CN106735385A - 四轴机床上三维双向斜孔的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轴机床上三维双向斜孔的加工方法，其特征是：在工件上设置工艺孔，以工艺孔作为加工主孔的位置参照，通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，从而实现斜孔夹角的保证和加工主孔时进刀位置的准确定位。本发明使得对于三维双向斜孔的加工能够在四轴机床甚至三轴机床上实现精确加工，生产成本低，定位精度高，应用范围较广，可应用于任何形状零件的加工。

Description

四轴机床上三维双向斜孔的加工方法

技术领域

本发明是一种基于四轴机床的三维双向斜孔的加工方法，属于机械加工领域。

背景技术

现有技术中，对于三维双向斜孔的加工，由于空间坐标点和偏转角度的获取存在困难，因此在普通三轴和四轴机床上难以实现，一般都选择在五轴机床上通过程度控制自动运行加工，存在机床选择的局限性和资金与时间的成本问题。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种四轴机床上三维双向斜孔的加工方法，使得对于三维双向斜孔的加工也能在四轴甚至在三轴机床上实现精确加工，以降低加工成本。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明四轴机床上三维双向斜孔的加工方法的特点是：在工件上设置工艺孔，以工艺孔作为加工主孔的位置参照，通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，实现双向斜孔夹角的保证和加工主孔时进刀位置的准确定位。

本发明四轴机床上三维双向斜孔的加工方法的特点也在于：所述工艺孔与主孔相同角向不同位置；在向工件侧面B的投影中，工艺孔轴线和主孔轴线与D基准面分别相交于P1点和P点，投影夹角为θ2，工件侧面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△2；在向工件顶面A的投影中，工艺孔轴线和主孔轴线与E基准面分别相交于Q1点和Q点，投影夹角为θ1，工件顶面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△1；所述D基准面和E基准面是经过坐标原点O的面；所述加工方法是按如下步骤进行：

步骤1：在机床工作转台面上设置斜角角度为θ2的斜角工装，将工件放置在斜角工装的斜面上呈倾斜，并将工件底面D与斜角工装的斜面通过工艺销卡固贴合或以压板压，使工件顶面A与机床转台面呈θ2的夹角；

步骤2：.将机床工作转台面旋转角度θ3，使主孔轴线与刀具的进刀方向平行；刀具的横向平移量为△3；并有：θ3＝ctg(tgθ1*cosθ2)；θ1为θ3在工件顶面A上的投影；

步骤3：加工工艺孔，并在完成工艺孔的加工之后，通过检测获得P1点和P点的距离PP1，以及Q点和Q1点的距离QQ1，并有：

△2＝|PP1|sinθ2；

△3＝|QQ1|sinθ3；

△4＝△3+△2×tgθ2/sinθ3，△4为加工主孔时刀具所需的横向平移量；

步骤4：按照工艺孔的角向和位置，确定工艺孔在机床上的竖向和横向二维坐标，再以△2的值为刀具竖向平移量，以△4的值为刀具的横向平移量实施主孔加工。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法是以工艺孔作为加工主孔的位置参照，通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，能够实现斜孔夹角的保证和加工进刀位置的准确定位，使得对于三维双向斜孔的加工也能在四轴机床上实现精确加工，大大降低了三维双向斜孔的加工成本。

2、本发明方法也能够在加装有可旋转分度盘的三轴机床上进行实现。

附图说明

图1为本发明中待加工双向斜孔的呈矩形的工件立体视图；

图2为本发明中双向斜孔投影在工件侧面要求侧视图；

图3为本发明中双向斜孔投影在工件顶面要求俯视图；

图4为本发明中底面安装斜角工装的工件平置于机床转台上的立体视图；

图5为本发明方法加工中斜孔投影垂直转台面侧视图；

图6为本发明中转台旋转前，加工中斜孔投影在转台面俯视图；

图7为本发明中转台旋转后，加工中斜孔投影在转台面俯视图；

图8为本发明中为获取转台实际旋转角度的算法示意图；

图9为本发明中为获取转台旋转后，加工主孔时，刀具水平偏移补偿距离算法示意图。

具体实施方式

本实施例中四轴机床上三维双向斜孔的加工方法是在工件上设置工艺孔，以工艺孔作为加工主孔的位置参照，通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，实现双向斜孔夹角的保证和加工进刀位置的准确定位。

具体实施中，工件为如图1所示的待加工双向斜孔呈矩形，具有顶面A、底面D和侧面B。

如图2和图3所示，本实施例是基于四轴机床的三维双向斜孔的加工方法首先需要在工件上设置工艺孔21，工艺孔21与主孔22相同角向不同位置。

如图2所示，在向工件侧面B的投影中，即图1中C向图，工艺孔轴线和主孔轴线与D基准面分别相交于P1点和P点，投影夹角为θ2，工件侧面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△2。

如图3所示，在向工件顶面A的投影中，即图1中F向图，工艺孔轴线和主孔轴线与E基准面分别相交于Q1点和Q点，投影夹角为θ1，工件顶面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△1；D基准面和E基准面是经过坐标原点O的面。

本实施例中加工方法是按如下步骤进行：

步骤1：如图4和图5所示，在机床工作转台面24上设置斜角角度为θ2的斜角工装23，将工件放置在斜角工装23的斜面上呈倾斜，并将工件底面D与斜角工装的斜面通过工艺销卡固贴合或以压板压，使工件顶面A与机床转台面24保持为θ2的夹角。

步骤2：如图6和图7所示，将机床工作转台面旋转角度θ3，使主孔轴线与刀具的进刀方向平行；刀具的横向平移量为△3；并有：θ3＝ctg(tgθ1×cosθ2)；因倾斜后的投影关系，θ3并不能直接采用θ1，θ1为θ3在工件顶面A上的投影。

步骤3：加工工艺孔，并在完成工艺孔的加工之后，通过检测获得P1点和P点的距离PP1，以及Q点和Q1点的距离QQ1，并有：

△2＝∣PP1∣sinθ2；

△3＝∣QQ1∣sinθ3；

△4＝△3+△2×tgθ2/sinθ3，△4为加工主孔时刀具所需的横向平移量。

步骤4：按照工艺孔的角向和位置，确定工艺孔在机床上的竖向和横向二维坐标，再以△2的值为刀具竖向平移量，以△4的值为刀具的横向平移量实施主孔加工。

如图8和图9所示，斜角工装23的斜角角度为θ2，转台旋转角度为θ3，刀具竖向平移量为△2，刀具横向补偿偏离量为∣Z2Z2＇∣，当刀具由Z1点移动至Z2点，做好竖向的偏移量△2之后，由于受到θ2斜角工装和转台旋转θ3角度的双重影响，刀具的横向位置已明显偏离，因此需要对这一偏移量进行补偿。

图9中，点A、点B、点Z2和点Z2＇共面且平行于转台面，Z1Z2＇⊥转台面，AZ2＇//BZ2且与刀具进刀方向平行，面Z1Z2＇Z2与刀具进刀方向垂直，且垂直于转台面，点Z2为点B在面Z1Z2＇Z2上的投影，∠Z1Z2＇B＝θ2，∠AZ2＇B＝∠Z2BZ2＇＝θ3，因此有：

横向补偿偏离量∣Z2Z2＇∣＝△2×tgθ2/sinθ3；

则：加工主孔时刀具的横向平移量△4为：

△4＝△3+∣Z2Z2＇∣＝∣QQ1∣sinθ3+△2×tgθ2/sinθ3

即：△4＝∣QQ1∣sinθ3+∣PP1∣sinθ2×tgθ2/sinθ3)

本发明方法能够实现斜孔夹角的保证和加工进刀位置的准确定位。

Claims (2)

1.一种四轴机床上三维双向斜孔的加工方法，其特征是：在工件上设置工艺孔，以工艺孔作为加工主孔的位置参照，通过测量工艺孔的位置推导出加工主孔相对于工艺孔所需的偏移量，实现双向斜孔夹角的保证和加工主孔时进刀位置的准确定位。

2.根据权利要求1所述的四轴机床上三维双向斜孔的加工方法，其特征是：所述工艺孔与主孔相同角向不同位置；在向工件侧面B的投影中，工艺孔轴线和主孔轴线与D基准面分别相交于P1点和P点，投影夹角为θ2，工件侧面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△2；在向工件顶面A的投影中，工艺孔轴线和主孔轴线与E基准面分别相交于Q1点和Q点，投影夹角为θ1，工件顶面投影中主孔偏置于工艺孔的平行间距为△1；所述D基准面和E基准面是经过坐标原点O的面；所述加工方法是按如下步骤进行：

步骤1：在机床工作转台面上设置斜角角度为θ2的斜角工装，将工件放置在斜角工装的斜面上呈倾斜，并将工件底面D与斜角工装的斜面通过工艺销卡固贴合或以压板压，使工件顶面A与机床转台面呈θ2的夹角；

步骤2：.将机床工作转台面旋转角度θ3，使主孔轴线与刀具的进刀方向平行；刀具的横向平移量为△3；并有：θ3＝ctg(tgθ1*cosθ2)；θ1为θ3在工件顶面A上的投影；

步骤3：加工工艺孔，并在完成工艺孔的加工之后，通过检测获得P1点和P点的距离PP1，以及Q点和Q1点的距离QQ1，并有：

△2＝|PP1|sinθ2；

△3＝|QQ1|sinθ3；

△4＝△3+△2×tgθ2/sinθ3，△4为加工主孔时刀具所需的横向平移量；

步骤4：按照工艺孔的角向和位置，确定工艺孔在机床上的竖向和横向二维坐标，再以△2的值为刀具竖向平移量，以△4的值为刀具的横向平移量实施主孔加工。