[发明专利]一种基于三轴机床的异型产品法向圆孔高效精密加工方法

说明书

一种基于三轴机床的异型产品法向圆孔高效精密加工方法，包括：建立三轴机床主轴端面定位点到万向角度头的装刀端面定位点的坐标数据关系方程、刀具长度补偿后三轴机床主轴端面定位点的坐标计算方程；基于计算方程，开发具有长度补偿功能的专用后处理程序，该程序可将万向角度头的固有参数及刀具有效摆长作为参数输入，将无刀长的刀位源文件后置处理成适应不同装刀长度的数控加工程序；将三轴机床主轴端面定位点对刀至工件加工坐标系零点，然后安装万向角度头，调整刀轴矢量与法向圆孔的轴向平行，将刀具有效摆长作为参数输入开发的专用后处理程序，生成基于实际装刀长度的数控加工程序，执行完成加工。实现法向圆孔的高精度、低成本、高便捷性加工。

技术领域

本申请涉及数控加工的技术领域，特别是一种基于三轴机床的异型产品法向圆孔高效精密加工方法。

背景技术

孔是各类机械零部件中的常见特征，孔加工也是常见的机械加工类型，包括钻孔、铣孔、镗孔等。当孔的中心轴线与机床的直线轴平行时，施工便捷性较高，而当孔的中心轴线与机床的直线轴存在一定角度时，此类法向孔的加工就比较依赖五轴机床，因为五轴机床具有两个旋转轴，可以实现刀具与工件姿态相对位置的精准调节，从而实现法向孔的精密加工。某型号异型面对称结构战斗部舱产品的起吊孔加工为典型的法向孔加工，早期均采用龙门五轴机床进行加工，如图1(a)所示。

由于五轴设备价格昂贵，因此三轴机床结合万向角度头的定轴加工工艺成为了法向孔低成本、便捷加工的较优选择。但由于万向角度头的角度调节依靠手工进行，当刀轴方向不平行于机床各直线轴时，其精确对刀及精加工数控编程就成为了行业难题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为了解决三轴机床+万向角度头加工法向圆孔时对刀过程可操作性差、精度不高、以及缺乏有效的精加工数控方法的问题。本申请公开了一种基于三轴机床的法向圆孔高效精密加工方法，可生成与实际装刀长度匹配的加工程序，从而实现法向圆孔的高精度、低成本、和高便捷性加工。

本发明的技术解决方案是：

一种基于三轴机床的异型产品法向圆孔高效精密加工方法，包括，

装卡待加工产品并找正，建立工件坐标系，三轴机床主轴端面定位点P对刀至工件坐标系零点，然后在三轴机床主轴端面位置安装万向角度头；

按照法向圆孔在待加工产品上的理论中心位置和方向，获得待加工产品在工件坐标系的法向孔矢量坐标、法向孔的中心点坐标；在万向角度头安装刀具，调整万向角度头使刀具轴线与待加工产品的法向圆孔轴线平行；

通过刀轨编程软件获得在工件坐标系下的法向孔三轴加工刀路轨迹，生成无刀长数据的三轴机床主轴端面定位点P在工件坐标系中的刀轨源文件；

根据所述三轴机床主轴端面定位点P的刀轨源文件、万向角度头的固有参数、刀具有效摆长，通过数据处理模块进行处理，获得基于实际装刀长度的数控加工程序；

将所述数控加工程序传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的加工。

所述数据处理模块：建立三轴机床主轴端面定位点P到万向角度头装刀平面定位点M的坐标数据关系方程，并结合万向角度头的固有参数、刀具有效摆长，获得刀具的刀心点C的坐标关于P点坐标的关系方程，根据刀具的刀心点 C的坐标关于P点坐标的关系方程转换得到刀具刀心点C的刀轨源文件，进而生成最终的基于实际装刀长度的数控加工程序。

所述万向角度头的固有参数包括：装刀端面定位点M到万向角度头装刀轴线与三轴机床主轴轴线的交点Q的距离L0，以及角度头安装在机床上之后Q 点到三轴机床主轴端面定位点P的距离L1。

所述刀具有效摆长为万向角度头装刀端面定位点M到刀心点C的距离L 与L0之和。

所述点P到定位点M的坐标关系方程为：