CN115213453B - 一种斜孔加工方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及零件加工技术领域，公开了一种斜孔加工方法和装置，方法包括获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取；计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度；在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度；根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标；根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工。本方法能够解决现有技术中固定基准点稳定性差，且作业时间长，加工成本高的技术问题。

Description

一种斜孔加工方法和装置
技术领域
本发明涉及零件加工技术领域，尤其涉及一种斜孔加工方法和装置。
背景技术
在模具制造加工过程中，模具结构上会有部分需要设计带角度的结构，这种类型的结构相对于模具设计基准有很高的精度要求。例如斜抽芯配合孔，对于位置度精度要求很高，因此加工定位的基准需要精准定位。
目前，现有的带角度工位加工基准点的工艺，一般是通过基准棒固定在斜孔的中心来确定基准点。例如，在工件侧面根据图纸数值在斜孔中心大致位置用胶水粘贴石墨，再用固定装置进行固定，直到石墨稳固。然后，在石墨上加工基准棒的配合孔，将基准棒装配在石墨的基准孔上。接着，将加工面调整为底面，根据斜孔的角度旋转加工设备的工作台以使斜孔变为直孔，并通过基准棒来抓取斜孔中心，最后开始加工作业。在加工作业完成后，敲掉石墨并清理粘贴石墨的残余胶水。
但是，由于斜孔加工面在底面，而基准棒固定面在侧面，在加工过程中需要重复装夹工件，导致作业时间长且成本高。此外，工件装夹过程中存在石墨掉落风险，稳定性差。
发明内容
本发明提供了一种斜孔加工方法和装置，以解决现有技术中固定基准点稳定性差，且作业时间长，加工成本高的技术问题。
第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种斜孔加工方法，包括：
获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取；
计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度；
在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度；
根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标；
根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工。
优选地，所述计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度，包括：
根据所述辅助点坐标确定所述辅助点的位置；
根据所述辅助点坐标和所述斜孔中心点坐标，构建直角三角形并计算正切角度；
根据所述辅助点的位置和所述正切角度，得到所述初始角度。
优选地，所述根据所述辅助点的位置和所述正切角度，得到所述初始角度，包括：
以所述斜孔中心点为原点，待加工零件的底面边沿线的右侧方向为X轴正向，竖直向上为Y轴正向建立坐标系；
当所述辅助点位于第一象限时，所述初始角度等于所述正切角度；
当所述辅助点位于第四象限时，所述初始角度等于360°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第二象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第三象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度之和；
当所述辅助点位于Y轴正方向时，所述初始角度等于90°；
当所述辅助点位于Y轴负方向时，所述初始角度等于270°；
当所述辅助点位于X轴正方向时，所述初始角度等于0°；
当所述辅助点位于X轴负方向时，所述初始角度等于180°。
优选地，所述方法还包括：
当待加工零件沿逆时针转动时，所述旋转角度取值为正；当待加工零件沿顺时针转动时，所述旋转角度取值为负。
优选地，所述根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标，包括：
X3＝L*cosC
Y3＝L*sinC
其中，所述基准点坐标为(X3，Y3)，L为所述目标距离，C为所述目标角度。
优选地，所述目标距离的计算公式为：
Figure BDA0003772383760000031
其中，所述辅助点坐标为(X2，Y2)，所述斜孔中心点坐标为(X1，Y1)，X＝X2-X1，Y＝Y2-Y1。
第二方面，本发明提供了一种斜孔加工装置，包括辅助点组件，所述辅助点组件用于与待加工零件连接，以测量并获得辅助点坐标。
优选地，所述辅助点组件包括底座和标准球，所述标准球设于所述底座上，所述底座用于与所述待加工零件的底面连接，所述辅助点为所述标准球的中心点。
优选地，所述底座上设有磁铁，所述底座通过磁铁的磁力与所述待加工零件连接。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取；然后计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度；在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度；根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标；根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工。在本发明中，辅助点可以在待加工零件的侧面上任意选取，无需通过多次装夹就能确定基准点坐标，避免了多次装夹带来的风险，保证了基准点稳定性。同时，任意辅助点具有灵活性高，稳定性强，安装方便，加工成本低，基准点位置不受工件大小以及粘贴的位置限制等优点。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的斜孔加工方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的待加工零件底面的主视图；
图3是本发明实施例提供的待加工零件的俯视图；
图4是本发明实施例提供的辅助点在待加工零件的侧面位置示意图；
图5是待加工零件旋转后的基准点坐标示意图；
图6是待加工零件加工作业时的示意图。
其中，附图标记如下：1、机床；21、标准球；22、底座；3、待加工零件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明第一实施例提供了一种斜孔加工方法，包括以下步骤：
S11，获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取；
S12，计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度；
S13，在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度；
S14，根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标；
S15，根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工。
在本发明中，辅助点可以在待加工零件的侧面上任意选取，无需通过多次装夹就能确定基准点坐标，避免了多次装夹带来的风险，保证了基准点稳定性。同时，任意辅助点具有灵活性高，稳定性强，安装方便，加工成本低，基准点位置不受工件大小以及粘贴的位置限制等优点。
在步骤S11中，获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取。斜孔中心点又称目标点或者假想点，斜孔中心点是根据图纸数值在待加工零件的侧面上确定的,斜孔中心点坐标为(X1,Y1)。
需要说明的是，参照图2、图3，辅助点可以由辅助点组件等工具进行确定。示例性地，所述辅助点组件包括底座22和标准球21，所述标准球21设于所述底座22上，所述底座22用于与所述待加工零件3的底面连接，所述辅助点为所述标准球21的中心点。进一步地，所述底座22上设有磁铁，所述底座22通过磁铁的磁力与所述待加工零件3连接。在旋转待加工零件3之前，粘贴辅助点并测量辅助点坐标(X2,Y2)。
在一种实施方式当中，为了便于计算，以所述斜孔中心点为原点，待加工零件的底面边沿线的右侧方向为X轴正向，竖直向上为Y轴正向建立坐标系。当然，也可以建立其他坐标系，本发明对此不做限定。
在获得坐标之后，计算得到目标距离，所述目标距离的计算公式为：
Figure BDA0003772383760000051
其中，所述辅助点坐标为(X2，Y2)，所述斜孔中心点坐标为(X1，Y1)，X＝X2-X1，Y＝Y2-Y1。
在步骤S12中，计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度，包括：
根据所述辅助点坐标确定所述辅助点的位置；
根据所述辅助点坐标和所述斜孔中心点坐标，构建直角三角形并计算正切角度；
根据所述辅助点的位置和所述正切角度，得到所述初始角度。
需要说明的是，如图4所示，本发明中的辅助点是可以任意选取的，因此辅助点的位置有8种类型，需要通过所述辅助点坐标确定所述辅助点的位置，从而计算初始角度的数值。其中，以辅助点、斜孔中心点为两个非直角顶点构建直角三角形，然后再计算正切角度A1，正切角度的计算公式为A1＝arctan(Y/X)。
参照图4、表1和表2，在一种实施方式中，以所述斜孔中心点为原点，待加工零件的底面边沿线的右侧方向为X轴正向，竖直向上为Y轴正向建立坐标系。在建立上述坐标系之后，初始角度即为辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线的右侧方向(X轴正半轴)的夹角，因此，8种类型的辅助点位置对应的初始角度包括以下情况：
当所述辅助点位于第一象限时，所述初始角度等于所述正切角度；
当所述辅助点位于第四象限时，所述初始角度等于360°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第二象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第三象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度之和；
当所述辅助点位于Y轴正方向时，所述初始角度等于90°；
当所述辅助点位于Y轴负方向时，所述初始角度等于270°；
当所述辅助点位于X轴正方向时，所述初始角度等于0°；
当所述辅助点位于X轴负方向时，所述初始角度等于180°。
表1辅助点类型表(一)
坐标计算 辅助点位置 辅助点类型 初始角度
DX＞0，DY＞0 第一象限 ① A＝A1
DX＞0，DY＜0 第四象限 ⑦ A＝360°-A1
DX＜0，DY＞0 第二象限 ③ A＝180°-A1
DX＜0，DY＜0 第三象限 ⑤ A＝180°+A1
表2辅助点类型表(二)
坐标计算 辅助点位置 辅助点类型 初始角度
DX＝O，DY＞0 Y轴正方向 ② A＝90°
DX＝O，DY＜0 Y轴负方向 ⑥ A＝270°
DY＝O，DX＞0 X轴正方向 ⑧ A＝0°
DY＝O，DX＜0 X轴负方向 ④ A＝180°
在步骤S13中，如图5所示，在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度。目标角度的计算公式为C＝A+B，C为目标角度，A为所述初始角度，B为所述旋转角度。其中，预设的旋转角度即为斜孔的角度，可以根据图纸确定。待加工零件设置于旋转工作台上，通过旋转工作台控制待加工零件根据预设的旋转角度转动，以使斜孔变为直孔。
需要说明的是，当待加工零件沿逆时针转动时，所述旋转角度取值为正；当待加工零件沿顺时针转动时，所述旋转角度取值为负。在本实施例中，机床1上的旋转工作台是逆时针转动的，因此B取正值。
在步骤S14中，根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标。其中，基准点坐标计算公式为：
X3＝L*cosC
Y3＝L*sinC
其中，所述基准点坐标为(X3，Y3)，L为所述目标距离，C为所述目标角度。
参照图6，最后根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工，也即步骤S15的内容。
参照图6，本发明第二实施例提供了一种斜孔加工装置，包括辅助点组件，所述辅助点组件用于与待加工零件3连接，以测量并获得辅助点坐标(X2，Y2)。
在具体实施中，待加工零件设于加工设备上，例如带有旋转工作台的机床。所述旋转工作台用于控制待加工零件3根据预设的旋转角度转动；所述辅助点组件用于与所述待加工零件3连接，以测量并获得所述辅助点坐标；所述机床1用于根据所述基准点坐标对所述待加工零件3进行斜孔加工。例如，机床上配置相应的设备主轴，设备主轴进行斜孔加工。
优选地，所述辅助点组件包括底座22和标准球21，所述标准球21设于所述底座22上，所述底座22用于与所述待加工零件3的底面连接，所述辅助点为所述标准球21的中心点。示例性地，底座22上设有螺纹孔，标准球21靠近底座22的一侧设有螺纹棒，螺纹棒与螺纹孔螺纹连接。
优选地，所述底座22上设有磁铁，所述底座22通过磁铁的磁力与所述待加工零件3连接。通过磁铁进行连接，方便快捷，相较于现有技术中采用石墨粘接的方式，本发明能够避免工件装夹过程中容易造成石墨掉落的风险，进一步提高了稳定性，同时不需要清理石墨残留的胶水，降低了加工时间和成本。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种斜孔加工装置用于执行上述实施例的一种斜孔加工方法中的辅助点确定步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
综上，在本发明实施例中，辅助点可以在待加工零件的侧面上任意选取，无需通过多次装夹就能确定基准点坐标，避免了多次装夹带来的风险，保证了基准点稳定性。同时，任意辅助点具有灵活性高，稳定性强，安装方便，加工成本低，基准点位置不受工件大小以及粘贴的位置限制等优点。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种斜孔加工方法，其特征在于，包括：
获取辅助点坐标和斜孔中心点坐标，计算得到辅助点与斜孔中心点之间的目标距离；其中，所述辅助点在待加工零件的侧面上任意选取；
计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度；
在待加工零件根据预设的旋转角度转动之后，计算所述初始角度与所述旋转角度之和，得到目标角度；
根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标；
根据所述基准点坐标对所述待加工零件进行斜孔加工。
2.根据权利要求1所述的斜孔加工方法，其特征在于，所述计算辅助点和斜孔中心点的连线与待加工零件的底面边沿线之间的初始角度，包括：
根据所述辅助点坐标确定所述辅助点的位置；
根据所述辅助点坐标和所述斜孔中心点坐标，构建直角三角形并计算正切角度；
根据所述辅助点的位置和所述正切角度，得到所述初始角度。
3.根据权利要求2所述的斜孔加工方法，其特征在于，所述根据所述辅助点的位置和所述正切角度，得到所述初始角度，包括：
以所述斜孔中心点为原点，待加工零件的底面边沿线的右侧方向为X轴正向，竖直向上为Y轴正向建立坐标系；
当所述辅助点位于第一象限时，所述初始角度等于所述正切角度；
当所述辅助点位于第四象限时，所述初始角度等于360°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第二象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度的差值；
当所述辅助点位于第三象限时，所述初始角度等于180°与所述正切角度之和；
当所述辅助点位于Y轴正方向时，所述初始角度等于90°；
当所述辅助点位于Y轴负方向时，所述初始角度等于270°；
当所述辅助点位于X轴正方向时，所述初始角度等于0°；
当所述辅助点位于X轴负方向时，所述初始角度等于180°。
4.根据权利要求1所述的斜孔加工方法，其特征在于，所述方法还包括：
当待加工零件沿逆时针转动时，所述旋转角度取值为正；当待加工零件沿顺时针转动时，所述旋转角度取值为负。
5.根据权利要求1所述的斜孔加工方法，其特征在于，所述根据所述目标距离和所述目标角度计算得到斜孔加工的基准点坐标，包括：
X3＝L*cosC
Y3＝L*sinC
其中，所述基准点坐标为(X3，Y3)，L为所述目标距离，C为所述目标角度。
6.根据权利要求5所述的斜孔加工方法，其特征在于，所述目标距离的计算公式为：
Figure FDA0004184125580000021
其中，所述辅助点坐标为(X2，Y2)，所述斜孔中心点坐标为(X1，Y1)，X＝X2-X1，Y＝Y2-Y1。
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