本发明涉及产品装夹技术领域，特别是涉及一种工装治具及五轴cnc加工机床。
背景技术：
目前，随着国内制造业逐步升级，其中非常重要的一个环节就是生产设备的更新换代。在生产设备中，数控设备和自动化设备的更新换代更是重中之重。五轴数控机床为在世界工业体系中处于尖端阶层的数控加工设备，近几年国内也在不断的引进，非常多的高科技企业都有配置五轴数控机床。五轴数控机床通常配备有许多辅助配件，其中使用较多的便是工装治具。然而由于现有的工装治具结构设计简单，其每次与机床工作台的装拆过程中极难保证同心度，进而就会影响工具与机床工作台的同心度，造成工件加工精度低，同时影响五轴数控机床的精度。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种工装治具及五轴cnc加工机床，旨在解决现有技术无法保证同心度导致机床精度低和工件加工精度低的问题。
其技术方案如下：
一方面，本申请一种工装治具，其包括：
治具主体，所述治具主体设有装夹机构和第一定位连接部，所述装夹机构用于装夹固定工件并保证所述工件的轴心与所述治具主体的轴心同心；及
定位块，所述定位块设有第二定位连接部，所述第二定位连接部用于与所述第一定位连接部连接以保证所述治具主体的轴心与所述定位块的轴心同心；所述定位块还设有第三定位连接部，所述第三定位连接部用于与机床工作台上预设的第四定位连接部连接以保证所述定位块的轴心与所述机床工作台的轴心同心。
上述方案的工装治具应用装备于数控机床中，特别是装备在五轴cnc加工机床系统上，以保证工件、治具与机床工作台三者的同心度，进而确保数控机床精度与工件加工精度。具体而言，该工装治具由治具主体与定位块两部分构成，对工件进行装夹固定时，首先将定位块安装到机床工作台，此时可通过第三定位连接部与第四定位连接部连接来保证定位块的轴心与机床工作台的轴心同心；之后，将治具主体再安装到定位块上，此时可通过第一定位连接部与第二定位连接部连接而保证治具主体的轴心与定位块的轴心同心；最后将工件通过装夹机构固定到治具主体上而可保证工件的轴心与治具主体的轴心同心。至此，借助第一定位连接部至第四定位连接部相互组装连接以及装夹机构对工件的限位，可确保每次装夹作业时工件、治具主体、定位块与机床工作台四者的轴心均能够形成同心布置，不仅能够避免偏心影响机床工作台的自身精度，同时还能保证工件的加工精度。
下面对本申请的技术方案作进一步的说明：
在其中一个实施例中，所述第一定位连接部和所述第三定位连接部为凸柱，所述第二定位连接部和所述第四定位连接部为凹槽，所述凸柱插置于所述凹槽内；或者所述第一定位连接部和所述第三定位连接部为凹槽，所述第二定位连接部和所述第四定位连接部为凸柱，所述凸柱插置于所述凹槽内。
在其中一个实施例中，所述定位块还包括设置于所述第二定位连接部上的第一锁紧件，所述第一定位连接部设有与所述第一锁紧件对应的第一锁孔，所述第一锁紧件插置于所述第一锁孔内固定。
在其中一个实施例中，所述治具主体包括底座及与所述底座可拆卸连接的载板，所述底座设有所述第一定位连接部，所述载板设有所述装夹机构；且所述底座还设有第五定位连接部，所述载板还设有第六定位连接部，所述第五定位连接部用于与所述第六定位连接部连接以保证所述载板的轴心与所述底座的轴心同心。
在其中一个实施例中，所述第五定位连接部为凸柱，所述第六定位连接部为凹槽，所述凸柱插置于所述凹槽内；或者所述第五定位连接部为凹槽，所述第六定位连接部为凸柱，所述凸柱插置于所述凹槽内。
在其中一个实施例中，所述底座的外周壁凹设有压槽，所述压槽用于与所述机床工作台上预设的压码扣压连接。
在其中一个实施例中，所述装夹机构包括开设于所述底座上的第一通孔，以及开设有所述载板上并与所述第一通孔对应的第二锁孔，第二锁紧件穿过所述第一通孔后插置于所述第二锁孔内固定；所述第一通孔为长槽孔，所述长槽孔呈弧形设置。
在其中一个实施例中，所述装夹机构还包括开设于所述载板上的至少两个条形通孔，各所述条形通孔的孔径各不相同，且各所述条形通孔内分别插置有规格各不相同的第三锁紧件；各所述条形通孔朝向所述底座的孔端均内凹设置有避让台阶。
在其中一个实施例中，所述载板还设有用于连接固定所述载板与所述底座的连接孔；所述载板还设有便于起吊搬运的吊装孔。
此外，本申请还提供一种五轴cnc加工机床，其包括如上所述的工装治具。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所述的工装治具的装配结构示意图；
图2为本发明一实施例所述的工装治具、机床工作台与工件的爆炸结构示意图。
附图标记说明：
10、底座；11、第五定位连接部；12、压槽；13、第一通孔；20、载板；21、第二锁孔；22、条形通孔；23、连接孔；24、吊装孔；30、定位块；31、第二定位连接部；32、第三定位连接部；33、第一锁紧件；40、机床工作台；41、第四定位连接部；50、工件；60、压码，70、第二锁紧件。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
本申请实施例提供一种五轴cnc加工机床，即可以简单理解该五轴cnc加工机床为一台五轴数控机床，相较于普通的二轴、三轴数控机床而言，其加工刀具具备更高的移动自由度，可满足各种异形结构、复杂曲面等高精度高校加工。
该五轴数控机床包括床身，控制系统，动力系统，刀具系统和工装治具以及一些辅助配件构成。其中，控制系统用于编写程序并根据程序生成相应指令，进而控制动力系统和刀具系统自动协同工作。动力系统用于输出动力以使床身的机床工作台40移动或转动，以配合刀具系统完成孔、槽、螺纹等结构加工制成。工装治具用于装夹固定在机床工作台40上，并对待加工的工件50完成安装固定，以保证工件50被刀具系统可靠加工。工装治具直接决定着工件50的安装精度和牢固程度，是五轴数控机床能够安全、高效、高精度工作的重要影响因素。
如图1和图2所示，为本申请一实施例展示的工装治具，其包括：治具主体及定位块30。所述治具主体设有装夹机构和第一定位连接部，所述装夹机构用于装夹固定工件50并保证所述工件50的轴心与所述治具主体的轴心同心；所述定位块30设有第二定位连接部31，所述第二定位连接部31用于与所述第一定位连接部连接以保证所述治具主体的轴心与所述定位块30的轴心同心；所述定位块30还设有第三定位连接部32，所述第三定位连接部32用于与机床工作台40上预设的第四定位连接部41连接以保证所述定位块30的轴心与所述机床工作台40的轴心同心。
综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的工装治具应用装备于数控机床中，特别是装备在五轴cnc加工机床系统上，以保证工件50、治具与机床工作台40三者的同心度，进而确保数控机床精度与工件50加工精度。具体而言，该工装治具由治具主体与定位块30两部分构成，对工件50进行装夹固定时，首先将定位块30安装到机床工作台40，此时可通过第三定位连接部32与第四定位连接部41连接来保证定位块30的轴心与机床工作台40的轴心同心；之后，将治具主体再安装到定位块30上，此时可通过第一定位连接部与第二定位连接部31连接而保证治具主体的轴心与定位块30的轴心同心；最后将工件50通过装夹机构固定到治具主体上而可保证工件50的轴心与治具主体的轴心同心。至此，借助第一定位连接部至第四定位连接部41相互组装连接以及装夹机构对工件50的限位，可确保每次装夹作业时工件50、治具主体、定位块30与机床工作台40四者的轴心均能够形成同心布置，不仅能够避免偏心影响机床工作台40的自身精度，同时还能保证工件50的加工精度。
需要说明的是，为了从根本上解决可能存在的形变产生导致的机床本身精度地与工件50加工精度差的问题，上述的治具主体和定位块30较佳采用强度和刚度高的材料制成，例如可以是不锈钢、合金钢等。
在一些实施例中，所述治具主体包括底座10及与所述底座10可拆卸连接的载板20，所述底座10设有所述第一定位连接部，所述载板20设有所述装夹机构。由于载板20是可拆卸更换的，使得可根据不同尺寸、结构等特性的工件50灵活更换适合的载板20，提高工装治具的通用性。
在保证同心度的前提下，为了降低底座10与定位块30组装操作难度，提高加工效率，在一些实施例中，所述第一定位连接部为凸柱或凹槽的其中之一，所述第二定位连接部31为凸柱或凹槽的其中另一，所述凸柱插置于所述凹槽内。也即当第一定位连接部为凸柱时，第二定位连接部31为凹槽，或者当第一定位连接部为凹槽时，第二定位连接部31为凸柱；因而组装时采用凸柱插置于凹槽内的结构设计，可降低底座10与定位块30的组装操作难度，减轻工人劳动强度，提高作业效率与质量。较佳的，本实施例中，底座10上设计有凹槽，定位块30上设计有凸柱。凸柱为圆柱体，相应的凹槽也为圆形，凹槽的直径与凸柱的直径适配，以避免组装后存在过大装配缝隙造成轴心偏置，底座10容易在震动或受力下发生偏摆或脱落，导致加工无法正常进行。同时将凸柱和凹槽均设计为圆形结构，更易于把控组装后的同心度。此外，为了使凸柱更容易插入凹槽内，凸柱的顶端设计有类型倒角或圆角等导入结构。
同理，为了使定位块30与机床工作台40更易于组装连接，在一些实施例中，所述第三定位连接部32为凸柱或凹槽的其中之一，所述第四定位连接部41为凸柱或凹槽的其中另一，所述凸柱插置于所述凹槽内。也即当第三定位连接部32为凸柱时，第四定位连接部41为凹槽，或者当第三定位连接部32为凹槽时，第四定位连接部41为凸柱；因而组装时采用凸柱插置于凹槽内的结构设计，可降低机床工作台40与定位块30的组装操作难度，减轻工人劳动强度，提高作业效率与质量。较佳的，本实施例中，机床工作台40上设计有凹槽，定位块30上设计有凸柱。凸柱为圆柱体，相应的凹槽也为圆形，凹槽的直径与凸柱的直径适配，以避免组装后存在过大装配缝隙造成轴心偏置，定位块30容易在震动或受力下发生偏摆或脱落，导致加工无法正常进行。同时将凸柱和凹槽均设计为圆形结构，更易于把控组装后的同心度。此外，为了使凸柱更容易插入凹槽内，凸柱的顶端设计有类型倒角或圆角等导入结构。
请继续参阅图2，需要说明的是，在上述实施例中，第二定位连接部31和第三定位连接部32均为圆柱形凸柱，其中第二定位连接部31与第三定位连接部32为同轴连接的一体式结构，可保证结构强度。只不过第三定位连接部32对应的凸柱直径大于第二定位连接部31对应的凸柱直径，如此便于对底座10安装进行定位。
且需要说明的是，为了保证载板20与底座10，底座10与定位块30，以及定位块30与机床工作台40之间的同心度，在其他一些实施例中还可以采用除凸柱与凹槽插接以外的现有技术中的其他能够保证同心度的连接结构，例如但不限于卡扣连接，销接、螺接等。
进一步地，为加强底座10与定位块30的连接强度，在一些实施例中，所述定位块30还包括设置于所述第二定位连接部31上的第一锁紧件33，所述第一定位连接部设有与所述第一锁紧件33对应的第一锁孔，所述第一锁紧件33插置于所述第一锁孔内固定。具体而言，第一锁孔为开设在第一定位连接部的槽底中部的螺纹孔，第一锁紧件33为螺丝，螺丝螺接到螺纹孔内锁紧可有效提高底座10与定位块30的连接牢固程度。
请继续参阅图2，在一些实施例中，所述底座10还设有第五定位连接部11，所述载板20还设有第六定位连接部，所述第五定位连接部11用于与所述第六定位连接部连接以保证所述载板20的轴心与所述底座10的轴心同心。具体而言，所述第五定位连接部11为凸柱或凹槽的其中之一，所述第六定位连接部为凸柱或凹槽的其中另一，所述凸柱插置于所述凹槽内。也即当第五定位连接部11为凸柱时，第六定位连接部为凹槽，或者当第五定位连接部11为凹槽时，第六定位连接部为凸柱；因而组装时采用凸柱插置于凹槽内的结构设计，可降低载板20与底座10的组装操作难度，减轻工人劳动强度，提高作业效率与质量。较佳的，本实施例中，底座10的顶端设计有凹槽，载板20的底端设计有凸柱。凸柱为圆柱体，相应的凹槽也为圆形，凹槽的直径与凸柱的直径适配，以避免组装后存在过大装配缝隙造成轴心偏置，定位块30容易在震动或受力下发生偏摆或脱落，导致加工无法正常进行。同时将凸柱和凹槽均设计为圆形结构，更易于把控组装后的同心度。此外，为了使凸柱更容易插入凹槽内，凸柱的顶端设计有类型倒角或圆角等导入结构。
在上述实施例中，底座10总体上形成为圆柱体形状，只不过底座10的轴剖截面形成为工字型，即从底座10的外部观察，底座10的外周壁凹设有压槽12，压槽12为环形。这种压槽12的结构设计，使得当底座10通过与定位块30组装到机床工作台40上后，所述压槽12能够与所述机床工作台40上预设的压码60扣压连接。从而借助压码60的扣压力达到进一步固定底座10(也即固定工装治具)的目的。其中，压码60包括螺栓和压块组成，螺栓杆固定在机床工作台40上且与压块贯穿连接，压块插入压槽12内，螺栓杆上螺接有螺母，螺母位于压块的顶面并具备按压压块沿螺栓杆移动的能力。当旋动螺栓时，螺栓抵推压块即可压紧底座10。调节操作方式简单，且由于螺纹结构具备自锁性，使压块能够可靠压紧固定底座10。此外，压码60还可以是快速卡夹等结构。
请继续参阅图2，此外，在一些实施例中，所述装夹机构包括开设于所述底座10上的第一通孔13，以及开设有所述载板20上并与所述第一通孔13对应的第二锁孔21，第二锁紧件70穿过所述第一通孔13后插置于所述第二锁孔21内固定。具体地，第二锁紧件70为螺丝，第二锁孔21为螺孔，借助螺丝与与螺孔螺接，可实现底座10与载板20牢靠锁接固定。
较佳地，所述第一通孔13为长槽孔，所述长槽孔呈弧形设置。如此在连接载板20时方便调整盖板的角度和方向，更易于完成装夹操作。
且进一步地，在一些实施例中，所述第一通孔13、所述第二锁孔21以及所述第二锁紧件70均为四个并沿圆周方向均匀间隔设置，且三者一一对应连接。在本实施例中，第一通孔13沿周向间隔90度布置，可保证载板20与底座10整个周向装夹牢固可靠。
在另一些实施例中，所述装夹机构还包括开设于所述载板20上的至少两个条形通孔22，各所述条形通孔22的孔径各不相同，且各所述条形通孔22内分别插置有规格各不相同的第三锁紧件。具体而言，以条形通孔22为两个为例，两个条形通孔22分别为第一条形通孔22和第二条形通孔22，第一条形通孔22和第二条形通孔22的孔径不同。例如第一条形通孔22适配m6螺丝组装穿过，第二条形通孔22适配m8螺丝组装穿过，且m6和m8螺丝均可在各自的条形通孔22内前后滑动，如此可适配装夹不同尺寸的工件50，且对工件50上螺丝孔的位置和规格不受限制，可极大的提高工装治具的通用性，节省装夹工件50耗时，提高工作效率。较佳地，第一条形通孔22为两个且间隔相对布置，而第二条形通孔22为一个，与两个第一条形通孔22垂直布置。采用垂直结构布置，可一定程度增加锁紧能力，同时可保证工装治具的刚性。
此外，各所述条形通孔22朝向所述底座10的孔端均内凹设置有避让台阶。由于采用螺丝锁紧工件50时，螺丝头部较之螺杆直径大，且需采用垫片止动，通过设置避让台阶，使得螺丝头部和垫片可插置在避让台阶形成的凹部内，达到防止干涉发生，保证正常组装的目的。
另外，所述载板20还设有用于连接固定所述载板20与所述底座10的连接孔23。载板20为圆形板体，连接孔23为开设在载板20外周壁上的螺纹孔，能够连接固定载板20与底座10。
在另一些实施例中，所述载板20还设有便于起吊搬运的吊装孔24。可选地，吊装孔24也为螺纹孔。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种工装治具，其特征在于，包括：
治具主体，所述治具主体设有装夹机构和第一定位连接部，所述装夹机构用于装夹固定工件并保证所述工件的轴心与所述治具主体的轴心同心；及
定位块，所述定位块设有第二定位连接部，所述第二定位连接部用于与所述第一定位连接部连接以保证所述治具主体的轴心与所述定位块的轴心同心；所述定位块还设有第三定位连接部，所述第三定位连接部用于与机床工作台上预设的第四定位连接部连接以保证所述定位块的轴心与所述机床工作台的轴心同心。
2.根据权利要求1所述的工装治具，其特征在于，所述第一定位连接部和所述第三定位连接部为凸柱，所述第二定位连接部和所述第四定位连接部为凹槽，所述凸柱插置于所述凹槽内；或者所述第一定位连接部和所述第三定位连接部为凹槽，所述第二定位连接部和所述第四定位连接部为凸柱，所述凸柱插置于所述凹槽内。
3.根据权利要求1所述的工装治具，其特征在于，所述定位块还包括设置于所述第二定位连接部上的第一锁紧件，所述第一定位连接部设有与所述第一锁紧件对应的第一锁孔，所述第一锁紧件插置于所述第一锁孔内固定。
4.根据权利要求1至3任一项所述的工装治具，其特征在于，所述治具主体包括底座及与所述底座可拆卸连接的载板，所述底座设有所述第一定位连接部，所述载板设有所述装夹机构；且所述底座还设有第五定位连接部，所述载板还设有第六定位连接部，所述第五定位连接部用于与所述第六定位连接部连接以保证所述载板的轴心与所述底座的轴心同心。
5.根据权利要求4所述的工装治具，其特征在于，所述第五定位连接部为凸柱，所述第六定位连接部为凹槽，所述凸柱插置于所述凹槽内；或者所述第五定位连接部为凹槽，所述第六定位连接部为凸柱，所述凸柱插置于所述凹槽内。
6.根据权利要求4所述的工装治具，其特征在于，所述底座的外周壁凹设有压槽，所述压槽用于与所述机床工作台上预设的压码扣压连接。
7.根据权利要求4所述的工装治具，其特征在于，所述装夹机构包括开设于所述底座上的第一通孔，以及开设有所述载板上并与所述第一通孔对应的第二锁孔，第二锁紧件穿过所述第一通孔后插置于所述第二锁孔内固定；所述第一通孔为长槽孔，所述长槽孔呈弧形设置。
8.根据权利要求4所述的工装治具，其特征在于，所述装夹机构还包括开设于所述载板上的至少两个条形通孔，各所述条形通孔的孔径各不相同，且各所述条形通孔内分别插置有规格各不相同的第三锁紧件；各所述条形通孔朝向所述底座的孔端均内凹设置有避让台阶。
9.根据权利要求4所述的工装治具，其特征在于，所述载板还设有用于连接固定所述载板与所述底座的连接孔；所述载板还设有便于起吊搬运的吊装孔。
10.一种五轴cnc加工机床，其特征在于，包括如上述权利要求1至9任一项所述的工装治具。
技术总结