本發明是一種基于四軸機床的三維雙向斜孔的加工方法，屬于機械加工領域。

背景技術：

現有技術中，對于三維雙向斜孔的加工，由于空間坐標點和偏轉角度的獲取存在困難，因此在普通三軸和四軸機床上難以實現，一般都選擇在五軸機床上通過程度控制自動運行加工，存在機床選擇的局限性和資金與時間的成本問題。

技術實現要素：

本發明是為避免上述現有技術所存在的問題，提供一種四軸機床上三維雙向斜孔的加工方法，使得對于三維雙向斜孔的加工也能在四軸甚至在三軸機床上實現精確加工，以降低加工成本。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明四軸機床上三維雙向斜孔的加工方法的特點是：在工件上設置工藝孔，以工藝孔作為加工主孔的位置參照，通過測量工藝孔的位置推導出加工主孔相對于工藝孔所需的偏移量，實現雙向斜孔夾角的保證和加工主孔時進刀位置的準確定位。

本發明四軸機床上三維雙向斜孔的加工方法的特點也在于：所述工藝孔與主孔相同角向不同位置；在向工件側面B的投影中，工藝孔軸線和主孔軸線與D基準面分別相交于P1點和P點，投影夾角為θ2，工件側面投影中主孔偏置于工藝孔的平行間距為△2；在向工件頂面A的投影中，工藝孔軸線和主孔軸線與E基準面分別相交于Q1點和Q點，投影夾角為θ1，工件頂面投影中主孔偏置于工藝孔的平行間距為△1；所述D基準面和E基準面是經過坐標原點O的面；所述加工方法是按如下步驟進行：

步驟1：在機床工作轉臺面上設置斜角角度為θ2的斜角工裝，將工件放置在斜角工裝的斜面上呈傾斜，并將工件底面D與斜角工裝的斜面通過工藝銷卡固貼合或以壓板壓，使工件頂面A與機床轉臺面呈θ2的夾角；

步驟2：.將機床工作轉臺面旋轉角度θ3，使主孔軸線與刀具的進刀方向平行；刀具的橫向平移量為△3；并有：θ3＝ctg(tgθ1*cosθ2)；θ1為θ3在工件頂面A上的投影；

步驟3：加工工藝孔，并在完成工藝孔的加工之后，通過檢測獲得P1點和P點的距離PP1，以及Q點和Q1點的距離QQ1，并有：

△2＝|PP1|sinθ2；

△3＝|QQ1|sinθ3；

△4＝△3+△2×tgθ2/sinθ3，△4為加工主孔時刀具所需的橫向平移量；

步驟4：按照工藝孔的角向和位置，確定工藝孔在機床上的豎向和橫向二維坐標，再以△2的值為刀具豎向平移量，以△4的值為刀具的橫向平移量實施主孔加工。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明方法是以工藝孔作為加工主孔的位置參照，通過測量工藝孔的位置推導出加工主孔相對于工藝孔所需的偏移量，能夠實現斜孔夾角的保證和加工進刀位置的準確定位，使得對于三維雙向斜孔的加工也能在四軸機床上實現精確加工，大大降低了三維雙向斜孔的加工成本。

2、本發明方法也能夠在加裝有可旋轉分度盤的三軸機床上進行實現。

附圖說明

圖1為本發明中待加工雙向斜孔的呈矩形的工件立體視圖；

圖2為本發明中雙向斜孔投影在工件側面要求側視圖；

圖3為本發明中雙向斜孔投影在工件頂面要求俯視圖；

圖4為本發明中底面安裝斜角工裝的工件平置于機床轉臺上的立體視圖；

圖5為本發明方法加工中斜孔投影垂直轉臺面側視圖；

圖6為本發明中轉臺旋轉前，加工中斜孔投影在轉臺面俯視圖；

圖7為本發明中轉臺旋轉后，加工中斜孔投影在轉臺面俯視圖；

圖8為本發明中為獲取轉臺實際旋轉角度的算法示意圖；

圖9為本發明中為獲取轉臺旋轉后，加工主孔時，刀具水平偏移補償距離算法示意圖。

具體實施方式

本實施例中四軸機床上三維雙向斜孔的加工方法是在工件上設置工藝孔，以工藝孔作為加工主孔的位置參照，通過測量工藝孔的位置推導出加工主孔相對于工藝孔所需的偏移量，實現雙向斜孔夾角的保證和加工進刀位置的準確定位。

具體實施中，工件為如圖1所示的待加工雙向斜孔呈矩形，具有頂面A、底面D和側面B。

如圖2和圖3所示，本實施例是基于四軸機床的三維雙向斜孔的加工方法首先需要在工件上設置工藝孔21，工藝孔21與主孔22相同角向不同位置。

如圖2所示，在向工件側面B的投影中，即圖1中C向圖，工藝孔軸線和主孔軸線與D基準面分別相交于P1點和P點，投影夾角為θ2，工件側面投影中主孔偏置于工藝孔的平行間距為△2。

如圖3所示，在向工件頂面A的投影中，即圖1中F向圖，工藝孔軸線和主孔軸線與E基準面分別相交于Q1點和Q點，投影夾角為θ1，工件頂面投影中主孔偏置于工藝孔的平行間距為△1；D基準面和E基準面是經過坐標原點O的面。

本實施例中加工方法是按如下步驟進行：

步驟1：如圖4和圖5所示，在機床工作轉臺面24上設置斜角角度為θ2的斜角工裝23，將工件放置在斜角工裝23的斜面上呈傾斜，并將工件底面D與斜角工裝的斜面通過工藝銷卡固貼合或以壓板壓，使工件頂面A與機床轉臺面24保持為θ2的夾角。

步驟2：如圖6和圖7所示，將機床工作轉臺面旋轉角度θ3，使主孔軸線與刀具的進刀方向平行；刀具的橫向平移量為△3；并有：θ3＝ctg(tgθ1×cosθ2)；因傾斜后的投影關系，θ3并不能直接采用θ1，θ1為θ3在工件頂面A上的投影。

步驟3：加工工藝孔，并在完成工藝孔的加工之后，通過檢測獲得P1點和P點的距離PP1，以及Q點和Q1點的距離QQ1，并有：

△2＝∣PP1∣sinθ2；

△3＝∣QQ1∣sinθ3；

△4＝△3+△2×tgθ2/sinθ3，△4為加工主孔時刀具所需的橫向平移量。

步驟4：按照工藝孔的角向和位置，確定工藝孔在機床上的豎向和橫向二維坐標，再以△2的值為刀具豎向平移量，以△4的值為刀具的橫向平移量實施主孔加工。

如圖8和圖9所示，斜角工裝23的斜角角度為θ2，轉臺旋轉角度為θ3，刀具豎向平移量為△2，刀具橫向補償偏離量為∣Z2Z2＇∣，當刀具由Z1點移動至Z2點，做好豎向的偏移量△2之后，由于受到θ2斜角工裝和轉臺旋轉θ3角度的雙重影響，刀具的橫向位置已明顯偏離，因此需要對這一偏移量進行補償。

圖9中，點A、點B、點Z2和點Z2＇共面且平行于轉臺面，Z1Z2＇⊥轉臺面，AZ2＇//BZ2且與刀具進刀方向平行，面Z1Z2＇Z2與刀具進刀方向垂直，且垂直于轉臺面，點Z2為點B在面Z1Z2＇Z2上的投影，∠Z1Z2＇B＝θ2，∠AZ2＇B＝∠Z2BZ2＇＝θ3，因此有：

橫向補償偏離量∣Z2Z2＇∣＝△2×tgθ2/sinθ3；

則：加工主孔時刀具的橫向平移量△4為：

△4＝△3+∣Z2Z2＇∣＝∣QQ1∣sinθ3+△2×tgθ2/sinθ3

即：△4＝∣QQ1∣sinθ3+∣PP1∣sinθ2×tgθ2/sinθ3)

本發明方法能夠實現斜孔夾角的保證和加工進刀位置的準確定位。