CN107457437A - 大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，包括寻边器、工作台和环形锻件，位于X‑Y坐标系中，调整环形锻件的接触面与寻边器的中心轴平行，同时间距等于寻边器半径，记录下X1/Y1坐标，保持Y1坐标不变，记录下X2/Y1坐标，然后依次记录下Y轴方向坐标：Y2和Y3，计算环形锻件圆心的坐标值为，并验证环形锻件圆心坐标值的准确性。通过上述方式，本发明大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法计算方法简单，计算误差小，孔间距偏差在0.4mm以内，加工后产品的精度大大提高，可操作性强，加工效率更高，合格率也大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及环形锻件加工技术领域，特别是涉及一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法。
背景技术
以往钻床加工大型风电法兰及压力容器管板等环形锻件的时候，利用样板进行加工，先做出产品要加工到尺寸的样板，然后将样板和工件进行比对，再进行加工，由于加工过程中需要靠人进行校正，这样加工出的产品精度低，且效率不高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，计算方法简单，计算误差小，孔间距偏差在0.4mm以内，加工后产品的精度大大提高，可操作性强，加工效率更高，合格率也大大提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，包括工作台和寻边器，工作台用于装夹环形锻件，工作台置于X-Y坐标系中并在XOY平面内进行旋转，寻边器安装在钻床的钻头上并置于工作台的上方，具体的找圆心方法包括如下步骤：
a、将寻边器安装在钻头上，启动寻边器沿着工作台上方进行转动；
b、切换至手轮操作模式来调整寻边器的位置，将寻边器下端慢慢靠近环形锻件的外圆；
c、寻边器在转动情况下会出现偏心现象，在靠近环形锻件的过程中出现两种状态：过盈状态和间隙状态，直至调整至环形锻件的接触面与寻边器的中心轴平行，同时间距等于寻边器半径，此时记录下X1/Y1坐标；
d、在Y1坐标不变情况下，依照步骤c）的方法在寻边器同一高度下操作，记录下X2/Y1坐标，并计算出在X轴方向环形锻件圆心坐标值为A1；
e、将寻边器的圆心定位至X轴方向的工件圆心：A1，并保持X轴坐标A1不变，依照步骤c）的方法进行操作，依次记录下Y轴方向坐标：Y2和Y3，此时在Y轴方向环形锻件圆心坐标值为：B1；
f、记录环形锻件圆心的坐标值为：（A1，B1）；
g、验证环形锻件圆心坐标值的准确性：将寻边器圆心定位至工件圆心坐标处，在Y轴坐标B1不变，依照步骤c）方法进行操作，记下坐标X3；
h、验证坐标的准确性：如果偏差在0.15mm以内，证明坐标值准确有效；如果超过此偏差需检测产品椭圆度及找工件圆心过程中操作是否无误。
在本发明一个较佳实施例中，寻边器沿着工作台上方进行转动的转速为600r/min。
在本发明一个较佳实施例中，在X轴方向环形锻件圆心坐标值A1的计算公式为：（X1+X2）/2，即在X轴方向环形锻件圆心坐标值为X1/Y1到X2/Y1线段的中垂线与Y轴的交点为环形锻件圆心在X轴方向的坐标值。
在本发明一个较佳实施例中，在Y轴方向环形锻件圆心坐标值B1的计算公式为：（Y1+Y2）/2，即在Y轴方向环形锻件圆心坐标值为【（X1+X2）/2；Y2】到【（X1+X2）/2；Y3】线段的中垂线与X轴的交点为环形锻件圆心在Y轴方向的坐标值。
在本发明一个较佳实施例中，环形锻件圆心坐标值为：【（X1+X2）/2；（Y2+Y3）/2】。
在本发明一个较佳实施例中，步骤h）中采用计算半径的方法来验证坐标的准确性，计算公式为：|（Y2+Y3）/2-Y2|≈|X3-（X1+X2）/2|，如果偏差在0.15mm以内，证明坐标值准确有效；如果超过此偏差需检测产品椭圆度及找工件圆心过程中操作是否无误。
本发明的有益效果是：本发明大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法计算方法简单，计算误差小，孔间距偏差在0.4mm以内，加工后产品的精度大大提高，可操作性强，加工效率更高，合格率也大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法中寻边器安装方式的结构示意图；
图2是本发明的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法中寻边器靠近环形锻件过程中过盈状态的结构示意图；
图3是本发明的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法中环形锻件的接触面与寻边器的中心轴平行的结构示意图；
图4是本发明的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法中寻边器靠近环形锻件过程中间隙状态的结构示意图；
图5是本发明的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法中环形锻件与工作台的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：100、寻边器，200、工作台，300、环形锻件。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图5，本发明实施例包括：
一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，包括工作台200和寻边器100，工作台200用于装夹环形锻件300，工作台200置于X-Y坐标系中并在XOY平面内进行旋转，寻边器100安装在钻床的钻头上并置于工作台200的上方。
具体的找圆心方法包括如下步骤：
a、如图1所示，将寻边器100安装在钻头上，启动寻边器100进行转动，其中寻边器100沿着工作台200上方进行转动的转速设置为600r/min。
b、切换至手轮操作模式来调整寻边器100的位置，将寻边器100下端慢慢靠近环形锻件300的外圆。
c、寻边器100在转动情况下，会出现偏心现象，在靠近环形锻件300的过程中出现两种状态：过盈状态和间隙状态（如图2和图4所示），直至调整至环形锻件300的接触面与寻边器100的中心轴平行（如图3所示），同时间距等于寻边器100半径，此时记录下X1/Y1坐标。
d、在Y1坐标不变情况下，依照步骤c）的方法在寻边器100同一高度下操作，记录下X2/Y1坐标，此时通过计算可在X轴方向得出工件圆心坐标值：A1=（X1+X2）/2。
即在X轴方向环形锻件300圆心坐标值为X1/Y1到X2/Y1线段的中垂线与Y轴的交点为环形锻件300圆心在X轴方向的坐标值。
e、将寻边器100的圆心定位至X轴方向的工件圆心：（X1+X2）/2；此时X轴坐标（X1+X2）/2不变，依照步骤c）的方法进行操作，记下Y轴方向坐标Y2、Y3，此时通过计算可在Y轴方向得出工件圆心坐标值：B1=（Y2+Y3）/2。
即在Y轴方向环形锻件300圆心坐标值为【（X1+X2）/2；Y2】到【（X1+X2）/2；Y3】线段的中垂线与X轴的交点为环形锻件300圆心在Y轴方向的坐标值。
f、此时工件圆心坐标值为：【（X1+X2）/2；（Y2+Y3）/2】。
g、为验证工件圆心坐标值的准确性，将寻边器100圆心定位至工件圆心坐标处，在Y轴坐标（Y2+Y3）/2不变，依照步骤3）方法进行操作，记下坐标X3（见图5）。
h、此时利用计算半径的方法验证坐标的准确性，计算公式为：|（Y2+Y3）/2-Y2|≈|X3-（X1+X2）/2|，
如果上述公式计算出来的偏差在0.15mm以内，即证明坐标值准确有效，如超过此偏差需检测产品椭圆度及找工件圆心过程中操作是否无误。
上述方法中利用寻边器的回转偏心原理，任意找出产品的相对位置坐标，通过计算的方法得出产品的圆心坐标，然后将圆心坐标输入电脑，进行自动编程，利用该方法加工出的产品，孔间距偏差在0.4mm以内。
下面结合一项产品的案例，详细说明本设计找圆心的方法：
在实际生产中有一叶片法兰盘上，产品规格：∅2210/∅2010×100，材质：Q345C。
在钻孔前将该产品至于机床的水平工作台面上，按照如上步骤a)、b)、c）利用寻边器记录X1/Y1坐标（411.45/2056.01）；
按照步骤d) 记录下X2/Y1坐标（1922.50/2056.01），此时通过计算可在X轴方向得出工件圆心坐标值：A1=（X1+X2）/2，值为1166.97；
按照步骤e) 记下Y轴方向坐标Y2、Y3（2354.66/144.66），此时通过计算可在Y轴方向得出工件圆心坐标值：B1=（Y2+Y3）/2 ，值为1249.66，
此时工件圆心坐标值为：【（X1+X2）/2；（Y2+Y3）/2】=（1166.97，1249.66）；
为验证工件圆心坐标值的准确性，按照步骤g) 记下坐标X3（2271.98）；
此时利用计算半径的方法按照步骤h)中计算方法来验证坐标的准确性，计算公式为：|（Y2+Y3）/2-Y2|≈|X3-（X1+X2）/2| ，计算结果为1105.01≈1105.23，由此可知工件的圆心坐标值准确。
用该方法找圆心后钻孔与用传统模板钻孔相比具有如下优势：
1）加工精度比传统方法要高5倍以上；
2）加工效率比传统方法快3倍以上；
3）一次检验合格率达100%。
本发明大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法的有益效果是：
计算方法简单，计算误差小，孔间距偏差在0.4mm以内，加工后产品的精度大大提高，可操作性强，加工效率更高，合格率也大大提高。
以上所述仅为本发明的实施例，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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于，包括工作台和寻边器，工作台用于装夹环形锻件，工作台置于X-Y坐标系中并在XOY平面内进行旋转，寻边器安装在钻床的钻头上并置于工作台的上方，具体的找圆心方法包括如下步骤：
a、将寻边器安装在钻头上，启动寻边器沿着工作台上方进行转动；
b、切换至手轮操作模式来调整寻边器的位置，将寻边器下端慢慢靠近环形锻件的外圆；
c、寻边器在转动情况下会出现偏心现象，在靠近环形锻件的过程中出现两种状态：过盈状态和间隙状态，直至调整至环形锻件的接触面与寻边器的中心轴平行，同时间距等于寻边器半径，此时记录下X1/Y1坐标；
d、在Y1坐标不变情况下，依照步骤c）的方法在寻边器同一高度下操作，记录下X2/Y1坐标，并计算出在X轴方向环形锻件圆心坐标值为A1；
e、将寻边器的圆心定位至X轴方向的工件圆心：A1，并保持X轴坐标A1不变，依照步骤c）的方法进行操作，依次记录下Y轴方向坐标：Y2和Y3，此时在Y轴方向环形锻件圆心坐标值为：B1；
f、记录环形锻件圆心的坐标值为：（A1，B1）；
g、验证环形锻件圆心坐标值的准确性：将寻边器圆心定位至工件圆心坐标处，在Y轴坐标B1不变，依照步骤c）方法进行操作，记下坐标X3；
h、如果偏差在0.15mm以内，证明坐标值准确有效；如果超过此偏差需检测产品椭圆度及找工件圆心过程中操作是否无误。
2.根据权利要求1所述的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于，寻边器沿着工作台上方进行转动的转速为600r/min。
3.根据权利要求1所述的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于， 在X轴方向环形锻件圆心坐标值A1的计算公式为：（X1+X2）/2，即在X轴方向环形锻件圆心坐标值为X1/Y1到X2/Y1线段的中垂线与Y轴的交点为环形锻件圆心在X轴方向的坐标值。
4.根据权利要求3所述的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于，在Y轴方向环形锻件圆心坐标值B1的计算公式为：（Y1+Y2）/2，即在Y轴方向环形锻件圆心坐标值为【（X1+X2）/2；Y2】到【（X1+X2）/2；Y3】线段的中垂线与X轴的交点为环形锻件圆心在Y轴方向的坐标值。
5.根据权利要求4所述的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于，环形锻件圆心坐标值为：【（X1+X2）/2；（Y2+Y3）/2】。
6.根据权利要求1所述的大型数控钻床加工环形锻件找圆心的方法，其特征在于，步骤h）中采用计算半径的方法来验证坐标的准确性，计算公式为：|（Y2+Y3）/2-Y2|≈|X3-（X1+X2）/2|，如果偏差在0.15mm以内，证明坐标值准确有效；如果超过此偏差需检测产品椭圆度及找工件圆心过程中操作是否无误。
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