專利名稱:一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種機加工部件的設置使用方法,具體涉及一種適用于機床加工復雜工件, 特別是采用現(xiàn)有四軸機床加工通常只能由五軸機床加工的復雜工件的配合夾具的設置方法。
背景技術(shù):
機加工是通過加工W戒精確去除材料的加工工藝。機械加工主要有手動加工和數(shù)控加工 兩大類。手動加工是指通過機械工人手工操作銑床、車床、鉆床和鋸床等機械設備來實現(xiàn)對
各種材料進行加工的方法。手動加工適^ift行小批量、簡單的零件生產(chǎn)。數(shù)控加工(CNC ) 是rnm^工人運用,設備來進行加工。目前,絕大多數(shù)的機加工車間都采用,加工技術(shù)。 通過編程,把工^ffi笛卡爾坐標系中的^fi坐標(X , Y , Z )轉(zhuǎn)換礙,語言,數(shù)控機床的 CNC控制器通過爐』訴口^^^語言來控制數(shù)控機床的軸,自動按要求去除材料,從而得 到精加工工件。數(shù)控加工以連續(xù)的方式來加工工件,適合于大批量、形狀復雜的零件。與普 通機床相比,數(shù)控機床有如下特點
1、 加工精度高,具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量;
2、 可進行多坐標的聯(lián)動,能加工形狀復雜的零件;
3、 加工零《牛改變時, 一般只需要更改l^禾呈序,^m省生產(chǎn)準備時間;
4、 機床本身的精度高、剛駄,可選擇有利的加工用量,生產(chǎn)率高; 5、機床自動l^l^雖高,可以;J1^勞動3驢;
作為原有數(shù)控車床的改進,現(xiàn)有的 車床在原有臥5£^^床的敏出上增加了自動換刀 裝置,從而實現(xiàn)了工件一次裝鄉(xiāng)即可進行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和l巡等多種工序的集 中加工。加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能 機床。Z0TO 加工中心上經(jīng)一次裝夾后,能對兩個m的表面完成多種工序的加工,并且有多種換刀或選刀功能,從而使生產(chǎn)效率大大提高。數(shù)控機床按控制軸數(shù)可分為三軸、四軸和五軸等,隨著軸數(shù)的增加,機床可加工的機加工件的曲面復雜度也隨著增加,例如,傳統(tǒng)的四軸機床無法
實現(xiàn)同時對具有空間相對ea為兩曲面的復雜工件的加工,而通過五軸機床可以輕松實現(xiàn)。固然,軸數(shù)越多,其對應的機加工性能就越強大, <,高軸數(shù)的機床成本高昂,要求每個機
加工企業(yè)擁有各種軸數(shù)不同的機床Oii配其加工的產(chǎn)品并不現(xiàn)實。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的,在于針對目前部分復雜工件難以無法通過四軸機床加工,而添置五軸機床設備會造成成本激增和設備浪費的情況,給出了一種適用于用四軸機床加工通常用五軸機床才能加工的復雜工件的特定夾具所對應的設置應用方法,即將工件所對應的兩個不同方向的二任意角度a和(3的定向要求,合成為—方向和~^角度來定向,根據(jù)計^果零件裝夾時先給予相對第四軸一^預置角Y和加工面加工后,"^的參數(shù)角9 ,按照各節(jié)點新的坐標計算值進行加工,即能通過用四軸機床RS^—次第四軸進行加工達到與五軸機床相同的效果,通過本發(fā)明中述及的技術(shù)方案,可以實現(xiàn)在四軸機床上加工通常只有五軸機床才能加工的復雜工件的目的,該工藝方法具有適用性,且能夠減少一次機床動作。提高了已有機床的利用率,節(jié)省了新添置五軸設備的投資。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配S^法,包括夾具i^和工件節(jié)點坐,示f直設定兩步驟,m^數(shù)控機床MM夾具iS^進行工件節(jié)點坐標值i^的^ ,對夾具夾持的工件迸行機床加工。
進一步的,m^—種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法中,戶腿夾具設定步驟
包括以下設定工序
4① 依據(jù)欲加工工件設計參數(shù),設定工件節(jié)臂平面上的兩個軸動方向和兩個角度,建立坐
標系;
② i^節(jié)臂平面與盤部基準面的實際夾角6 ;
③ i^節(jié)臂平面與盤部基準面的交線與坐標軸的夾角Y。
進一步的,m^—種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法中,所述工件節(jié)點坐標值設定步驟包括以下i貌工序
① 根據(jù)鄉(xiāng)口工件設計參數(shù),設定原四軸坐標系OXYZ ;
② 將原四軸坐標系OXYZ中的XOY坐標湖以0為圓心,旋轉(zhuǎn)—Y角,使平纟開第四軸的坐標湖(如OY )和所述節(jié)臂平面與盤部基準面的交線相平行或重合,并得到新的四軸坐標系OX' Y' Z;
③ 將所得的新的四軸坐標系ox' y' z中的x' oz坐標軸以o為圓心旋車專一個e角使坐
標軸OX'平f開戶腿節(jié)臂平面,得到新的坐標系后,代入前述Y '坐標值,即得到i^點的
最終坐標值。
本發(fā)明的有驗果在于
本發(fā)明提供了一種適用于用四軸機床加工通常用五軸機床才能加工的復雜工件的特定夾具所對應的配置方法,即將工件所對應的兩個不同方向的二任意角度oc和(5的定向要求,合成為~^方向和~^角度來定向,根據(jù)計算結(jié)果零件^時先給予相又^四軸UM角Y和加
工面加工后旋轉(zhuǎn)"^的參數(shù)角e ,按照各節(jié)點新的坐硫十割ia行加工,即能通過用四軸豐幾
床R]KE轉(zhuǎn)一次第四軸進行加工達到與五軸機床相同的^ ,通過本發(fā)明中述及的技術(shù)方案,可以實現(xiàn)在四軸機床上加工通常只有五軸機床才能加工的復雜工件的目的,該工藝方法具有
適用性,且能夠減少一次機床動作o提高了已有機床的利用率,相較Ttf添置五軸設備,大大節(jié)約了生產(chǎn)駄。
圖i為對加工工件的節(jié)臂平面的二個方向,二個角度的數(shù)值建立的坐標系;圖2為將工件的節(jié)臂平面與盤部基準面帶入圖i坐標系后的示意圖;圖3為工件產(chǎn)品參數(shù)設定的坐標系;圖4為圖3中XOY旋轉(zhuǎn)Y后坐標系;
圖5為圖4中節(jié)點S定轉(zhuǎn)e后的坐標值,加上承前的Y'得到的最終坐標系。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的技術(shù)方案進^ifi—步說明
如圖l - 5 ,—種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法,包括夾具設定和工件節(jié)點坐標值i貌兩步驟,所述,幾床通過夾具職后進行工件節(jié)點坐標值設定的方式,對夾具娥的工件進行機床加工。戶ffi^具i貌步驟包括以下礎工序二
① 依據(jù)欲加工工件設計^ , iS^工件節(jié)臂平面上的兩個軸動方向和兩個角度,建立坐
標系;
② i^節(jié)臂平面與盤部基準面的實際夾角e ;
③ i^節(jié)臂平面與盤部基準面的交線與坐標軸的夾角Y。腿工件節(jié)點坐標值i貌步驟包括以下戯工序
① 根據(jù)鄉(xiāng)n工件設計參數(shù),i^原四軸坐標系OXYZ ;
② 將原四軸坐標系OXYZ中的XOY坐標軸以0為圓心,S^專一^Y角,使平^T第四軸的坐標軸(如OY )和戶腿節(jié)臂平面與盤部基準面的交線相平行或重合,并得到新的四軸坐標系OX' Y' Z;
③ 將所得的新的四軸坐標系OX' Y' Z中的X' OZ坐標湖以O為圓心旋轉(zhuǎn)一個0角使坐標軸OX'平行于m^節(jié)臂平面,得到新的坐標系后,代入前述Y '坐標值,即得到該節(jié)點的最鵬示值。下面通過實施例和計算進^ffl—步說明
如圖l所示,對加工工件的節(jié)臂平面的二個方向,二個角度的數(shù)學抽象化,建立坐標系;
如圖2所示,令①通過節(jié)點e與節(jié)點f的連線且垂直于XOZ基面的平面為P面②盤部基準大平面為Q面
P面與Q面原交角為a , P面又繞一條軸旋轉(zhuǎn)卩,成為P'面即是工件的節(jié)臂平面。該軸垂直與二平面的交,在P面上,原P面的法向矢量OB變?yōu)镻'的法線矢量OB'其坐標為<formula>formula see original document page 7</formula>
洗'=(a , b , c )
令Q面的法向矢量5X: (0,0,1)
計算節(jié)臂平面與盤部基準大平面的實際夾角一新的四軸旋轉(zhuǎn)參數(shù)角,
P'面與Q面的夾角
<formula>formula see original document page 7</formula>
計算預置角——即P'面與Q面的交線L與OY坐標軸的夾角。令L線的方向矢量為i:
<formula>formula see original document page 7</formula>令OY軸的方向矢量為= ( 0 , -1, 0 )
COSy二
〖
OF
/■^——^Y=Arc COS /"^~
如圖3戶/f^、,按原工件產(chǎn)品設定#|^建立標系;
① 點g:(Xl,Yl,Zl)
② 點e : (X2,Y2,Z2)
③ 點h : (X3,Y3,Z3)
④ 點f : (X4,Y4,Z4)
如圖4戶if^ , XOY旋轉(zhuǎn)Y后坐標f直
① 點g :節(jié)點至O點投影長度pl,角度Kl,入l坐標(X';i , Y'i , Zi)
② 點e :節(jié)點至O點投影長度p2 ,角度k2 ,入2坐標(X'2 , Y'2 , Z2)
③ 點h :節(jié)點至0點投影fetp3 ,角度k3 ,入3
坐標(X'3, Y'3,Z3)
④ 點f :節(jié)點至O點投影長度p4 ,角度k4 ,入4坐標(X'4 , Y'4 , Z4 )
如圖5所示,X'OZ上節(jié)點j^e后的坐標值,加上承前的Y'得到最終坐標值
① 點g :節(jié)點至O點投影長度p5 ,角度mi坐標(X'u , Y'i, Zii)
② 點e :節(jié)點至O點投影長度p6 ,角度m2坐標(X'21 , Y'2 , Z2i)
③ 點h :節(jié)點至O點J媳長度p7 ,角度m3坐標(X'31, Y'3,Z31)
點f :節(jié)點至O點投影長度p8 ,角度m4
坐標(X'41 , Y'4 , Z")
lUJ卩工一種轉(zhuǎn)向節(jié)而言,轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)的a二13。34' , (5= 0.5°,求得Y=2°7'50.06" , 6=13° 34'33",即在夾具裝置上設計旋轉(zhuǎn)軸線與產(chǎn)品基準軸線角度為Y^2。7'50.06",此時產(chǎn)品基準 平面與f幾床主軸線垂直,用于加工第"^H立置;加工第二〗M時,夾具裝置沿著機床第四旋 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度即6=13°34'33",此時產(chǎn)品第二位置平面與機床主軸線垂直,可l^lJI]工第 二《sa,據(jù)此類推,即可在四軸機床上,通過該特定夾具和夾具的配置,加工通常在五軸機 床才可加工的該工件。該工藝方法具有適用性,且能夠減少一次機床動作。提高了已有機床 的利用率,相較Tif添置五軸設備,大大節(jié)約了生產(chǎn)^。
值得注意的是,具體實施方式
中的技術(shù)方案和實施例僅是對本發(fā)明精神的進一步說明而 非P艮定,扭可采用發(fā)明的實質(zhì)發(fā)明精神而僅3報術(shù)方案作等同的簡單^的,仍在發(fā)明的保 護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法,其特征在于所述一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法,包括夾具設定和工件節(jié)點坐標值設定兩步驟,所述數(shù)控機床通過夾具設定后進行工件節(jié)點坐標值設定的方式,對夾具夾持的工件進行機床加工。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法,其特征在于所 述一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法中,所述夾具設定步驟包括以下設定工 序① 依據(jù)欲加工工件設計參數(shù),設定工件節(jié)臂平面上的兩個軸動方向和兩個角度,建立坐 標系;② 設定節(jié)臂平面與盤部基準面的實際夾角e ;③ 設定節(jié)臂平面與盤部基準面的交線與坐標軸的夾角Y。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法,其特征在于所述一種適用于機床加工復雜工件的夾具的配置方法中,所述工件節(jié)點坐標值設定步驟包括以下設定工序① 根據(jù)欲加工件設計參數(shù),設定原四軸坐標系OXYZ ;② 將原四軸坐標系OXYZ中的XOY坐標軸以0為圓心,逆時針旋轉(zhuǎn)所述節(jié)臂平面與盤部 基準面的交線與坐標軸的夾角Y ,并得到新的四軸坐標系OX' Y' Z ;③ 將所得的新的四軸坐標系OX' Y' Z以O為圓心順時針旋轉(zhuǎn)所述節(jié)臂平面與盤部基準 面的實際夾角e,得到新的坐標軸后,代入前述Y '坐標值,即得到該節(jié)點的最終坐標值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于用四軸機床加工通常用五軸機床才能加工的復雜工件的特定夾具所對應的配置方法,即將工件所對應的兩個不同方向的二任意角度α和β的定向要求,合成為一個方向和一個角度來定向,根據(jù)計算結(jié)果零件裝夾時先給予相對第四軸一個預置角γ和加工面加工后旋轉(zhuǎn)一個新的參數(shù)角θ,按照各節(jié)點新的坐標計算值進行加工,即能通過用四軸機床只旋轉(zhuǎn)一次第四軸進行加工達到與五軸機床相同的效果,通過本發(fā)明中述及的技術(shù)方案,可以實現(xiàn)在四軸機床上加工通常只有五軸機床才能加工的復雜工件的目的,該工藝方法具有適用性,且能夠減少一次機床動作。提高了已有機床的利用率,節(jié)省了添置五軸設備的投資。
文檔編號B23Q3/06GK101633126SQ200910098869
公開日2010年1月27日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者吳紅飛, 趙子余 申請人:寧波躍進汽車前橋有限公司