CN104708092B - 驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，步骤包括：步骤1、建立计算投影点的数学模型；步骤2、计算放样曲线槽的A点、B点分别在投影点A1和投影点B1的坐标；步骤3、根据A点、B点在投影点A1、投影点B1的坐标，放样确定RA1和RB1圆弧圆点O1坐标，最后绘制曲线槽；步骤4、制作两个同样规格的定位块；步骤5、将驱动环本体斜放在定位块斜面及平台上固定牢靠；步骤6、然后根据前述的数据对曲线槽加工参数进行数控编程，依次类推加工下一个曲线槽，即成。本发明的方法，使该类型零件的工艺设计更加方便快速准确。
Description
技术领域
本发明属于机械加工制造技术领域，涉及一种驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法。
背景技术
随着我国石油海洋发展战略的推进，石油海洋装备快速增多，其中驱动环本体是钻机水下采油树配套工具的一个关键部件，由于在驱动环本体圆锥曲面上设计有一个曲线槽，目前对圆锥曲面上曲线槽的加工，在三轴、四轴机床上加工难度大、加工效率低，质量难以保证，对该类零件的加工，已经成为工艺制造中比较难以把握的问题。对该类零件的加工没有规范的方法指导，无法实现准确有效的规范性工艺设计，给工艺工作和现场生产造成很大困扰。因此，对该类零件制造方案进行定型和规范性工艺设计，成为需要重点解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，解决了现有技术中驱动环本体圆锥曲面上曲线槽在普通的三轴、四轴机床上加工难度大、加工效率低，质量难以保证的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立计算投影点的数学模型，如下式：
A1D＝FD×cosα，
FD＝ED-EF＝AC-EF，AC＝RA×sinβ，EF＝AE×tgα，
α是驱动环本体的内锥面角度，RA1是圆弧段A的半径、RB1是圆弧段B的半径，H是驱动环本体的高度、h是底部厚度、Φ是驱动环本体的底部最小直径，AC、AE、ED、EF、FD均为计算投影点数学模型中的线段，以上角度和尺寸都已知，
则A点到驱动环本体上端面的距离AE是：
AE＝H-h-[(RA-Φ÷2)÷tgα]；
步骤2、计算放样圆锥曲面上曲线槽的A点、B点分别在A-A视图平面上投影点A1和投影点B1的坐标，其中的A-A视图是曲线槽2长度尺寸的最大展开俯视图；
2.1)根据已知点A的坐标(RA,β)计算A点在A-A视图上的投影点A1的坐标(A1D，OD)，其中OD＝RA×cosβ；
2.2)根据A点在A-A视图上的投影点A1的坐标和A-A视图夹角θ、俯视图中的B点尺寸RB，同理，根据步骤1，求解出γ，γ为曲线槽2另一定位点B点与坐标中心O的连线OB与坐标横轴的夹角，计算出B点在A-A视图上的投影点B1的坐标(B1G，OG)；
步骤3、根据A点、B点在A-A视图上的投影点A1、投影点B1的坐标，结合A-A视图已知尺寸RA1、RB1、θ放样确定RA1和RB1圆弧圆点O1坐标，最后绘制曲线槽；
步骤4、根据A-A视图与驱动环本体端面的夹角α，制作两个同样规格的定位块；
步骤5、将两个定位块同时放置在工作台上，将每个定位块通过下端的矩形孔C用压板、螺栓固定在工作台上，然后，将驱动环本体斜放在定位块斜面及平台上，驱动环本体通过压板穿过斜方孔D固定牢靠；
步骤6、在驱动环本体上端面，划整体中心十字线，镗铣床主轴找正驱动环本体上的整体中心十字线，然后根据步骤3的数据对曲线槽加工参数进行数控编程，利用镗铣床对驱动环本体的曲线槽进行加工，加工完成后，每次旋转120°依次类推加工下一个曲线槽，即成。
本发明的有益效果是，解决了驱动环本体圆锥曲面上曲线槽在三轴、四轴机床上的加工问题，提高了驱动环本体的加工质量和加工效率，为以后类似零件的加工提供了一种新思路、新方法，使该类型零件的工艺设计更加方便快速准确。
附图说明
图1是本发明方法加工对象的驱动环本体的水平放置前视图；
图2是本发明方法加工对象的驱动环本体的俯视图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明方法加工对象的驱动环本体的A-A方向局部展开图；
图5是本发明方法计算投影点的数学模型示意图；
图6是本发明方法驱动环本体曲线槽坐标图；
图7是本发明方法加工对象的装夹状态示意图。
图中，1.驱动环本体，2.曲线槽，3.定位块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图2、图3、图4，是本发明方法加工对象实施例多个角度的结构形状，驱动环本体1的内外都是圆锥面，加工对象就是在驱动环本体1圆锥曲面上的三处曲线槽2，该三处曲线槽2沿圆周均匀分布。
图1是驱动环本体1的水平放置前视图，各个参数分别是：驱动环本体1的内锥面角度α、驱动环本体1的高度H、驱动环本体1的底部最小直径Φ，底部厚度h，以上角度和尺寸都已知；
图2是驱动环本体1的俯视图，其上均匀分布三处曲线槽2，设置定位点A的坐标为(RA,β)，其中RA和β已知，定位点B的坐标为(RB,γ)，其中RB已知，γ未知；
图3是图2的侧视图，α也与驱动环本体上端面与A-A向视图的夹角等值；
图4是驱动环本体的局部展开图，曲线槽2是由四段圆弧(圆弧段A的两圆弧边和圆弧段B的两圆弧边)、两条直线(直线段的两直线边)、以及A1和B1为原点的小半圆组成，RA1、RB1确定的圆分别与以A1和B1为原点的小半圆相外切，RA1是圆弧段A的半径、RB1是圆弧段B的半径，其主要尺寸RA1、RB1和θ角根据图纸已知，A1和B1分别是图2中的A和B在图3中的A-A视向上的投影，其余尺寸未标出；
假设驱动环本体1中的A1点为A点在A-A视图上的投影点，B1点为B点在A-A视图上的投影点，两投影点(A1点与B1点)之间的夹角为θ，
本发明驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，其工作原理是：
首先根据图2中第一个曲线槽2的定位点A点的坐标(RA,β)，通过图5数学模型计算其在图4局部视图上投影点A1的坐标；然后根据A1点和B1点夹角θ，计算图2另一定位点B点的坐标，再通过计算、放样，绘出第一个曲线槽2的坐标(如图6)；最后根据侧视图与驱动环本体1端面夹角α，设计出定位块3，对驱动环本体1进行α定位装夹，通过确定的曲线槽2的坐标，经过数控编程，用镗铣床对驱动环本体1上的三处曲线槽2依次进行加工。
本发明驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、依据图4中A-A视图与驱动环本体1端面的夹角α，建立图5计算投影点的数学模型，如下式：
A1D＝FD×cosα，
其中，FD＝ED-EF＝AC-EF，其中AC＝RA×sinβ，EF＝AE×tgα；
A点到驱动环本体上端面的距离AE是：
AE＝H-h-[(RA-Φ÷2)÷tgα]，
H是驱动环本体1的总高度；
步骤2、计算放样圆锥曲面上曲线槽2的A点、B点分别在图3中的A-A视图平面上投影点A1和投影点B1的坐标；
2.1)根据已知点A的坐标(RA,β)计算A点在A-A视图上的投影点A1的坐标(A1D，OD)，其中OD＝RA×cosβ；
2.2)根据A点在A-A视图上的投影点A1的坐标和A-A视图夹角θ、俯视图中的B点尺寸RB，同理，根据步骤1，求解出γ，计算出B点在A-A视图上的投影点B1的坐标(B1G，OG)，参照图6；
步骤3、根据A点、B点在A-A视图上的投影点A1、投影点B1的坐标，结合A-A视图已知尺寸RA1、RB1、θ放样确定RA1和RB1圆弧圆点O1坐标，最后绘制曲线槽2，如图6；
步骤4、根据A-A视图与驱动环本体1端面的夹角α，制作两个同样规格的定位块3，结构如图中7所示，每个定位块3为顶角为α角的直角三角形主体，三角形斜面下部前端设置有一段平台，定位块3的斜面及平台用于放置驱动环本体1，每个定位块3中开有至少一个水平方向的矩形孔C和一个平行于斜面的斜方孔D，两个定位块3的矩形孔C和斜方孔D规格及尺寸一致，左右对正；
步骤5、如图7，将两个定位块3同时放置在工作台上，将每个定位块3通过下端的矩形孔C用压板、螺栓固定在工作台上，然后，将驱动环本体1斜放在定位块3斜面及平台上，驱动环本体1通过压板穿过斜方孔D固定牢靠；
步骤6、在驱动环本体1上端面，划整体中心十字线，镗铣床主轴找正驱动环本体1上的整体中心十字线，然后根据前述的数据对曲线槽2加工参数进行数控编程，利用镗铣床对驱动环本体1的曲线槽2进行加工，加工完成后，每次旋转120°依次类推加工下一个曲线槽2，即成。
本发明方法解决了驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工问题。首先根据俯视图所给尺寸和角度，经过数学建模，计算出已知点在A-A视图上的投影点的坐标。通过计算俯视图另一点的角度，实现对两点的定位。通过确定后的两点坐标，再放样、计算确定A-A视图上曲线槽其它点的坐标。最后把驱动环本体1装夹在斜面定位块3上，根据A-A视图曲线槽的坐标，数控编程，利用TK6511B镗铣床对驱动环本体1进行加工。
本发明方法很好的解决了驱动环本体1的圆锥曲面上曲线槽的加工问题，为以后类似产品的加工提供了参考依据和操作步骤，使该类产品的工艺设计更加方便快速准确。
Claims (2)
1.一种驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、建立计算投影点的数学模型，如下式：
A1D＝FD×cosα，
FD＝ED-EF＝AC-EF，AC＝RA×sinβ，EF＝AE×tgα，
α是驱动环本体的内锥面角度，RA1是圆弧段A的半径、RB1是圆弧段B的半径，H是驱动环本体的高度、h是底部厚度、Φ是驱动环本体的底部最小直径，AC、AE、ED、EF、FD均为计算投影点数学模型中的线段，以上角度和尺寸都已知，
则A点到驱动环本体上端面的距离AE是：
AE＝H-h-[(RA-Φ÷2)÷tgα]；
步骤2、计算放样圆锥曲面上曲线槽的A点、B点分别在A-A视图平面上投影点A1和投影点B1的坐标，其中的A-A视图是指曲线槽(2)长度尺寸的最大展开俯视图；
2.1)根据已知点A的坐标(RA,β)计算A点在A-A视图上的投影点A1的坐标(A1D，OD)，其中OD＝RA×cosβ；
2.2)根据A点在A-A视图上的投影点A1的坐标和A-A视图夹角θ、俯视图中的B点尺寸RB，同理，根据步骤1，求解出γ，γ为曲线槽(2)另一定位点B点与坐标中心O的连线OB与坐标横轴的夹角，计算出B点在A-A视图上的投影点B1的坐标(B1G，OG)；
步骤3、根据A点、B点在A-A视图上的投影点A1、投影点B1的坐标，结合A-A视图已知尺寸RA1、RB1、θ放样确定RA1和RB1圆弧圆点O1 坐标，最后绘制曲线槽；
步骤4、根据A-A视图与驱动环本体端面的夹角α，制作两个同样规格的定位块；
步骤5、将两个定位块同时放置在工作台上，将每个定位块通过下端的矩形孔C用压板、螺栓固定在工作台上，然后，将驱动环本体斜放在定位块斜面及平台上，驱动环本体通过压板穿过斜方孔D固定牢靠；
步骤6、在驱动环本体上端面，划整体中心十字线，镗铣床主轴找正驱动环本体上的整体中心十字线，然后根据步骤3的数据对曲线槽加工参数进行数控编程，利用镗铣床对驱动环本体的曲线槽进行加工，加工完成后，每次旋转120°依次类推加工下一个曲线槽，即成。
2.根据权利要求1所述的驱动环本体圆锥曲面上曲线槽的加工方法，其特征在于，所述的两个定位块的结构是，每个定位块为顶角为α角的直角三角形主体，三角形斜面下部前端设置有一段平台，定位块的斜面及平台用于放置驱动环本体，每个定位块中开有至少一个水平方向的矩形孔C和一个平行于斜面的斜方孔D，两个定位块的矩形孔C和斜方孔D规格及尺寸一致，左右对正。
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