CN105149653B - 一种空间孔的加工装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间孔的加工装置和方法，空间孔是指待加工零件上有两个坐标角度要求的被加工孔，该加工装置包括：一角度底座和一钻模板，其中，角度底座为铸件，其利用零件的一个平面和两个基础侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，包括角度底座本体（102），其上安装的有环形定位块（105）、长定位块（103）、短定位块、压紧装置（104），其中，所述角度底座本体（102）的倾斜角度θ1为空间孔的一个角度，长定位块103与环形定位块（105）的中心夹角θ2为空间孔的另一个角度；所述钻模板（1）为钢件，其上安装有一个菱形销（5）、一个圆柱销（2）、一个钻套，其中，菱形销、圆柱销和钻套均与钻模板过盈配合。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工装置和方法，具体来说，涉及一种在一个零件上被加工孔有两个坐标角度的要求的空间孔的加工装置和方法。
背景技术
随着工业科技的发展，越来越多具有空间要求的加工要素应运而生。在现实中，空间孔的加工也进入了人们的视线。空间孔顾名思义指的是在一个零件上被加工孔有两个坐标角度的要求。这就使得靠工作台旋转加工带角度的孔的方法失效了，因为单靠工作台旋转只能实现孔在平面上的角度要求，所以人们必须要重新寻找合适的加工方法来解决此类问题。
现有加工工艺是根据具体的空间孔的角度要求，订购专用的偏角度辅助头结合机床工作台的旋转，或利用专用设备配合专用程序加工，但是这两种方法都会增加企业的设备投资成本，并且不论是专用的偏角度辅助头还是专用设备他们的利用率都很低。为了满足该空间孔的加工，工艺流程会加长，零件的转运次数和时间也会增加，这样就延长了辅助工时，降低了生产效率。 而且对于一些较深的空间孔，如果零件材料的热缩性能好，那么夹刀、断刀现象就会时有发生，延误生产节点，更严重的会损伤机床、零件报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空间孔的加工装置和方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种空间孔的加工装置，空间孔是指待加工零件上有两个坐标角度要求的被加工孔，该加工装置包括：一角度底座和一钻模板，其中，角度底座为铸件，其利用零件的一个平面和两个基础侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，包括角度底座本体（102），其上安装的有环形定位块（105）、长定位块（103）、短定位块（106）、压紧装置（104），其中，所述角度底座本体（102）的倾斜角度θ1为空间孔的一个角度，长定位块103与环形定位块的中心夹角θ2为空间孔的另一个角度；所述钻模板为钢件，其上安装有一个菱形销（5）、一个圆柱销（2）、一个钻套，其中，菱形销、圆柱销和钻套均与钻模板过盈配合，使用钻模板时，将菱形销与圆柱销插入零件的定位基准孔内，钻模板在零件上的位置固定，在钻套的引导下，加工空间孔。
一种空间孔的加工方法，基于以上空间孔的加工装置，该加工方法包括以下步骤：
步骤1：将钻模板放置在孔的入口面上，该入口面作为零件的上平面，使菱形销和圆柱销分别插入零件的定位孔内，通过钻模板上的连接螺栓和螺母将钻模板与零件连接，并连接可靠，此时实现钻模板在零件上一面两销的定位方式，空间孔的入口位置被限定、明确；
步骤2：将角度底座通过T型螺栓固定在普通钻床的工作台上，然后将零件连同之前固定的钻模板一起放置在钻模底座的环形定位块上，并使零件的两个侧面分别与长、短定位块贴紧，依靠零件的自重，零件的定位面与角度底座的基准面贴死，其中，零件放置时，被加工孔的入口面应向上，角度底座利用零件的一个平面和两个基准侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，当零件放置在第三定位基准上后，Z向的移动自由度和X、Y向的旋转自由度被限制，然后将零件的两个基准侧面同时靠紧在第一定位基准和第二定位基准上，X、Y向的移动自由度和Z向的旋转自由度被限制，此时零件的6个自由度被完全限制，在压紧装置的作用下，零件与角度底座可靠、稳定连接，零件的位置唯一，移动钻床摇臂，使钻头顺利通过钻模板上的钻套，摇臂锁死，加工空间孔。
进一步地，优选的方法是，钻床为普通钻床，并进行开放式加工。
本发明采取了上述方案以后，在不增加设备成本和保证生产效率、加工质量的前提下，我们对公司内多种空间孔的加工结构、材料性能等进行综合分析，制定新的加工方案，使得空间孔在普通机床上就能加工，这样既降低了机床成本又保证了零件的加工要求。本加工方法结构简单、使用范围广、操作方便、便于推广使用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图1是本发明空间孔的加工装置中角度底座的结构示意图；
图2是本发明空间孔的加工装置中角度底座的俯视结构示意图；
图3是本发明空间孔的加工装置中钴模板的结构示意图；
图4是本发明空间孔的加工装置中钴模板的俯视结构示意图;
图5是本发明空间孔的加工装置中钴模板的钻套的结构示意图;
图6是本发明空间孔的加工装置中钴模板的圆柱销的结构示意图；
图7是本发明空间孔的加工装置中钴模板的菱形销的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体来说，在常用设备上，单靠机床工作台的旋转是无法满足加工空间孔的要求的。我们经过对空间孔的分析研究，最后采用“化整为零”的手法来分级实现加工要求。
为此，根据实际情况，我们利用零件的外形作为定位基准，将空间孔的角度分为两部分控制，设计角度底座（如图1和2）来实现空间孔两个方向的角度（θ1和θ2）要求。又由于我们选用的设备为普通摇臂钻床，所以为了提高空间孔相对零件上其它基准的位置精度，设计钻模板（如图3和4）来对加工进行引导。角度底座与钻模板的配合使用便实现了空间孔在普通设备上的轻松加工。
其中，如图1-7所示，一种空间孔的加工装置，空间孔是指待加工零件上有两个坐标角度要求的被加工孔，该加工装置包括：一角度底座和一钻模板，其中，角度底座为铸件，其利用零件的一个平面和两个基础侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，包括角度底座本体（102），其上安装的有环形定位块（105）、长定位块（103）、短定位块（106）、压紧装置（104），其中，所述角度底座本体（102）的倾斜角度θ1为空间孔的一个角度，长定位块103与环形定位块的中心夹角θ2为空间孔的另一个角度；所述钻模板（1）为钢件，其上安装有一个菱形销（5）、一个圆柱销（2）、一个钻套，其中，菱形销、圆柱销和钻套均与钻模板过盈配合，使用钻模板时，将菱形销与圆柱销插入零件的定位基准孔内，钻模板在零件上的位置固定，在钻套的引导下，加工空间孔，其中，钴模板上还设螺母3和连接螺栓4。
一种空间孔的加工方法，基于以上空间孔的加工装置，该加工方法包括以下步骤：
步骤1：将钻模板放置在孔的入口面上，该入口面作为零件的上平面，使菱形销和圆柱销分别插入零件的定位孔内，通过钻模板上的连接螺栓和螺母将钻模板与零件连接，并连接可靠，此时实现钻模板在零件上一面两销的定位方式，空间孔的入口位置被限定、明确；
步骤2：将角度底座通过T型螺栓固定在普通钻床的工作台上，然后将零件连同之前固定的钻模板一起放置在钻模底座的环形定位块上，并使零件的两个侧面分别与长、短定位块贴紧，依靠零件的自重，零件的定位面与角度底座的基准面贴死，其中，零件放置时，被加工孔的入口面应向上，角度底座利用零件的一个平面和两个基准侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，当零件放置在第三定位基准上后，Z向的移动自由度和X、Y向的旋转自由度被限制，然后将零件的两个基准侧面同时靠紧在第一定位基准和第二定位基准上，X、Y向的移动自由度和Z向的旋转自由度被限制，此时零件的6个自由度被完全限制，在压紧装置的作用下，零件与角度底座可靠、稳定连接，零件的位置唯一，移动钻床摇臂，使钻头顺利通过钻模板上的钻套，摇臂锁死，加工空间孔。
进一步地，优选的方法是，钻床为普通钻床，并进行开放式加工。
本发明采取了上述方案以后，在不增加设备成本和保证生产效率、加工质量的前提下，我们对公司内多种空间孔的加工结构、材料性能等进行综合分析，制定新的加工方案，使得空间孔在普通机床上就能加工，这样既降低了机床成本又保证了零件的加工要求。本加工方法结构简单、使用范围广、操作方便、便于推广使用。
进一步地，角度底座自身的倾斜角度θ1实现空间孔的一个角度要求，而后第一定位基准1与第三定位基准3中心线的夹角θ2实现空间孔的另一个角度要求。角度底座利用零件的一个平面和两个基准侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，当零件放置在第三定位基准3上后，Z向的移动自由度和X、Y向的旋转自由度被限制，然后将零件的两个基准侧面同时靠紧在定位基准1和第二定位基准2上，X、Y向的移动自由度和Z向的旋转自由度被限制，此时零件的6个自由度被完全限制，零件的位置唯一。
而选用设备为普通钻床，为开放式加工，便于观察和避让，所以不必担心加工时机床、刀具与工件发生干涉或碰撞现象，同时普通钻床的功率、扭矩等比专用设备的低，这样在加工易收缩材质的孔时，操作者可根据加工情况，及时采取相应措施，降低夹刀、断刀现象，保证零件的承平率。
其中，将钻模板放置在孔的入口面上（后称为零件的上平面），其中钻模板上的圆柱销和菱形销对应插入利用零件上的两个高精度孔内，在压紧螺栓的作用下，钻模板与零件上平面贴合，从而实现钻模板在零件上“一面两销”的定位方式，为空间孔的加工提供可靠地位置精度。
本发明加工方法在不提高公司设备成本的基础上，保质保量的完成了零件的加工，并且因为使用的是普通设备，使得零件的加工要素相对集中，减少了零件的转运次数和周转时间，提高了零件的生产效率。
空间孔的普通加工方法是对空间孔加工方法思路的拓展，这种新方法的应用，打破了空间孔只能靠专用设备加工的固有思想，即摆脱了对专用设备的依赖，又为复杂加工要素的加工提供了新的思路与方法，该方法具有较广泛的应用领域和较好的推广价值。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种空间孔的加工装置，空间孔是指待加工零件上有两个坐标角度要求的被加工孔，该加工装置包括：一角度底座和一钻模板，其中，角度底座为铸件，其利用零件的一个平面和两个基础侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，包括角度底座本体（102），其上安装的有环形定位块（105）、长定位块（103）、短定位块（106）、压紧装置（104），其中，所述角度底座本体（102）的倾斜角度θ1为空间孔的一个角度，长定位块（103）与环形定位块（105）的夹角θ2为空间孔的另一个角度；所述钻模板（1）为钢件，其上安装有一个菱形销（5）、一个圆柱销（2）、一个钻套，其中，菱形销、圆柱销和钻套均与钻模板过盈配合，使用钻模板时，将菱形销与圆柱销插入零件的定位基准孔内，钻模板在零件上的位置固定，在钻套的引导下，加工空间孔。
2.一种空间孔的加工方法，其特征在于，基于权利要求1所述的空间孔的加工装置，该加工方法包括以下步骤：
步骤1：将钻模板放置在孔的入口面上，该入口面作为零件的上平面，使菱形销和圆柱销分别插入零件的定位孔内，通过钻模板上的连接螺栓和螺母将钻模板与零件连接，并连接可靠，此时实现钻模板在零件上一面两销的定位方式，空间孔的入口位置被限定、明确；
步骤2：将角度底座通过T型螺栓固定在普通钻床的工作台上，然后将零件连同之前固定的钻模板一起放置在钻模底座的环形定位块上，并使零件的两个侧面分别与长、短定位块贴紧，依靠零件的自重，零件的定位面与角度底座的基准面贴死，角度底座自身的倾斜角度θ1实现空间孔的一个角度要求，而后第一定位基准（1）与第三定位基准（2）中心线的夹角θ2实现空间孔的另一个角度要求；其中，零件放置时，被加工孔的入口面应向上，角度底座利用零件的一个平面和两个基准侧面限制零件的移动自由度和旋转自由度，当零件放置在第三定位基准上后，Z向的移动自由度和X、Y向的旋转自由度被限制，然后将零件的两个基准侧面同时靠紧在第一定位基准和第二定位基准上，X、Y向的移动自由度和Z向的旋转自由度被限制，此时零件的6个自由度被完全限制，在压紧装置的作用下，零件与角度底座可靠、稳定连接，零件的位置唯一，移动钻床摇臂，使钻头顺利通过钻模板上的钻套，摇臂锁死，加工空间孔。
3.根据权利要求2所述的空间孔的加工方法，其特征在于，钻床为普通钻床，并进行开放式加工。
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