[发明专利]一种三轴机床及万向角度头加工法向特征的工艺方法

说明书

一种三轴机床及万向角度头加工法向特征的工艺方法，步骤如下：(1)在工件表面精确标记法向特征的基准位置；(2)计算万向角度头的刀轴定向角和局部定轴加工时的坐标系定向角；(3)精确调整万向角度头的刀轴方向，使其刀轴矢量与法向特征的特征矢量平行；(4)在万向角度头上装夹用于找正的划针或同类尖端工具，测量其刀长；(5)对刀找正法向特征，建立其局部加工坐标系的加工零点；(6)将万向角度头上的划针或同类尖端工具卸下，换装夹为加工刀具，测量其刀长；(7)根据测量得到的刀长，结合计算所得坐标系定向角，编制带有深度补偿宏变量的数控加工程序。本发明可以在三轴机床上基于万向角度头实现工件法向特征的高精度、低成本的便捷加工。

技术领域

本发明涉及一种三轴机床及万向角度头加工法向特征的工艺方法，尤其涉及一种三轴机床加工法向特征的对刀及编程方法，属于数控加工技术领域。

背景技术

目前，加工法向孔、法向凸台、法向平面或其他不规则外形的法向特征时，主要有三种途径：

现有技术一：五轴机床加工。五轴机床由于具备两个旋转轴，刀具相对于工件的姿态可调，在加工法向特征时具有显著的效率和精度优势。

现有技术二：三轴机床+万向转台加工。三轴机床可以为刀具提供3个直线移动自由度，万向转台可以为工件提供2个旋转自由度，理论上可以实现任意角度的法向特征加工。可以通过旋转万向转台，将工件调整到便于加工该法向特征的姿态，然后完成加工，该技术操作简便，易于施工；

现有技术三：三轴机床+万向角度头加工。三轴机床可以为刀具提供3个直线移动自由度，万向角度头可以为刀具提供2个旋转自由度，理论上可以实现任意角度的法向特征加工。可以通过旋转万向角度头，将刀轴调整到便于加工该法向特征的姿态，然后完成加工，该技术方案成本最低。

但上述技术存在如下明显缺点：

现有技术一：五轴机床价格昂贵，普及程度相对三轴机床不高，且其加工成本相对高昂；

现有技术二：受机床行程及万向转台的承重能力限制，面对大尺寸或大重量工件时，适用性较低；同时精密加工用的万向转台一般价格昂贵，其加工成本也较高；

现有技术三：万向角度头成本很低，操作简单，但多用于水平或竖直刀轴方向情况下的加工，面对一般法向特征加工时，在精确对刀找正及深度精确补偿方面缺乏专门的研究与应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决三轴机床+万向角度头加工法向特征时难以精确对刀和实现深度精确补偿的问题，提供一种三轴机床加工法向特征的对刀及编程方法。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种三轴机床及万向角度头加工法向特征的工艺方法，包括以下步骤：

A、在工件表面精确标记法向特征的基准位置P；

B、根据法向特征的特征矢量n，计算万向角度头的刀轴定向角，并计算局部加工坐标系定向角；

C、根据计算得到的万向角度头的刀轴定向角，以及局部加工坐标系定向角，精确调整万向角度头的刀轴方向，使其刀轴矢量T与特征矢量n平行；

D、在万向角度头上装夹用于找正的划针或同类尖端工具，测量其刀长L₁；

E、对刀找正法向特征，建立法向特征局部加工坐标系的加工零点；

F、将万向角度头上的划针或同类尖端工具卸下，换装夹为加工所用的加工刀具，测量其刀长L₂；

G、根据测量得到的刀长L₁和L₂，结合计算所得坐标系定向角，编制带有深度补偿宏变量的数控加工程序。