一种钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法

技术领域

本发明涉及机床上部件圆心确定方法技术领域，尤其涉及一种钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法。

背景技术

回转支承最原始孔加工形式是手工划线定安装孔位置，然后在摇臂钻床上加工；后期考虑到安装孔的位置度为0.5，定位销位置度为0.3，通常采用极坐标打点机进行划线，然后再摇臂钻床加工，这样位置度也很难保证，同时摇臂钻上用高速钢钻头，对钻头刃磨提出很高的要求。

随着回转支承需求量增大，回转支承的加工开始采用数控设备加工，使用最多的设备是数控龙门钻铣床，可以实现定位加工一次完成，同时采用高效的加工刀具，实现高速的加工。这样加工的安装孔在位置度、精度和粗糙度上都有很好的保障。不过也存在一个问题，就是回转支承内外圈找正中心这个辅助时间较长。

数控龙门钻铣床工作台为长方形，回转支承内圈和外圈为环件，把回转支承单内圈或外圈放置到工作台，如果不能确定圆心，安装孔就无法加工。常用的做法是先把内圈或外圈固定在工作台上，然后把寻便器安装到加工主轴上，延X轴方向，靠近中心附近，碰下工件外圆或内孔，记录下坐标值为X1、X2，然后计算出X轴的中心坐标为X＝(X1+X2)/2,然后把寻便器移动到X坐标值位置，然后寻边器保持X轴坐标值不动，移动Y坐标值，分别碰对点外圆或内孔，记录下Y轴坐标值为Y1、Y2，然后计算出Y＝(Y1+Y2)/2，然后把计算出的内圈或外圈中心坐标值输出系统中。以上的操作，对于滚道中心直径为1000的回转支承，寻边找正中心时间为3～5分钟，根据每个人的操作熟悉不同。每一件产品都要进行寻边器定中心，增加操作人员劳动强度和增加辅助时间，降低了加工效率。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法。

本发明提出的一种钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法，包括工作台，工作台用于装夹具有圆形特征的工件，工作台置于X-Y坐标系中并在XOY平面内进行旋转；

所述工作台上设有第一定位柱和第二定位柱，所述第一定位柱和所述第二定位柱的直径相等且均为D0，所述第一定位柱的中心坐标为(X5,Y5)，所述第二定位柱的中心坐标为(X6,Y6)；

测量工件的圆形特征的直径为D；

把工件放置在工作台上，并使工件的圆形特征的侧壁与所述第一定位柱和所述第二柱外侧面接触；

计算工件的圆形特征的中心点坐标为(X7,Y7)。

具体地，当Y5≥Y6时，

X7＝X5-(0.5*D0+0.5*D)*cos(a+β1)

Y7＝Y5-(0.5*D0+0.5*D)*sin(a+β1)

当Y5＜Y6时，

X7＝X5-(0.5*D0+0.5*D)*cos(a-β2)

Y7＝Y5-(0.5*D0+0.5*D)*sin(a-β2)；

式中：a＝arccos((0.5*L)/(0.5D+0.5D0))；β1＝arcsin((Y5-Y6)/L)；β2＝arcsin((Y6-Y5)/L)；

L为第一定位柱圆心和第二定位柱圆心之间的距离。

具体地，

优选地，所述第一定位柱和所述第二定位柱的硬度值≥55HRC。

优选地，所述工件的圆形特征包括工件内开设的圆孔和圆形工件的外侧壁。

本领域技术人员应当知晓第一定位柱的中心坐标可以为人为测量得到，在一些实施例中优选地，所述第一定位柱的中心坐标的确定方法为：把寻边器放置在第一定位柱的近似圆心，然后训传寻边器，沿X方向移动，寻边器与第一定位柱的外侧壁接触后，记录数值X1，然后转180°靠近第一定位柱的另一外侧，寻边器与外圆接触后记录数值X2，则第一定位柱在X方向的圆心坐标值X5：X5＝(X1+X2)/2；

把寻边器移动到第一定位柱的近似中心，移动到X5坐标，保持寻边器在X方向的位置不动，在Y方向移动寻边器，寻边器与第一定位柱的外圆接触后，记录数值Y1，然后成180°靠近第一定位柱的另外一边，寻边器与第一定位柱外侧壁接触，记录下数值Y2；

计算出第一定位柱的在Y方向的中心坐标值Y5：Y5＝(Y1+Y2)/2。

优选地，所述寻边器安装在所述钻铣床上安装刀具位置。

本领域技术人员应当知晓第二定位柱的中心坐标可以为人为测量得到，在一些实施例中优选地，所述第二定位柱的中心坐标的确定方法为：把寻边器放置在第二定位柱的近似圆心，然后训传寻边器，沿X方向移动，寻边器与第二定位柱的外侧壁接触后，记录数值X3，然后转180°靠近第二定位柱的另一外侧，寻边器与外圆接触后记录数值X4，则第二定位柱在X方向的圆心坐标值X6：X6＝(X3+X4)/2；

把寻边器移动到第二定位柱的近似中心，移动到X6坐标，保持寻边器在X方向的位置不动，在Y方向移动寻边器，寻边器与第二定位柱的外圆接触后，记录数值Y3，然后成180°靠近第二定位柱的另外一边，寻边器与第二定位柱外侧壁接触，记录下数值Y4；

计算出第二定位柱的在Y方向的中心坐标值Y6：Y6＝(Y3+Y4)/2。

本发明中，所提出的钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法，确定第一定位柱和第二定位柱的中心位置后，在加工过程中只需要测量工件的圆形特征即可确定该圆形特征的中心点坐标；采用两定位柱找正工件中心，节省了每件工件找正中心的时间，减低了操作人员的劳动强度。对于同批次同型号产品，只要直径相同的工件，只需要首件运行工件找正中心程序，后面的产品可以直接靠定位柱直接加工。对于不同直径的工件，只需要把工件直径输入到机床靠定位柱找正中心程序，点击执行就完成中心找正。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明定位柱放置在工作台上示意图；

图2为本发明工件靠在定位柱上且Y6大于Y5时示意图；

图3为本发明工件靠在定位柱上且Y6小于等于Y5时示意图；

图中：1、第一定位柱；2、第二定位柱；3、工件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。

一种钻铣床上工件圆形特征的圆心找正方法，包括工作台，工作台用于装夹具有圆形特征的工件3，工作台置于X-Y坐标系中并在XOY平面内进行旋转；

如图1所示，工作台上设有第一定位柱1和第二定位柱2，第一定位柱1和第二定位柱2的直径相等且均为D0，第一定位柱1的中心坐标为(X5,Y5)，第二定位柱2的中心坐标为(X6,Y6),第一定位柱1和第二定位柱2有一定距离但尽量使第一定位柱1和第二定位柱2的X方向坐标差较小；

钻铣床安装钻头或铣刀的位置上安装寻边器；

第一定位柱1的中心坐标的确定方法为：把寻边器放置在第一定位柱1的近似圆心，然后训传寻边器，沿X方向移动，寻边器与第一定位柱1的外侧壁接触后，记录数值X1，然后转180°靠近第一定位柱1的另一外侧，寻边器与外圆接触后记录数值X2，则第一定位柱1在X方向的圆心坐标值X5：X5＝(X1+X2)/2；

把寻边器移动到第一定位柱1的近似中心，移动到X5坐标，保持寻边器在X方向的位置不动，在Y方向移动寻边器，寻边器与第一定位柱1的外圆接触后，记录数值Y1，然后成180°靠近第一定位柱1的另外一边，寻边器与第一定位柱1外侧壁接触，记录下数值Y2；

计算出第一定位柱1的在Y方向的中心坐标值Y5：Y5＝(Y1+Y2)/2；

第二定位柱2的中心坐标的确定方法为：把寻边器放置在第二定位柱2的近似圆心，然后训传寻边器，沿X方向移动，寻边器与第二定位柱2的外侧壁接触后，记录数值X3，然后转180°靠近第二定位柱2的另一外侧，寻边器与外圆接触后记录数值X4，则第二定位柱2在X方向的圆心坐标值X6：X6＝(X3+X4)/2；

把寻边器移动到第二定位柱2的近似中心，移动到X6坐标，保持寻边器在X方向的位置不动，在Y方向移动寻边器，寻边器与第二定位柱2的外圆接触后，记录数值Y3，然后成180°靠近第二定位柱2的另外一边，寻边器与第二定位柱2外侧壁接触，记录下数值Y4；

计算出第二定位柱2的在Y方向的中心坐标值Y6：Y6＝(Y3+Y4)/2；

通过两个定位柱中心坐标值，可以计算出两个定位柱之间的距离L:

测量工件3的圆形特征的直径为D；

把工件3放置在龙门钻床的工作台上，并使工件3的圆形特征，在本实施例中该工件3为圆环状的回转支承，工件3的外侧壁与第一定位柱1和第二柱外侧面接触，形成外切圆的状态如图3或图2所示；

计算工件3的圆形特征的中心点坐标(X7,Y7)；

如图2或图3所示，计算出第一定位柱1圆心和工件3圆心之间的距离和第一定位柱1和第二定位柱2中心连线两之间夹角为a，

a＝arccos((0.5*L)/(0.5D+0.5D0))

第一定位柱1的Y5坐标和第二定位柱2的Y6坐标之间距离差与两定位柱之间连线夹角为β，此时又两种情况，一种是第一定位柱1Y5值≥第二定位柱2Y6值，另一种是第一定位柱1Y5值＜第二定位柱2Y6值；

如图3所示，当Y5≥Y6时，

β1＝arcsin((Y5-Y6)/L)

如图2所示，当Y5＜Y6时，

β2＝arcsin((Y6-Y5)/L)

如图3所示，当Y5≥Y6时，

X7＝X5-(0.5*D0+0.5*D)*cos(a+β1)

Y7＝Y5-(0.5*D0+0.5*D)*sin(a+β1)

当Y5＜Y6时，

X7＝X5-(0.5*D0+0.5*D)*cos(a-β2)

Y7＝Y5-(0.5*D0+0.5*D)*sin(a-β2)；

优选地，第一定位柱1和第二定位柱2的硬度值≥55HRC。

该方法应用在数控钻铣床上，对应的上述方法在数控钻铣床的部分编程为：R275＝工件3外圆直径

R296＝Z向对刀参数

R292＝第一定位柱1X坐标

R294＝第一定位柱1Y坐标

R293＝第二定位柱2X坐标

R295＝第二定位柱2Y坐标

R297＝定位柱半径＝第一定位柱半径＝第二定位柱半径

R276＝(R292-R293)*(R292-R293)+(R294-R295)*(R294-R295)

R277＝0.5*SQRT(R276)

R278＝0.5*R275+R297

R279＝ACOS(R277/R278)

R280＝ASIN((R294-R295)/(2*R277))

R281＝R279+R280

R282＝R279-R280

R290＝R292-COS(R281)*R278

R291＝R294-SIN(R281)*R278

IF R294>＝R295 GOTOF N10

R280＝ASIN((R295-R294)/(2*R277))

R281＝R279+R280

R282＝R279-R280

R290＝R292-COS(R282)*R278

R291＝R294-SIN(R282)*R278

N10$P_UIFR[6,X,TR]＝R290

$P_UIFR[6,Y,TR]＝R291

$P_UIFR[6,Z,TR]＝R296

R222＝ATAN2((R292-R293),(R295-R294))

所提出的钻铣床上工件3圆形特征的圆心找正方法，确定第一定位柱1和第二定位柱2的中心位置后，在加工过程中只需要测量工件3的圆形特征即可确定该圆形特征的中心点坐标；采用两定位柱找正工件3中心，节省了每件工件3找正中心的时间，减低了操作人员的劳动强度。对于同批次同型号产品，只要直径相同的工件3，只需要首件运行工件3找正中心程序，后面的产品可以直接靠定位柱直接加工。对于不同直径的工件3，只需要把工件3直径输入到机床靠定位柱找正中心程序，点击执行就完成中心找正。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。