CN107470979B - 锥形工件内腔加工找正方法及装置 - Google Patents

锥形工件内腔加工找正方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锥形工件内腔加工找正装置及方法，该装置包括：机床柜、中心架、第一卡盘、第二卡盘、第一距离探测装置、第二距离探测装置和机床身；其中，所述机床柜、所述第一距离探测装置、所述中心架和所述第二距离探测装置依次设置于所述机床身；所述第一卡盘与所述机床柜相连接，所述第一卡盘能够围绕第一卡盘的中心旋转；所述第二卡盘与所述中心架相连接，所述第二卡盘能够围绕第二卡盘的中心旋转；锥形工件的一端嵌设于所述第一卡盘，锥形工件的另一端嵌设于所述第二卡盘。本发明实现了锥形工件在机床上装卡后，能够自动找正，达到要求精度，解决二次装卡制约工件同轴度不满足精度要求的问题。

Description

锥形工件内腔加工找正方法及装置
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域。
背景技术
复合材料天线罩产品为规则圆锥形工件，内外表面均需要进行加工，必须经过二次装卡，而工件对于内外侧表面的同轴度加工精度要求较高。在现有条件下，二次装卡的完全依靠人工完成，二次装卡的装卡精度依赖于现场操作人员的技术水平。操作人员对锥形工件进行找正，找正到一定精度后，就难于提高。因此制约工件加工精度提高的瓶颈很大程度上在于二次装卡的装卡精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：相对于现有技术，提供了一种锥形工件内腔加工找正装置及方法，实现了锥形工件在机床上装卡后，能够自动找正，达到要求精度，解决二次装卡制约工件同轴度不满足精度要求的问题。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种锥形工件内腔加工找正装置，包括：机床柜、中心架、第一卡盘、第二卡盘、第一距离探测装置、第二距离探测装置和机床身；其中，所述机床柜、所述第一距离探测装置、所述中心架和所述第二距离探测装置依次设置于所述机床身；所述第一卡盘与所述机床柜相连接，所述第一卡盘能够围绕第一卡盘的中心旋转；所述第二卡盘与所述中心架相连接，所述第二卡盘能够围绕第二卡盘的中心旋转；锥形工件的一端嵌设于所述第一卡盘，锥形工件的另一端嵌设于所述第二卡盘。
上述锥形工件内腔加工找正装置中，所述第一卡盘包括第一圆环部和多个第一锁紧装置；其中，多个第一锁紧装置设置于所述第一圆环部的一侧并沿第一圆环部的周向均匀分布；第一锁紧装置包括第一凸起部和第一螺钉，其中，所述第一凸起部开设有第一螺纹通孔，所述第一螺钉旋入所述第一螺纹通孔。
上述锥形工件内腔加工找正装置中，所述第二卡盘包括第二圆环部和多个第二锁紧装置；其中，多个第二锁紧装置设置于所述第二圆环部的一侧并沿第二圆环部的周向均匀分布；第二锁紧装置包括第二凸起部和第二螺钉，其中，所述第二凸起部开设有第二螺纹通孔，所述第二螺钉旋入所述第二螺纹通孔。
上述锥形工件内腔加工找正装置中，所述第一卡盘的中心与所述第二卡盘的中心的连线与机床身的水平面相平行。
上述锥形工件内腔加工找正装置中，第一距离探测装置和第二距离探测装置均为测距传感器。
一种锥形工件内腔加工找正方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：建立坐标系，以所述第一卡盘的中心与所述第二卡盘的中心的连线为Z轴方向，以机床身的宽度方向为X轴方向，以机床身的高度方向为Y轴方向，以第一卡盘的中心为坐标原点；
步骤二：第一卡盘所在的Z轴坐标为Z1,第一距离探测装置所在的Z轴坐标为Za,第二卡盘所在的Z轴坐标为Z2,第二距离探测装置所在的Z轴坐标为Zb；
步骤三：转动第一卡盘和第二卡盘，使得锥形工件转动，同时第一距离探测装置和第二距离探测装置分别探测其与锥形工件的外表面的距离，每旋转90度，第一距离探测装置和第二距离探测装置均取得一个距离数据，旋转一周后，第一距离探测装置取得四个距离数据分别为xa1、xa2、xa3、xa4，第二距离探测装置取得四个距离数据分别为xb1、xb2、xb3、xb4；
步骤四：根据xa1、xa2、xa3、xa4这四个距离数据取均值
根据xb1、xb2、xb3、xb4这四个距离数据取均值
根据Za和Zb得到锥形工件的回转轴与Z轴的交点的Z轴坐标值Z0；
步骤五：根据交点的Z轴坐标值Z0得到在第一卡盘位置处所需调整值和第二卡盘位置处所需调整值
上述锥形工件内腔加工找正方法中，在步骤四中，均值为 均值为
上述锥形工件内腔加工找正方法中，在步骤四中，坐标值Z0由以下公式得出：
上述锥形工件内腔加工找正方法中，步骤五中，调整值由以下公式得出：
上述锥形工件内腔加工找正方法中，在步骤五中，调整值由以下公式得出：
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明根据测量所得到的偏差，可得到调整量，根据计算所得的调整量调整工件，使得工件可以达到较高的装卡精度；
(2)本发明提高了产品良品率，使得工件找正不依赖于操作人员技术水平，产品的精度得到保证；
(3)本发明提高了劳动生产率，使得装卡时间得到有效控制，便于安排生产进度。
附图说明
图1是本发明的锥形工件内腔加工找正装置的结构示意图；
图2是本发明的锥形工件内腔加工找正装置的另一结构示意图；
图3是本发明的第一卡盘的结构示意图；
图4是本发明的第二卡盘的结构示意图；
图5是本发明的坐标示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明的锥形工件内腔加工找正装置的结构示意图；图2是本发明的锥形工件内腔加工找正装置的另一结构示意图。如图1和图2所示，该锥形工件内腔加工找正装置，包括：机床柜1、中心架2、第一卡盘3、第二卡盘4、第一距离探测装置5、第二距离探测装置6和机床身7；其中，
机床柜1、第一距离探测装置5、中心架2和第二距离探测装置6依次设置于所述机床身7；
第一卡盘3与机床柜1相连接，第一卡盘3能够围绕第一卡盘的中心旋转；
第二卡盘4与中心架2相连接，第二卡盘4能够围绕第二卡盘的中心旋转；
锥形工件8的一端嵌设于第一卡盘3，锥形工件8的另一端嵌设于第二卡盘4。
图3是本发明的第一卡盘的结构示意图。如图3所示，第一卡盘3包括第一圆环部31和多个第一锁紧装置；其中，多个第一锁紧装置设置于所述第一圆环部31的一侧并沿第一圆环部31的周向均匀分布；第一锁紧装置包括第一凸起部32和第一螺钉33，其中，第一凸起部32开设有第一螺纹通孔，第一螺钉33旋入第一螺纹通孔。第一螺钉33旋入第一螺纹通孔后，第一螺钉33的旋入端与锥形工件的外壁相压接，从而将锥形工件锁紧，通过调节多个第一锁紧装置，能够调节锥形工件的偏移量。
图4是本发明的第二卡盘的结构示意图。如图4所示，第二卡盘4包括第二圆环部41和多个第二锁紧装置；其中，多个第二锁紧装置设置于所述第二圆环部41的一侧并沿第二圆环部41的周向均匀分布；第二锁紧装置包括第二凸起部42和第二螺钉43，其中，第二凸起部42开设有第二螺纹通孔，第二螺钉43旋入第二螺纹通孔。第二螺钉43旋入第二螺纹通孔后，第二螺钉43的旋入端与锥形工件的外壁相压接，从而将锥形工件锁紧，通过调节多个第二锁紧装置，能够调节锥形工件的偏移量。
工作原理：第一卡盘3和第二卡盘4的转动，使得锥形工件8转动，第一距离探测装置5和第二距离探测装置6能够各自探测其与锥形工件8的外表面的距离，根据锥形工件8转动情况和距离变化情况来确定锥形工件8的偏离情况。并根据偏离情况来调整第一卡盘3的第一锁紧装置和第二卡盘4的第二锁紧装置。
上述实施例中，第一距离探测装置5和第二距离探测装置6均为测距传感器。第一距离探测装置5和第二距离探测装置6用于测量距离，在图1中，第一距离探测装置5测量的距离为第一距离探测装置5所在的位置与锥形工件8的外表面的距离，第二距离探测装置6测量的距离为第二距离探测装置6所在的位置与锥形工件8的外表面的距离，
锥形工件8旋转时，如果锥形工件8的回旋轴与z轴一致，则第一距离探测装置5和第二距离探测装置6测量的距离不变，如果锥形工件8的回旋轴与z轴不一致，则第一距离探测装置5和第二距离探测装置6测量的距离会有变化，从而用到本实施例的找正方法。
本发明还提供了一种锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：建立坐标系，以第一卡盘3的中心与第二卡盘4的中心的连线为Z轴方向，以机床身7的宽度方向为X轴方向，以机床身7的高度方向为Y轴方向，以第一卡盘3的中心为坐标原点；如图5所示。
步骤二：第一卡盘3所在的Z轴坐标为Z1,第一距离探测装置5所在的Z轴坐标为Za,第二卡盘4所在的Z轴坐标为Z2,第二距离探测装置6所在的Z轴坐标为Zb。可以理解的，第一卡盘3所在的Z轴坐标为Z1即为坐标原点。
步骤三：转动第一卡盘3和第二卡盘4，使得锥形工件8转动，同时第一距离探测装置5和第二距离探测装置6分别探测其与锥形工件8的外表面的距离，每旋转90度，第一距离探测装置5和第二距离探测装置6均取得一个距离数据，旋转一周后，第一距离探测装置5取得四个距离数据分别为xa1、xa2、xa3、xa4，第二距离探测装置6取得四个距离数据分别为xb1、xb2、xb3、xb4；
步骤四：根据xa1、xa2、xa3、xa4这四个距离数据取均值为
根据xb1、xb2、xb3、xb4这四个距离数据取均值为
根据Za和Zb得到锥形工件8的回转轴与Z轴的交点的Z轴坐标值Z0,Z0由以下公式得出：
步骤五：根据交点的Z轴坐标值Z0得到在第一卡盘3位置处所需调整值和第二卡盘4位置处所需调整值
调整值由以下公式得出：
调整值由以下公式得出：
本实施例通过找正方法确定了第一卡盘3的调整值和第二卡盘4的调整值，通过调节第一卡盘3的第一锁紧装置能够获得所需的调整值，通过调节第二卡盘4的第二锁紧装置能够获得所需的调整值，通过使用本实施例的方法，可以调整工件至圆跳动0.05mm以内。
本发明根据测量所得到的偏差，可得到调整量，根据计算所得的调整量调整工件，使得工件可以达到较高的装卡精度；本发明提高了产品良品率，使得工件找正不依赖于操作人员技术水平，产品的精度得到保证；本发明提高了劳动生产率，使得装卡时间得到有效控制，便于安排生产进度。
以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种锥形工件内腔加工找正装置，其特征在于包括：机床柜(1)、中心架(2)、第一卡盘(3)、第二卡盘(4)、第一距离探测装置(5)、第二距离探测装置(6)和机床身(7)；其中，
所述机床柜(1)、所述第一距离探测装置(5)、所述中心架(2)和所述第二距离探测装置(6)依次设置于所述机床身(7)；
所述第一卡盘(3)与所述机床柜(1)相连接，所述第一卡盘(3)能够围绕第一卡盘的中心旋转；
所述第二卡盘(4)与所述中心架(2)相连接，所述第二卡盘(4)能够围绕第二卡盘的中心旋转；
锥形工件(8)的一端嵌设于所述第一卡盘(3)，锥形工件(8)的另一端嵌设于所述第二卡盘(4)；
其中，所述第一卡盘(3)包括第一圆环部(31)和多个第一锁紧装置；其中，
多个第一锁紧装置设置于所述第一圆环部(31)的一侧并沿第一圆环部(31)的周向均匀分布；
第一锁紧装置包括第一凸起部(32)和第一螺钉(33)，其中，所述第一凸起部(32)开设有第一螺纹通孔，所述第一螺钉(33)旋入所述第一螺纹通孔；
所述第二卡盘(4)包括第二圆环部(41)和多个第二锁紧装置；其中，
多个第二锁紧装置设置于所述第二圆环部(41)的一侧并沿第二圆环部(41)的周向均匀分布；
第二锁紧装置包括第二凸起部(42)和第二螺钉(43)，其中，所述第二凸起部(42)开设有第二螺纹通孔，所述第二螺钉(43)旋入所述第二螺纹通孔。
2.根据权利要求1所述的锥形工件内腔加工找正装置，其特征在于：所述第一卡盘(3)的中心与所述第二卡盘(4)的中心的连线与机床身(7)的水平面相平行。
3.根据权利要求1所述的锥形工件内腔加工找正装置，其特征在于：第一距离探测装置(5)和第二距离探测装置(6)均为测距传感器。
4.一种锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：建立坐标系，以第一卡盘(3)的中心与第二卡盘(4)的中心的连线为Z轴方向，以机床身(7)的宽度方向为X轴方向，以机床身(7)的高度方向为Y轴方向，以第一卡盘(3)的中心为坐标原点；
步骤二：第一卡盘(3)所在的Z轴坐标为Z1,第一距离探测装置(5)所在的Z轴坐标为Za,第二卡盘(4)所在的Z轴坐标为Z2,第二距离探测装置(6)所在的Z轴坐标为Zb；
步骤三：转动第一卡盘(3)和第二卡盘(4)，使得锥形工件(8)转动，同时第一距离探测装置(5)和第二距离探测装置(6)分别探测其与锥形工件(8)的外表面的距离，每旋转90度，第一距离探测装置(5)和第二距离探测装置(6)均取得一个距离数据，旋转一周后，第一距离探测装置(5)取得四个距离数据分别为xa1、xa2、xa3、xa4，第二距离探测装置(6)取得四个距离数据分别为xb1、xb2、xb3、xb4；
步骤四：根据xa1、xa2、xa3、xa4这四个距离数据取均值
根据xb1、xb2、xb3、xb4这四个距离数据取均值
根据Za和Zb得到锥形工件(8)的回转轴与Z轴的交点的Z轴坐标值Z0；
步骤五：根据交点的Z轴坐标值Z0得到在第一卡盘(3)位置处所需调整值和第二卡盘(4)位置处所需调整值
5.根据权利要求4所述的锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于：在步骤四中，均值为均值为
6.根据权利要求4所述的锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于：在步骤四中，坐标值Z0由以下公式得出：
7.根据权利要求4所述的锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于：在步骤五中，调整值由以下公式得出：
8.根据权利要求4所述的锥形工件内腔加工找正方法，其特征在于：在步骤五中，调整值由以下公式得出：
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