CN104552219A - 一种数控加工中使用的侧向划针及其使用方法 - Google Patents

一种数控加工中使用的侧向划针及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数控加工中使用的侧向划针，包括刀柄，刀柄上设有与刀柄轴线呈45°角的通孔Ⅰ和与刀柄轴线呈60°角的通孔Ⅱ；划线针，具有针柄，针柄的两端分别设有划线针尖，针柄的外径与通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的孔径向匹配，划线针安装在通孔Ⅰ或Ⅱ内，针柄与通孔Ⅰ或Ⅱ间隙配合，并通过固定机构固接在刀柄上。该装置与三坐标机床配合通过一次装夹找正即可完成对钣金零件的划线工作，不仅确保钣金零件制造成本的经济性和精度要求，还提高钣金零件的加工质量和工作效率。

Description

一种数控加工中使用的侧向划针及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种数控加工中使用的侧向划针及其使用方法，用于在零件外缘或相对工作台角度较大的侧面进行刻线或划线。
背景技术
在钣金零件成型过程中，零件外缘多采用以工装刻线为依据的加工方式，刻线在此类零件工装中使用范围越来越广泛，尤其是在航空钣金零件工装中，其使用数量已占到80％以上。而目前国内各企业所选用的加工方式都以五坐标数控加工机床或二次找正的划线方式进行划线，在价格上由于与同加工行程的三坐标数控加工机床相比五坐标数控加工机床要高出3-5倍，若只为此类划线加工使用，就会大幅提高零件制造成本；而二次找正划线方法对零件各辅助基准要求严格，且存在机床本身重复找正偏差、操作者技术水平和工艺方案局限性等因素，都会使划线精度受到影响，难以保证重复找正的刻线精度。因此，研究一种既经济可降低制造成本，又能保证零件质量和加工效率的划线装置及方法是本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种数控加工中使用的侧向划针装置，该装置与三坐标机床配合通过一次装夹找正即可完成对钣金零件的划线工作，不仅确保钣金零件制造成本的经济性和精度要求，还提高钣金零件的加工质量和工作效率。
本发明采用的技术方案为：
一种数控加工中使用的侧向划针，包括刀柄，刀柄上设有与刀柄轴线呈45°角的通孔Ⅰ和与刀柄轴线呈60°角的通孔Ⅱ；划线针，具有针柄，针柄的两端分别设有划线针尖，针柄的外径与通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的孔径向匹配，划线针安装在通孔Ⅰ或Ⅱ内，针柄与通孔Ⅰ或Ⅱ间隙配合，并通过固定机构固接在刀柄上。
所述的一种数控加工中使用的侧向划针，所述固定机构包括螺纹销，和与螺纹销配合的蝶形螺母，所述针柄的中部设有与螺纹销相匹配的通孔Ⅲ，刀柄上还设有通孔Ⅳ和Ⅴ，所述通孔Ⅳ与通孔Ⅰ相通，且通孔Ⅳ的孔轴线与刀柄的轴线垂直相交，所述通孔Ⅴ与通孔Ⅱ相通，且通孔Ⅴ的孔轴线与刀柄的轴线垂直相交，所述螺纹销通过通孔Ⅳ和通孔Ⅲ将划线针固接在刀柄上的通孔Ⅰ处，或螺纹销通过通孔Ⅴ和通孔Ⅲ将划线针固接在刀柄上的通孔Ⅱ处。
所述的一种数控加工中使用的侧向划针，所述通孔Ⅳ和/或Ⅴ的一端设有与螺纹销头部相匹配的扩孔凹槽Ⅰ，另一端设有与蝶形螺母相匹配的扩孔凹槽Ⅱ。
一种数控加工中使用的侧向划针进行划线的方法，步骤为：
1)将待划线零件置于三坐标数控机床内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ；并在坐标系Ⅱ内预设置环形靶点(x，y)；
2)根据待划线位置所在的斜面角度将划线针安装在刀柄上的通孔Ⅰ或Ⅱ中，通过固定机构紧固，完成侧向划针的装配并计算划线针的工作长度h，h＝划线针长度/2-刀柄半径×arcsinβ，β等于45°或60°；
3)将装配后的侧向划针安装在三坐标数控机床的主轴上，划线针与主轴的夹角为β，记录划线针与坐标系Ⅱ中y轴的夹角α；
4)控制三坐标数控机床主轴移动侧向划针的划线针尖与靶点中心趋近式微调，进行对刀；
5)在划线针针尖与靶点中心(x，y)对刀完成后，计算可知划线针针尖在坐标系Ⅱ中相对坐标值间距，x′＝sinα×h/2×sinβ，y′＝cosα×h/2sinβ；
6)将x′，y′带入坐标系Ⅱ中，按预先编制好的数控程序对待划线位置进行划线加工。
优选地，步骤2)中当待划线位置的角度与三坐标数控机床主轴之间夹角大于等于45°时，划线针安装在刀柄上的通孔Ⅰ内，β等于45°。
优选地，步骤2)中当待划线位置的角度与三坐标数控机床主轴之间夹角小于45°时，划线针安装在刀柄上的通孔Ⅱ内，β等于60°。
优选地，步骤1)中将待划线零件置于三坐标数控机床内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ；并在坐标系Ⅱ内预设置环形靶点(x，y)，所述坐标系Ⅱ所在的平面与坐标系Ⅰ所在的平面平行。
本发明具有以下有益效果；
本发明的一种数控加工中使用的侧向划针结构简单，制造成本低，可与三坐标数控机床有效配合，完成对零件外缘或具有相对工作台角度较大侧面零件的划线工作，且划线精度高，降低三坐标划线对零件辅助基准的要求，不受操作者技术水平或工艺方案局限性的影响，在三坐标机床上通过一次装夹找正即可完成零件划线工作，提高划线效率，提高产品质量，满足各种零件的划线需求，节约生产成本。
本发明应用该侧向划针进行划线方法，简便快捷，只需调整划线针与相对坐标系Y轴夹角和划线针与主轴的夹角，就可以对零件上的任意方向斜面进行划线加工。
附图说明
图1为本发明一种数控加工中使用的侧向划针的结构示意图。
图2为图1所示A-A向剖视图。
图3为图2所示B-B向剖视图。
图4为本发明一种数控加工中使用的侧向划针在三坐标数控机床上靶点对刀法的示意图。
图5为实施例2中应用数控加工中使用的侧向划针对钣金零件进行划线的主视示意图。
图6为图5所示的侧视图。
图7为图5所示的俯视图。
图8为图5所示的等轴示意图。
图9为实施3中应用数控加工中使用的侧向划针对钣金零件进行划线的主视示意图。
图10为图9所示的侧视图。
图11为图9所示的俯视图。
图12为图9所示的等轴示意图。
其中1-刀柄，2-通孔Ⅰ，3-通孔Ⅱ，4-划线针，5-针柄，6-划线针尖，7-螺纹销，8-蝶形螺母，9-通孔Ⅳ，10-通孔Ⅴ，11-扩孔凹槽Ⅰ，12-扩孔凹槽Ⅱ，13-靶点，14-螺纹销头部，15-零件，16-待划线位置，17-坐标系Ⅱ。
具体实施方式
实施例1，一种数控加工中使用的侧向划针
如图1-4所示，一种数控加工中使用的侧向划针包括柄1，划线针4，固定机构。刀柄1上设有与刀柄1轴线呈45°角的通孔Ⅰ2和与刀柄1轴线呈60°角的通孔Ⅱ3；划线针4，具有针柄5，针柄5的两端分别设有划线针尖6，针柄5的外径与通孔Ⅰ2和通孔Ⅱ3的孔径向匹配，划线针4安装在通孔Ⅰ2或Ⅱ3内，针柄5与通孔Ⅰ2或Ⅱ3间隙配合，并通过固定机构固接在刀柄1上。固定机构包括螺纹销7，和与螺纹销7配合的蝶形螺母8，针柄5的中间处设有与螺纹销7相匹配的通孔Ⅲ，刀柄上还设有通孔Ⅳ9和Ⅴ10，通孔Ⅳ9与通孔Ⅰ2相通，且通孔Ⅳ9的孔轴线与刀柄1的轴线垂直相交，所述通孔Ⅴ10与通孔Ⅱ3相通，且通孔Ⅴ10的孔轴线与刀柄1的轴线垂直相交，所述螺纹销7通过通孔Ⅳ9和通孔Ⅲ将划线针4固接在刀柄1上的通孔Ⅰ2处，或螺纹销7通过通孔Ⅴ10和通孔Ⅲ将划线针4固接在刀柄1上的通孔Ⅱ3处。通孔Ⅳ9和/或Ⅴ10的一端设有与螺纹销头部14相匹配的扩孔凹槽Ⅰ11，另一端设有与蝶形螺母8相匹配的扩孔凹槽Ⅱ12。
实施例2，一种应用数控加工中使用的侧向划针对钣金零件进行划线的方法
如图5-8所示，该零件15具有相对三坐标数控机床主轴倾斜角度为45°的斜面，需要在该斜面上进行划线。
具体步骤为：
1)将待划线零件15置于三坐标数控加工机床的坐标系Ⅰ内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ17；坐标系Ⅱ17所在的平面与坐标系Ⅰ所在的平面平行，在坐标系Ⅱ17内靠近零件15待划线位置处设置环形靶点13(x，y)。
2)根据待划线位置16，将划线针4安装在刀柄1上的具有45°的通孔Ⅰ2中，通过螺纹销7和蝶形螺母8配合将划线针4紧固在通孔Ⅰ2中，完成侧向划针的装配；计算划线针的工作长度h＝划线针长度/2-刀柄半径×arcsin45°。
3)将装配后的侧向划针安装在三坐标数控机床的主轴上，调整角度后锁紧主轴；此时划线针4应与钣金零件15上的待划线位置16接近90°夹角，记录划线针与坐标系Ⅱ17中y轴的夹角α。
4)控制三坐标数控机床主轴移动侧向划针的划线针尖6与靶点13中心趋近式微调，进行对刀；
5)在划线针针尖6与靶点13中心(x，y)对刀完成后，计算可知划线针针尖6在坐标系Ⅱ17中相对坐标值间距，x′＝sinα×h/2×sin45°，y′＝cosα×h/2sin45°；
6)将x′，y′带入坐标系Ⅱ17中，按预先编制好的数控程序对待划线位置16进行划线加工。
实施例3，一种应用数控加工中使用的侧向划针对零件进行划线的方法
如图9-12所示，该零件15具有相对三坐标数控机床主轴倾斜角度为30°的斜面，需要在该斜面上进行划线。
具体步骤为：
1)将待划线零件15置于三坐标数控加工机床的坐标系Ⅰ内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ17；坐标系Ⅱ17所在的平面与坐标系Ⅰ所在的平面平行，在坐标系Ⅱ17内靠近零件15待划线位置处设置环形靶点13(x，y)。
2)根据待划线位置16，将划线针4安装在刀柄1上的具有60°的通孔Ⅱ3中，通过螺纹销7和蝶形螺母8配合将划线针4紧固在通孔Ⅱ3中，完成侧向划针的装配；计算划线针的工作长度h＝划线针长度/2-刀柄半径×arcsin60°。
3)将装配后的侧向划针安装在三坐标数控机床的主轴上，调整角度后锁紧主轴；此时划线针4应与零件15上的待划线位置16接近90°夹角，记录划线针与坐标系Ⅱ17中y轴的夹角α。
4)控制三坐标数控机床主轴移动侧向划针的划线针尖6与靶点13中心趋近式微调，进行对刀；
5)在划线针针尖6与靶点13中心(x，y)对刀完成后，计算可知划线针针尖6在坐标系Ⅱ17中相对坐标值间距，x′＝sinα×h/2×sin60°，y′＝cosα×h/2sin60°；
6)将x′，y′带入坐标系Ⅱ17中，按预先编制好的数控程序对待划线位置16进行划线加工。

Claims (7)

1.一种数控加工中使用的侧向划针，其特征在于，包括刀柄，刀柄上设有与刀柄轴线呈45°角的通孔Ⅰ和与刀柄轴线呈60°角的通孔Ⅱ；划线针，具有针柄，针柄的两端分别设有划线针尖，针柄的外径与通孔Ⅰ和通孔Ⅱ的孔径向匹配，划线针安装在通孔Ⅰ或Ⅱ内，针柄与通孔Ⅰ或Ⅱ间隙配合，并通过固定机构固接在刀柄上。
2.根据权利要求1所述的一种数控加工中使用的侧向划针，其特征在于，所述固定机构包括螺纹销，和与螺纹销配合的蝶形螺母，所述针柄的中部设有与螺纹销相匹配的通孔Ⅲ，刀柄上还设有通孔Ⅳ和Ⅴ，所述通孔Ⅳ与通孔Ⅰ相通，且通孔Ⅳ的孔轴线与刀柄的轴线垂直相交，所述通孔Ⅴ与通孔Ⅱ相通，且通孔Ⅴ的孔轴线与刀柄的轴线垂直相交，所述螺纹销通过通孔Ⅳ和通孔Ⅲ将划线针固接在刀柄上的通孔Ⅰ处，或螺纹销通过通孔Ⅴ和通孔Ⅲ将划线针固接在刀柄上的通孔Ⅱ处。
3.根据权利要求2所述的一种数控加工中使用的侧向划针，其特征在于，所述通孔Ⅳ和/或Ⅴ的一端设有与螺纹销头部相匹配的扩孔凹槽Ⅰ，另一端设有与蝶形螺母相匹配的扩孔凹槽Ⅱ。
4.一种应用权利要求1-3任一所述的数控加工中使用的侧向划针进行划线的方法，其特征在于步骤为：
1)将待划线零件置于三坐标数控机床内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ；并在坐标系Ⅱ内预设置环形靶点(x，y)；
2)根据待划线位置所在的斜面角度将划线针安装在刀柄上的通孔Ⅰ或Ⅱ中，通过固定机构紧固，完成侧向划针的装配并计算划线针的工作长度h，h＝划线针长度/2-刀柄半径×arcsinβ，β等于45°或60°；
3)将装配后的侧向划针安装在三坐标数控机床的主轴上，划线针与主轴的夹角为β，记录划线针与坐标系Ⅱ中y轴的夹角α；
4)控制三坐标数控机床主轴移动侧向划针的划线针尖与靶点中心趋近式微调，进行对刀；
5)在划线针针尖与靶点中心(x，y)对刀完成后，计算可知划线针针尖在坐标系Ⅱ中相对坐标值间距，x′＝sinα×h/2×sinβ，y′＝cosα×h/2sinβ；
6)将x′，y′带入坐标系Ⅱ中，按预先编制好的数控程序对待划线位置进行划线加工。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中当待划线位置的角度与三坐标数控机床主轴之间夹角大于等于45°时，划线针安装在刀柄上的通孔Ⅰ内，β等于45°。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中当待划线位置的角度与三坐标数控机床主轴之间夹角小于45°时，划线针安装在刀柄上的通孔Ⅱ内，β等于60°。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中将待划线零件置于三坐标数控机床内，在三坐标数控机床的坐标系Ⅰ内设置待划线零件相对坐标系Ⅱ；并在坐标系Ⅱ内预设置环形靶点(x，y)，所述坐标系Ⅱ所在的平面与坐标系Ⅰ所在的平面平行。
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