CN103894886A - 量块及待加工件在加工中心内的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种量块，包括绕旋转轴旋转形成的本体，本体包括起始面、终止面以及与起始面和终止面连接的周面，起始面和终止面之间形成缺口，起始面和终止面各自所在的面与旋转轴共面，周面上的每一点与旋转轴的距离为预设半径，起始面和终止面的夹角小于180度。本发明还公开了一种利用上述量块的待加工件在加工中心内的定位方法。本发明通过量块来辅助获得待加工件的坐标具有精度高、对准方便的效果，能够极大的提高定位的效率和定位的精度。

Description

量块及待加工件在加工中心内的定位方法

技术领域

本发明涉及加工中心技术领域，尤其涉及量块及待加工件在加工中心内的定位方法。

背景技术

在产品生产和制造中，通常会使用加工中心来加工待加工件。利用加工中心进行加工，即加工中心内的刀具在高速的旋转状态时，按照预定路径移动，并在该移动过程中切削待加工件，从而使得待加工件具有所需的形状。本领域技术人员了解，在现有数字化加工中，加工中心的主轴的位置和形状用加工坐标系来描述；而待加工件的位置和形状用编程坐标系来描述。当需要加工时，首先需要将加工中心的主轴移动至预设位置，俗称“对刀”。预设位置即主轴上的刀具的末端位于待加工件的编程坐标系的零点时的位置。

但是，在现有技术中，将刀具的末端移动至编程坐标系的零点为技术难点。需要复杂的操作才能将刀具移动到编程坐标系的零点位置，从而生产效率低下，技术难度大。而粗糙的操作通常是不能达到足够的加工精度，从而导致产品不合格。

尤其是当待加工件需要旋转角度再加工时，将刀具的末端移动至编程坐标系的零点尤其困难。图1至图3示出了当前的定位加工中心内的待加工件的编程坐标系的零点的方法。图1为加工中心和待加工件的简化示意图；其中加工中心包括主轴11、刀具12、机床工作台13、工装板14；其中工装板14固定于机床工作台13上，刀具12与主轴11相固定；待加工件2与工装板14相固定；加工坐标系的Z轴平行于主轴11的轴向，Y轴垂直主轴11的轴向并垂直于机床工作台13的延伸方向，X轴垂直主轴11的轴向并平行于机床工作台13的延伸方向。图2为俯视图，其中，机床工作台13相对于主轴11旋转了15°。图3为图2中虚线圈的放大示意图，该图从微观角度揭露了现有对刀的缺陷：安装于主轴11上的刀具12与待加工件的触碰位置为实际取点位置，该实际取点位置在加工坐标系中的坐标为P3（x3，y3，z3），加工中心会采用x3为X轴的零点，z3为Y轴的零点，再按预设路径开始加工。而该实际取点位置并没有和编辑坐标系的零点位置重合，即测偏，从而会导致后续的加工出现整体误差，从而造成加工出来的产品不合格。该现象在旋转角度加工中普遍存在，并不能很好的避免。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种量块，旨在辅助并提高待加工件于加工中心内的定位，使得定位更方便、精度更高。

为实现上述目的，本发明提供的量块，包括绕旋转轴旋转形成的本体，所述本体包括起始面、终止面以及与所述起始面和终止面连接的周面，所述起始面和所述终止面之间形成缺口，所述起始面和所述终止面各自所在的面与所述旋转轴共面，所述周面上的每一点与所述旋转轴的距离为预设半径，所述起始面和终止面的夹角小于180度。

优选地，所述起始面和终止面各设有一个凹槽，所述凹槽内设有磁铁；所述磁铁朝向所述凹槽的面和所述凹槽贴合；所述磁铁背向所述凹槽的面不凸出于所述凹槽。

优选地，所述磁铁背向所述凹槽的面距所述凹槽的槽口0毫米至0.3毫米。优选地，所述本体于其旋转轴处设有贯穿所述本体的上表面和下表面的让位孔，所述让位孔和所述缺口连通。

优选地，所述让位孔为圆柱形，所述让位孔的旋转轴和所述本体的旋转轴同轴。

本发明进一步提供一种待加工件在加工中心内的定位方法，包括：

将量块的起始面和终止面贴合于待加工件的相邻两表面上，所述量块的旋转轴穿过所述待加工件的编程坐标系的零点；

将所述待加工件与所述加工中心的机床工作台相固定；

获取所述量块的周面在加工坐标系中的坐标；

根据获取的所述坐标获取待加工件的编程坐标系的零点在加工坐标系的X轴上的坐标和Z轴上的坐标，所述X轴和Z轴垂直于所述量块的旋转轴。

优选地，所述获取所述量块的周面在加工坐标系中的坐标的步骤包括：

将所述加工中心的测量部件沿所述加工坐标系中的X轴正方向移动，当所述测量部件触碰所述量块的周面在所述X轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件在加工坐标系中的坐标P1（x1，y1，z1）为所述量块在加工坐标系中X轴上的坐标；

将所述加工中心的测量部件沿着所述加工坐标系中的Z轴正方向移动，当所述测量部件触碰所述量块的周面在所述Z轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件在加工坐标系中的坐标P2（x2，y2，z2）为所述量块在加工坐标系中Z轴上的坐标。

优选地，所述根据量块的周面于加工坐标系中的坐标来获取待加工件的编程坐标系的零点于加工坐标系的X轴和Z轴的坐标的步骤包括：

根据记录的坐标P1（x1，y1，z1）、P2（x2，y2，z2）以及所述量块的预设半径R，利用公式x3=x1+R和z3=z2+R计算编程坐标系的零点在加工坐标系的X轴上的坐标x3和Z轴上的坐标z3。

本发明所提供的量块和方法，通过量块来辅助获得待加工件于加工坐标系中的坐标，由于测量量块的周面方便，同时不存在测偏的现象，因此通过量块来辅助获得待加工件的坐标具有精度高、对准方便的效果，能够极大的提高定位的效率和定位的精度。

附图说明

图1为现有加工中心和待加工件的装配示意图；

图2为图1所示的加工中心测量待加工件的编程坐标系的零点时的示意图；

图3为图2中虚线圈内的放大示意图；

图4为本发明量块一实施例的结构示意图；

图5为图4所示的量块的爆炸示意图；

图6为本发明待加工件在加工中心内的定位方法的一实施例的加工中心、待加工件和量块的装配示意图；

图7为图6所示的加工中心测量量块的周面时的示意图；

图8为图7的虚线圈内的放大示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种量块，参照图4和图5，在一实施例中，该量块3包括绕旋转轴311旋转形成的本体31。所述本体31包括起始面32、终止面33以及与所述起始面32和终止面33连接的周面34，所述起始面32和终止面33之间形成缺口35。所述起始面32和所述终止面33各自所在的面与所述旋转轴311共面。所述周面34上的每一点与所述旋转轴311的距离为预设半径R，所述起始面32和终止面33的夹角小于180度。

本实施例中的量块用于辅助待加工件于加工中心内的定位。请参看图6至图8，将量块3的起始面32和终止面33贴合于待加工件2的相邻两表面上，所述量块3的旋转轴311穿过所述待加工件2的编程坐标系的零点21。由于量块3的周面34上任一点到旋转轴311的距离为预设半径R。因此，可以通过测量量块3的周面34上的点于加工坐标系中的坐标，来获取量块3的旋转轴311于加工坐标系中的坐标。由于量块3的旋转轴311穿过待加工件2的编程坐标系的零点21，则量块3的旋转轴311于加工坐标系中的坐标即为待加工件2的编程坐标系的零点21于加工坐标系中的坐标。通过本实施例提供的量块3来获得待加工件2于加工坐标系中的坐标，由于测量量块3的周面方便，同时不存在测偏的现象，因此具有精度高、对准方便的效果，能够极大的提高定位的效率和定位的精度。

针对待加工件2为铁磁性件，例如为铁、镍、钴等金属件，优选地，所述量块3的起始面32和终止面33各设有一个凹槽322、332，所述凹槽322、332内设有磁铁36。利用磁铁和铁磁性件的相互吸引现象，将的量块3固定至待加工件2相固定。利用磁力固定，具有结构简单和便于操作的效果。当然，在其他实施例中，也可以用过卡接、螺接或粘接的方式将量块3和待加工件2相固定。进一步地，所述磁铁36朝向所述凹槽322、332的面和所述凹槽322、332贴合，从而达到便于磁铁36与凹槽322、332贴合，达到固定稳定的效果；所述磁铁36背向所述凹槽322、332的面不凸出于所述凹槽322、332，从而避免磁铁36拱起，而导致量块3的起始面32和终止面33未贴合于待加工件2的相邻两表面。具体地，所述磁铁36背向所述凹槽322、332的面距所述凹槽322、332的槽口0毫米至0.3毫米，从而保证能提供较强的磁吸力，避免该距离太远，而导致量块3的起始面32和终止面33贴不紧待加工件2的相邻两表面。

进一步地，所述量块3的本体31于其旋转轴311处设有贯穿所述本体31的上表面和下表面的让位孔312，所述让位孔312和所述缺口35连通。通过设置让位孔312，从而在量块3的起始面32和终止面33贴合于待加工件2的相邻两表面上时，避免待加工件2的相邻两表面的连接处和起始面32和终止面33的连接处相碰，从而防止起始面32和终止面33未贴合于待加工件2的相邻两表面上。具体地，所述让位孔312为圆柱形，所述让位孔312的旋转轴和所述本体31的旋转轴311同轴。当然，在其他实施例中，该让位孔312也可以是正多边形或椭圆形等。

本发明进一步提供了上述的量块3的应用方法：一种待加工件在加工中心内的定位方法，参照图6至图8，在一实施例中，该方法包括：

首先，将量块3的起始面32和终止面33贴合于待加工件2的相邻两表面A、B上，所述量块3的旋转轴311穿过所述待加工件2的编程坐标系的零点21。

本实施例中，待加工件2的表面A和表面B的交线的延长线（后文中简称交线）穿过编程坐标系的零点21，而量块3的起始面32和终止面33分别和表面A和表面B贴合，旋转轴311和表面A和表面B的交线和所述旋转轴311重合。本实施例中，表面A和表面B的夹角为90度，则量块3的起始面32和终止面33之间的夹角也为90度。在其他实施例中，也可以是其他的角度。

然后，将所述待加工件2与所述加工中心的机床工作台13相固定。

具体地，本实施例中，所述待加工件2固定于加工中心的工装板14上，工装板14固定于机床工作台13上，所述待加工件2的编程坐标系的零点21位于所述加工中心的机床工作台13的台面。编程坐标系的零点21位于所述加工中心的机床工作台13的台面，如此固定后，有利于待加工件2的编程坐标系的零点21于加工坐标系的Y轴（后文中简称Y轴）上的定位，即待加工件2的编程坐标系的零点21位于所述加工中心的机床工作台13的台面，从而在测量的时候仅需测量机床工作台13的台面于Y轴的坐标即可。

再次，获取所述量块3的周面34在加工坐标系中的坐标；

本实施例中，主轴11和与所述主轴11连接的刀具或分中棒12组成测量部件1，通过测量部件1的末端，即刀具或分中棒12的末端，触碰量块3的周面34，并在刚触碰时候，记录下主轴11的位置坐标，再加上刀具或分中棒12的长度矢量，该坐标的矢量和即为所需所述量块3的周面34于加工坐标系中的坐标。

最后，根据获取的所述坐标获取待加工件2的编程坐标系的零点21在加工坐标系的X轴的坐标x3和Z轴的坐标z3，所述X轴和Z轴垂直于所述量块3的旋转轴311。

由于量块3的旋转轴311穿过待加工件2的编程坐标系零点21，量块3为旋转体，量块3的周面34距离其旋转轴311的距离相同；因此可以根据量块3的周面34上三个点的坐标、或者根据量块3的周面34上两个点的坐标和量块3的预设半径R来获取旋转轴311于加工坐标系中X轴和Z轴上的坐标x3和z3。

通过本实施例提供的方法来获得待加工件2于加工坐标系中的坐标，由于测量量块3的周面方便，同时不存在测偏的现象，因此具有精度高、对准方便的效果，能够极大的提高定位的效率和定位的精度。

进一步地，所述获取所述量块3的周面34在加工坐标系中的坐标的步骤包括：

具体地，所述在所述加工坐标系内，测量所述量块3的周面34在X轴坐标上和Z轴坐标上的极小值点的步骤包括：

将所述加工中心的测量部件1沿所述加工坐标系中的X轴正方向移动，当所述测量部件1触碰所述量块3的周面34在所述X轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件1在加工坐标系中的坐标P1（x1，y1，z1）为所述量块3在加工坐标系中X轴上的坐标；

将所述加工中心的测量部件1沿所述加工坐标系中的Z轴正方向移动，当所述测量部件1触碰所述量块3的周面34在所述Z轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件1在加工坐标系中的坐标P2（x2，y2，z2）为所述量块3在加工坐标系中Z轴上的坐标。

具体地，由于量块3的周面34投射至X轴-Z轴的平面上时，量块3的周面34的投影为圆弧线，因此量块3的周面34于X轴的极小值的点即为其最靠近Y轴的位置，而量块3的周面34于Y轴的极小值的点即为其最靠近X轴的位置。该两点较为容易寻找和定位，可以根据该两点的坐标和量块3的预设半径R来获取编程坐标系的零点21在加工坐标系中的位置。

进一步地，所述根据所述量块的周面于加工坐标系中的坐标来获取待加工件的编程坐标系的零点于加工坐标系的X轴和Z轴的坐标的步骤包括：

根据记录的坐标P1（x1，y1，z1）、P2（x2，y2，z2）以及所述量块的预设半径R，利用公式x3=x1+R和z3=z2+R来获取编程坐标系的零点于加工坐标系的X轴上的坐标x3和Z轴上的坐标z3。

本实施例中，由于坐标P1（x1，y1，z1）、P2（x2，y2，z2）在为较为特殊的点；即通过其中P1中的x1沿着X轴的正方向再移动预设半径R即为编程坐标系的零点于加工坐标系的X轴的坐标x3；通过其中P2中的z2沿着Z轴的正方向再移动预设半径R即为编程坐标系的零点于加工坐标系的Z轴的坐标z3。该方法简单方便，相对于现有加工中心的计算单元仅需少改甚至不改既可以实现，因此具有较强的实用性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种量块，其特征在于，包括绕旋转轴旋转形成的本体，所述本体包括起始面、终止面以及与所述起始面和终止面连接的周面，所述起始面和所述终止面之间形成缺口，所述起始面和所述终止面各自所在的面与所述旋转轴共面，所述周面上的每一点与所述旋转轴的距离为预设半径，所述起始面和终止面的夹角小于180度。

2.如权利要求1所述的量块，其特征在于，所述起始面和终止面各设有一个凹槽，所述凹槽内设有磁铁；所述磁铁朝向所述凹槽的面和所述凹槽贴合；所述磁铁背向所述凹槽的面不凸出于所述凹槽。

3.如权利要求2所述的量块，其特征在于，所述磁铁背向所述凹槽的面距所述凹槽的槽口0毫米至0.3毫米。

4.如权利要求1至3任一项所述的量块，其特征在于，所述本体于其旋转轴处设有贯穿所述本体的上表面和下表面的让位孔，所述让位孔和所述缺口连通。

5.如权利要求4所述的量块，其特征在于，所述让位孔为圆柱形，所述让位孔的旋转轴和所述本体的旋转轴同轴。

6.一种待加工件在加工中心内的定位方法，其特征在于，包括：

将量块的起始面和终止面贴合于待加工件的相邻两表面上，所述量块的旋转轴穿过所述待加工件的编程坐标系的零点；

将所述待加工件与所述加工中心的机床工作台相固定；

获取所述量块的周面在加工坐标系中的坐标；

根据获取的所述坐标获取待加工件的编程坐标系的零点在加工坐标系的X轴上的坐标和Z轴上的坐标，所述X轴和Z轴垂直于所述量块的旋转轴。

7.如权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述获取所述量块的周面在加工坐标系中的坐标的步骤包括：

将所述加工中心的测量部件沿所述加工坐标系中的X轴正方向移动，当所述测量部件触碰所述量块的周面在所述X轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件在加工坐标系中的坐标P1（x1，y1，z1）为所述量块在加工坐标系中X轴上的坐标；

将所述加工中心的测量部件沿着所述加工坐标系中的Z轴正方向移动，当所述测量部件触碰所述量块的周面在所述Z轴坐标上的极小值的点时，记录所述测量部件在加工坐标系中的坐标P2（x2，y2，z2）为所述量块在加工坐标系中Z轴上的坐标。

8.如权利要求7所述的定位方法，其特征在于，所述根据量块的周面于加工坐标系中的坐标来获取待加工件的编程坐标系的零点于加工坐标系的X轴和Z轴的坐标的步骤包括：

根据记录的坐标P1（x1，y1，z1）、P2（x2，y2，z2）以及所述量块的预设半径R，利用公式x3=x1+R和z3=z2+R计算编程坐标系的零点在加工坐标系的X轴上的坐标x3和Z轴上的坐标z3。

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