一次安装的条件下完成内外壁面位置对应图案的高精度激光加工。该夹具能在尽可能小变形的基础上有效保证锥形薄壁回转体工件的定位与夹紧，夹具整体结构简单，性能可靠，操作方便，加工精度好。

技术领域

本发明属于机械加工夹具领域，涉及一种用于锥形薄壁回转件内外壁面激光加工专用夹具及装夹方法。

背景技术

高性能天线是航空航天领域的关键器件。该类天线通常为内外壁面均有金属覆层的锥形薄壁回转件，通过激光加工形成具有高精度复杂几何特征的天线带线。为满足飞行器的性能提升需求，要求天线内外壁面的图案具有严格的相对位置对应关系。目前广泛采用五轴联动的数控加工设备加工该类天线，然而受到工作台运动范围的限制和装夹方式的制约，需要两次装夹才能分别完成该类天线内外壁面带线图案的激光加工，致使天线内外壁面图案的精确位置对应关系难以保证。此外，为避免夹具对激光束的干涉，定位基准应选择在不需要加工的工件开口处，该位置由于锥形薄壁件本身存在的低刚度特性极易产生不规则的装夹变形。因此，需要设计结构合理、操作简单、准确可靠的专用夹具，保证锥形薄壁回转工件能在一次装夹下完成内外壁面位置对应图案的高精度激光加工，并尽可能避免装夹变形问题，这对提高该类天线的加工质量和提升飞行器的服役性能具有重要的实际应用意义。

专利公开号为CN109514305B，发明人为张宁等的发明专利“锥形薄壁回转件测量加工一体化装夹装置”，采用辅定位元件与可灵活滑动的定位夹紧部件配合定位夹紧工件，利用工作台的旋转带动夹具实现工件内外表面加工，但这种装夹方法因激光与夹具的干涉而无法实现工件外表面靠近底座一侧部分壁面的加工，因而不能很好地解决锥形薄壁回转体零件内外壁面的加工问题。专利公开号为CN104990322A，发明人为曾钦伦的发明专利“用于薄壁工件的机床夹具”，采用水溶液凝结的方式将工件夹紧，减少薄壁工件变形情况，但却无法在一次装夹的条件下实现锥形薄壁回转工件内外表面加工。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，针对锥形薄壁回转件在一次安装下激光加工内外表面位置对应图案的问题，发明了一种用于锥形薄壁回转件内外壁面激光加工精密专用夹具和装夹方法。该夹具由座体支撑部件、翻转部件和定位夹紧部件组成，通过定位夹紧部件，对工件进行完全定位和可靠夹紧，加工锥形薄壁回转件的内壁。通过由圆环座、安装板、定位板翻转部件、夹紧部件、滑块和特制定位销及螺栓等部件，对工件先进行内壁面加工。再对工件进行翻转后，进行精密定位和可靠夹紧，加工锥形薄壁回转件的外壁面。避免因二次装夹影响加工精度，也极大程度地降低了装夹变形。该夹具可在双轴数控转台上对工件进行精确定位和可靠装夹，实现锥形薄壁回转件内外壁面对应图案的高精度激光加工。

本发明采取的技术方案是一种锥形薄壁回转件内外壁面激光加工夹具，其特征在于，该夹具由座体支撑部件、翻转部件和定位夹紧部件三部分组成；