用于平面上加工斜孔的零位设置工具及方法技术

一种用于平面上加工斜孔的零位设置工具及方法，包括有自下而上依次连接的螺柱、定位销、中间体和基准球；其中，定位销用于平面定位，中间体用于高度定位，下端设有与平面紧密贴合的基准面，定位销的中心线与基准面垂直且相交，交点为基准点，基准球的球心与定位销的中心线同轴；将零位设置工具通过工艺孔安装在平面上，数控机床测量基准球的球心的坐标，再将零位设置工具和斜孔的参数标准值与测得的数据一起输入数控程序，计算球心与基准点的水平坐标差和垂直坐标差，再转换得到平面零位，从而实现在平面上加工斜孔的平面零位的设置。本发明专利技术实现了平面零位的精确设定，具有结构简单、操作便捷、定位精确、成本低廉、适用范围广的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于平面上加工斜孔的零位设置工具及方法


[0001]本专利技术涉及机械加工用工艺装置，特别涉及一种用于平面上加工斜孔的零位设置工具及方法，属于机械加工


技术介绍

[0002]机械零件加工经常会遇到在平面上加工斜孔的情况，当平面上的孔的中心轴线与平面垂直的时候，该孔称为直孔，当平面上的孔的中心轴线与平面成一非90
°
角度时，该孔通常称为斜孔。请结合参阅图1和图2，待加工的斜孔类零件1设有平面1
‑
1，在该平面1
‑
1上需要加工出斜孔2，该斜孔2与所述平面1
‑
1成一斜角θ。当所述零件1在数控机床上加工时，参见图3，通常将该零件1倾斜一角度90
°‑
θ，使刀具D对准所述斜孔2的斜孔中心线2
‑
1，这就需要对所述斜孔2的斜孔零位A，即所述斜孔中心线2
‑
1与平面1
‑
1的交点，进行三维坐标转换。目前使用的主要方法是：一、通过零件旋转，机床精确补偿，实现加工；二、机床主轴附件旋转，机床精确补偿，实现加工；三、应用高精度工装定位零件，实现加工。上述的方法一和方法二需要依赖机床设备的功能，而方法三对于工装的要求较高，而且工装的定位需要依据加工零件的特点单独设置。总而言之，以上现有方法依赖于设备及工装，整体成本较高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种用于平面上加工斜孔的零位设置工具及方法，在平面上加工出工艺孔并安装专门的零位设置工具，通过对其测量定位，再利用数控程序进行参数的换算，实现三维空间上平面零位的精确设置，具有工具体积小巧、安装方便、操作简便、定位精确、成本低廉、通用性强的特点。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种用于平面上加工斜孔的零位设置工具，所述斜孔的中心线与所述平面成一斜角θ且交点为斜孔零位，其特征在于：所述的平面上开设有工艺孔，所述的零位设置工具通过该工艺孔安装在所述平面上，包括有自下而上依次连接的螺柱、定位销、中间体和基准球；所述螺柱用以连接所述工艺孔，所述定位销用于对所述零位设置工具进行平面定位，所述中间体的下端设有基准面，该基准面与所述平面紧密贴合，用于对所述零位设置工具进行高度定位，所述定位销的中心线与所述基准面垂直且相交，交点为基准点，所述基准球的球心与所述定位销的中心线同轴，该球心到所述基准面的距离为基准距离。
[0006]进一步地，所述的工艺孔的下部为螺纹孔，上部为销孔，该工艺孔的中心线与所述平面垂直且相交，交点为工艺孔零位，该工艺孔零位为所述平面的平面零位。
[0007]进一步地，所述的工艺孔的销孔与所述零位设置工具的定位销之间为紧配关系。
[0008]进一步地，所述的基准面的平面度要求为0.01mm以内，该基准面与所述定位销的中心线的垂直度要求为0.01mm以内。
[0009]进一步地，所述的基准球的半径和基准距离为预定的标准值。
[0010]进一步地，所述的定位销的下部设有导向段，以便所述零位设置工具的导入安装。
[0011]本专利技术的另一技术方案为：
[0012]一种采用上述零位设置工具实现的用于平面上加工斜孔的零位设置方法，其特征在于：所述的零位设置方法包括：
[0013]在所述平面的任一位置上加工所述工艺孔，将所述零位设置工具通过该工艺孔安装在所述平面上，使用数控机床测量所述基准球的球心的位置坐标，再将所述零位设置工具和斜孔的参数标准值与测得的数据一起输入数控程序，并计算所述球心与所述基准点的水平坐标差和垂直坐标差，再转换得到所述工艺孔零位，即所述平面的平面零位，从而实现数控机床在所述平面上加工所述斜孔的平面零位的精确设置，并以该平面零位为基准换算得到所述斜孔零位。
[0014]进一步地，所述的零位设置方法包括以下具体步骤：
[0015]1)将所述平面放置为水平位置，在该平面上任一合适的位置处加工出所述工艺孔，该工艺孔的中心线与所述平面垂直且相交，交点为所述平面的平面零位；
[0016]2)通过所述螺柱连接所述螺纹孔，将所述零位设置工具旋入所述工艺孔，且旋固于所述平面上，使所述基准面与所述平面紧密贴合，所述定位销与所述销孔紧配结合，从而依靠平面和高度三个维度的定位来保证所述零位设置工具的定位销的中心线与所述工艺孔的中心线一致，所述基准点与所述平面零位重合；
[0017]3)倾斜所述平面与水平成角度90
°‑
θ，使所述斜孔的中心线处于垂直方向的正常加工位置，数控机床接触测量所述基准球并获得所述球心的位置坐标；
[0018]4)将所述斜孔的斜角θ和所述基准距离输入所述数控机床的数控程序，通过三角函数计算，得到所述球心与所述基准点的水平坐标差和垂直坐标差；
[0019]5)通过步骤3)获得的所述球心的位置坐标、步骤4)获得的所述水平坐标差和垂直坐标差，转换得到所述平面零位的坐标，从而实现数控机床在所述平面上加工所述斜孔的平面零位的精确设置，并以该平面零位为基准换算得到所述的斜孔零位。
[0020]进一步地，所述的步骤4)应用的计算式如下：
[0021]d＝a
×
sin(90
°‑
θ)，b＝a
×
cos(90
°‑
θ)；
[0022]其中，
[0023]a——球心到基准面的基准距离，
[0024]b——球心与基准点的垂直坐标差，
[0025]d——球心与基准点的水平坐标差。
[0026]本专利技术取得了如下有益效果：
[0027]本专利技术能够实现平面零位的精确设定，降低了对设备、工装的限制要求，有效解决了在平面上加工斜孔的零位设置问题；本专利技术具有结构简单、操作便捷、定位精确、成本低廉、适用范围广的优点。
附图说明
[0028]图1是待加工零件的示意图。
[0029]图2是待加工零件的剖视图。
[0030]图3是斜孔的加工状态示意图。
[0031]图4是本专利技术的示意图。
[0032]图5是本专利技术的结构要素图。
[0033]图6是零件和工艺孔的示意图之一。
[0034]图7是本专利技术的安装示意图。
[0035]图8是零件和工艺孔的示意图之二。
[0036]图9是图8的W部放大图。
[0037]图10是本专利技术的安装结构图。
[0038]图11是图10的V部放大图。
[0039]图12是本专利技术的零位转换原理图。
[0040]图中，1—零件，1
‑
1—平面，2—斜孔，2
‑
1—斜孔中心线，3—零位设置工具，3
‑
1—螺柱，3
‑
2—定位销，3
‑
3—基准面，3
‑
4—中间体，3
‑
5—基准球，4—工艺孔，4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于平面上加工斜孔的零位设置工具，所述斜孔的中心线与所述平面成一斜角θ且交点为斜孔零位，其特征在于：所述的平面上开设有工艺孔，所述的零位设置工具通过该工艺孔安装在所述平面上，包括有自下而上依次连接的螺柱、定位销、中间体和基准球；所述螺柱用以连接所述工艺孔，所述定位销用于对所述零位设置工具进行平面定位，所述中间体的下端设有基准面，该基准面与所述平面紧密贴合，用于对所述零位设置工具进行高度定位，所述定位销的中心线与所述基准面垂直且相交，交点为基准点，所述基准球的球心与所述定位销的中心线同轴，该球心到所述基准面的距离为基准距离。2.根据权利要求1所述的用于平面上加工斜孔的零位设置工具，其特征在于：所述的工艺孔的下部为螺纹孔，上部为销孔，该工艺孔的中心线与所述平面垂直且相交，交点为工艺孔零位，该工艺孔零位为所述平面的平面零位。3.根据权利要求2所述的用于平面上加工斜孔的零位设置工具，其特征在于：所述的工艺孔的销孔与所述零位设置工具的定位销之间为紧配关系。4.根据权利要求1所述的用于平面上加工斜孔的零位设置工具，其特征在于：所述的基准面的平面度要求为0.01mm以内，该基准面与所述定位销的中心线的垂直度要求为0.01mm以内。5.根据权利要求1所述的用于平面上加工斜孔的零位设置工具，其特征在于：所述的基准球的半径和基准距离为预定的标准值。6.根据权利要求1所述的用于平面上加工斜孔的零位设置工具，其特征在于：所述的定位销的下部设有导向段，以便所述零位设置工具的导入安装。7.一种采用权利要求2所述零位设置工具实现的用于平面上加工斜孔的零位设置方法，其特征在于：所述的零位设置方法包括：在所述平面的任一位置上加工所述工艺孔，将所述零位设置工具通过该工艺孔安装在所述平面上，使用数控机床测量所述基准球的球心的位置坐标，再将所述零位设置工具和斜孔的参数标准值与测得的数据一起输入数控程序，并计算所述球心与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾亮，刘健，吴广宇，范红健，
申请(专利权)人：上海中船三井造船柴油机有限公司，
类型：发明
国别省市：