CN113182548A - 一种预摆角点位走刀制孔的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预摆角点位走刀制孔的方法，具体步骤为：1）确定至少三个数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位；2）确定刀具钻尖到数控机床角度头轴线上的垂点；3）以测量垂点到角度头运动点位直线距离，并测量刀具的长度，以及刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度；4）根据所得测量数据，以刀具钻尖的点位得到角度头的运动点位；5）对角度头的运动点位进行编程，实现刀具钻尖点位走位的控制。本发明通过角度头钻尖在钻孔过程中的运动点位，进而模拟出刀具轴线与主轴轴线交点的运动点位，以点位走刀的编程方式实现零件闭角区域的制孔加工，使数控机床能够应用于零件闭角孔的加工，提高闭角孔的加工精度以及加工效率。

Description

一种预摆角点位走刀制孔的方法
技术领域
本发明涉及零件闭角区域的孔系加工技术领域，具体是指一种预摆角点位走刀制孔的方法。
背景技术
在机械零件中，孔位是一个重要的特征，包括工艺孔，安装孔，定位孔等。在目前的加工方式中，零件孔位通常使用数控机床加工完成。使用数控机床进行孔加工，具有高精度，高效率的特征，能保证加工孔的位置精度与形状精度，同时也可以大大减轻工人的劳动强度。
但是在数控加工过程，尤其是在航空类产品的加工中，经常会遇到需要在零件闭角区域制孔的情况。在缘条，腹板，筋条之间存在夹角的情况下，由于钻头加工时会同零件出现碰撞干涉，因此普通的数控加工方式无法在零件闭角区域内实现制孔加工。
目前，零件闭角区域内的制孔通常采用人工加工的方式，为了提高零件闭角区域内孔的加工质量，一些加工方式也在实际加工过程中采用，如专用的多闭角零件加工工装，针对手持加工钻头的改进等，但是针对闭角区域孔位的加工，继续采用人工加工的方法始终存在着如下问题：工人加工工作量大，效率低。在航空类零件中，存在着大量用于装配的自定位孔与导引孔系，孔径小、密度高。若这些孔出现在零件闭角区域，对于工人来说工作量增加，加工时间长，而且无法保证加工过程的准确性；与数控加工相比，人工加工精度低，需要大量熟练工人才能保证废品率；人工加工零件闭角区域的孔系，使用闭角零件加工工装，增加了加工成本。
发明内容
本发明的目的在于针对零件闭角区域内的孔系加工问题，提供一种使数控机床能够应用于零件闭角孔加工的预摆角点位走刀制孔的方法。
本发明通过下述技术方案实现：一种预摆角点位走刀制孔的方法，具体步骤为：
（1）确定至少三个数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位，包括刀具钻尖钻穿闭角孔后停止的点位、刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位、以及刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位；
（2）确定刀具钻尖到数控机床角度头轴线上的垂点；
（3）以测量垂点到角度头运动点位直线距离，并测量刀具的长度，以及刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度；
（4）根据步骤（3）中所得测量数据，以刀具钻尖的点位得到角度头的运动点位；
（5）对角度头的运动点位进行编程，实现刀具钻尖点位走位的控制，从而实现对闭角孔的钻孔。
本技术方案的工作原理为，主要通过一种角度头刀具实现，通过角度头钻尖的角度转换关系来实现闭角孔的加工，解决了在零件缘条与腹板之间存在夹角的情况下，传统方法由于刀具与零件之间存在干涉而无法完成制孔的问题。该方法通过角度头钻尖在钻孔过程中的运动点位，进而模拟出刀具轴线与主轴轴线交点的运动点位，以点位走刀的编程方式实现零件闭角区域的制孔加工。
本发明通过角度头钻尖的角度转换关系来实现闭角孔的加工，解决了在零件缘条与腹板之间存在夹角的情况下，传统方法由于刀具与零件之间存在干涉而无法完成制孔的问题，该方法通过角度头钻尖在钻孔过程中的运动点位，进而模拟出刀具轴线与主轴轴线交点的运动点位，以点位走刀的编程方式实现零件闭角区域的制孔加工；实现了使用数控机床对闭角孔的加工，提供了加工效率，大幅减少了作业人员的工作量，且保证了加工精度，提高了闭角孔加工的准确性；通过提出使用数据机床加工闭角孔的方法，避免在闭角孔加工过程中，使用额外的辅助工装，只使用具有一定长度的刀具即可实现闭角孔的加工，无需针对刀具以及工装做特殊的改进，降低了闭角孔的加工成本，适宜广泛推广应用。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述刀具轴线方向与闭角孔轴线方向一致。能够保证刀具钻头垂直钻入闭角孔，保证闭角孔的质量。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述数控机床角度头轴线与闭角孔所在平面平行。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度为90°，则刀具钻尖到数控机床角度头轴线上垂点的长度即为刀具的长度。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，确定数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位数量为4个，具体为刀具钻尖钻穿闭角孔后停止的点位、刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位、以及刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位，以及与这三个点位处于同一直线的任一点位。
为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）对角度头的运动点位进行编程的软件为Mastercam。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明通过角度头钻尖的角度转换关系来实现闭角孔的加工，解决了在零件缘条与腹板之间存在夹角的情况下，传统方法由于刀具与零件之间存在干涉而无法完成制孔的问题，该方法通过角度头钻尖在钻孔过程中的运动点位，进而模拟出刀具轴线与主轴轴线交点的运动点位，以点位走刀的编程方式实现零件闭角区域的制孔加工；
（2）本发明实现了使用数控机床对闭角孔的加工，提供了加工效率，大幅减少了作业人员的工作量，且保证了加工精度，提高了闭角孔加工的准确性；
（3）本发明通过提出使用数据机床加工闭角孔的方法，避免在闭角孔加工过程中，使用额外的辅助工装，只使用具有一定长度的刀具即可实现闭角孔的加工，无需针对刀具以及工装做特殊的改进，降低了闭角孔的加工成本，适宜广泛推广应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
图1为本发明中角度头的运动点位以及刀具钻头运动点位的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例的一种预摆角点位走刀制孔的方法，具体步骤为：
（1）确定至少三个数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位，包括刀具钻尖钻穿闭角孔后停止的点位、刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位、以及刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位；
（2）确定刀具钻尖到数控机床角度头轴线上的垂点；
（3）以测量垂点到角度头运动点位直线距离，并测量刀具的长度，以及刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度；
（4）根据步骤（3）中所得测量数据，以刀具钻尖的点位得到角度头的运动点位；
（5）对角度头的运动点位进行编程，实现刀具钻尖点位走位的控制，从而实现对闭角孔的钻孔。
具体实施过程中，为了降低对角度头的运动点位进行编程的难度，特别设置，所述刀具轴线方向与闭角孔轴线方向一致；所述数控机床角度头轴线与闭角孔所在平面平行；所述刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度为90°，则刀具钻尖到数控机床角度头轴线上垂点的长度即为刀具的长度。确定数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位数量为4个，如图1所示，具体为a、b、c、d，只需测量刀具工作长度值，即可计算出的角度头的运动点位为1、2、3、4。
刀具钻尖的实际运动点位依次为：a→b→c→d→c→b→a时，则刀具工作长度值为基准，角度头的运动点位为1→2→3→4→3→2→1，因此对数控机床进行软件编程时，仅需对角度头的运动点位进行编程，使其运动轨迹为1→2→3→4→3→2→1。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了的对角度头的运动点位进行编程的软件，所述步骤（5）对角度头的运动点位进行编程的软件为Mastercam。Mastercam是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。Mastercam具有较强的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控机床编程软件的首选。其他能够实现对角度头的运动点位进行编程的软件也可选取。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）确定至少三个数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位，包括刀具钻尖钻穿闭角孔后停止的点位、刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位、以及刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位；
（2）确定刀具钻尖到数控机床角度头轴线上的垂点；
（3）以测量垂点到角度头运动点位直线距离，并测量刀具的长度，以及刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度；
（4）根据步骤（3）中所得测量数据，以刀具钻尖的点位得到角度头的运动点位；
（5）对角度头的运动点位进行编程，实现刀具钻尖点位走位的控制，从而实现对闭角孔的钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，所述刀具轴线方向与闭角孔轴线方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，所述数控机床角度头轴线与闭角孔所在平面平行。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，所述刀具轴线与数控机床角度头轴线的角度为90°，则刀具钻尖到数控机床角度头轴线上垂点的长度即为刀具的长度。
5.根据权利要求1~3任一项所述的一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，确定数控机床角度头上安装的刀具钻尖的点位数量为4个，具体为刀具钻尖钻穿闭角孔后停止的点位、刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位、以及刀具钻尖钻接触闭角孔位置时的点位，以及与这三个点位处于同一直线的任一点位。
6.根据权利要求1~3任一项所述的一种预摆角点位走刀制孔的方法，其特征在于，所述步骤（5）对角度头的运动点位进行编程的软件为Mastercam。
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