專利名稱：利用復合擺角擴大機床擺角行程的方法
技術領域：
本方法用于擴大機床加工擺角角度的方法。
背景技術：
復合擺角的利用范圍只限于獲得最大行切擺角，以提高加工效率和零件表面質量。在機械加工中，通常以加工基準為第一要素建立坐標系，通常能夠滿足部分零件 在機床上的加工要求，但有一些零件在五坐標立式銑床五電聯動加工時，出現局部閉角區 單軸擺角超程。如RAMMATIC型號的五坐標立式銑床，A、B兩軸單獨擺角行程均為士30°， 五軸聯動時，A軸擺角基于B軸擺角轉動。當某個接頭零件要在上述的五坐標立式銑床上 加工，零件內外形均為直紋面，直紋面母線與Z軸夾角為32°，建立正常加工方案坐標系， 此時要求五坐標立式銑床A軸擺角為32°，B軸擺角等于0，超出五坐標立式銑床A、B軸擺 角行程，無法加工零件。如果利用復合擺角可獲得最大行切角，如該五坐標立式銑床A軸單獨擺角為 30°，B軸單獨擺角為30°，獲得最大行切角為36. 86°，為能加工上述的某個接頭零件， 利用復合擺角即將某個接頭零件旋轉一個角度Φ建立坐標系，角度Φ多大，可通過計算求 得，再驗正是否小于該五坐標立式銑床最大行切角。
發明內容
本發明的目的是提供擴大五坐標立式銑床A、B軸擺角的利用復合擺角擴大機床 擺角行程的方法本發明的目的是通過下述的技術方案實現的利用復合擺角擴大機床擺 角行程的方法，其特征在于建立將零件旋轉角度Φ的坐標，Φ值按下列公式求得
arccos [1/ (31/2tga )]≤ φ ≤ arcsin [1/ (2sina )] 按下列公式得A和B角；
A = arcsin (sinOsina )
B = arctg (cosOtga )0本發明的優點擴大了五坐標立式銑床A軸和B軸擺角行程。
圖1是某個接頭零件原坐標系示意圖。
圖2是某個接頭零件旋轉角度Φ的坐標系示意圖。圖3是RAMMATIC型號的五坐標立式銑床坐標軸示意圖。圖4是某零件轉角坐標示意圖。圖5是圖4中A— A剖視及坐標示意圖。圖中的D—最大擺角主軸方向 X—坐標系中的X軸即五坐標立 式銑床X軸 Y -坐標系中的Y軸即五坐標立式銑床Y軸 Z —坐標系中的Z軸即五坐標立式銑床Z軸A-坐標系中的A軸即五坐標立式銑床A軸擺角為A B-坐標系中的B軸即五坐標立式銑 床B軸擺角為B E —刀具切削端面中心點 Φ —零件旋轉角度 C' E連線為刀具中 心線即刀軸 C' E連線與Z軸夾角為主軸擺角α。
具體實施例方式利用復合擺角擴大機床擺角行程的方法，其特征在于建立將零件旋轉角度Φ的 坐標，Φ值按下列公式求得
arccos [1/ (31/2tga )]彡 φ 彡 arcsin [1/ (2sina )] 按下列公式得A和B角；A = arcsin (sinOsina )
B = arctg (cosC>tga )。實施例
1、零件加工過程中各坐標軸
RAMMATIC五坐標數控銑床坐標軸為X、Y、Ζ、A、B,平行工作臺向右為X軸(方向不能確 定)，向前為Y軸，垂直工作臺向上為Z軸，繞X軸旋轉為A角(誰繞X旋轉)，繞Y軸旋轉為B 角，RAMMATIC五坐標數控銑床本身決定A角基于B角旋轉。零件加工過程中，刀具切削端 面中心點E為刀心，C' E連線為刀具中心線即刀軸，中心線的方向為刀軸方向，刀具中心 線C' E連線與Z軸夾角為合成主軸擺角a，如圖3所示。2、零件加工過程中主軸擺角與各坐標軸的關系 顯而易見，只要不超出行程，X、Y、Z與α無關系。根據勾股定理2 = [C' F' ]2 + [F' E' ]2 I2 = [C' EsinA]2+ [C' Ecosa tgB]2 化簡可得主軸擺角α與機床A、B擺角之間的關系 sin2 a = Sin2A + cos2 a tg2B
I
cos a = cosAcosB 3、機床主軸最大擺角
由 cos a = cosAcosB 可得 a = arccos (cosAcosB) 當 A = 0，B = 30° 時 α = 30° 當 A = 30°，B = 0 時 α = 30° 當 A = 30° , B = 30° 時 α = 36. 86°
α與A、B擺角成正比例關系，即A、B擺角越大，可實現主軸擺角就越大，RAMMATIC五 坐標立式銑床主軸擺角最大為36. 86°，可見，如果零件加工過程中出現擺角超程，并 不能說明此機床不能勝任此零件的加工，我們可以通過控制某接頭零件旋轉一個角度Φ 建立坐標系，來協調最大主軸擺觚位置，保證A、B兩擺角均不超出行程，來實現零件在 RAMMATIC五坐標立式銑床上的正常加工。4、最大主軸擺角位置的控制
加工零件時主軸擺角在XY平面內的投影CE與機床坐標系X軸之間的夾角為Φ)，根據圖3所示，各邊關系，可得 C F/C E = C' F' /C' E' = (C' F' /C' E)/ (C' E' / C' Ε) E F/C E = E' F' /C' E' =(Ε' F' / E' E)/ (C' E' / E' Ε) I
β ηΦ = sinA/sin α cos Φ = tgB/tg α
I
A = arcsin (β ηΦ sin α ) B = arctg (cosC>tga )
可見當α —定時，A、B兩角的大小由變量Φ決定，而Φ為加工零件以大主軸擺角在 XY平面內的投影與機床坐標系X軸之間的夾角，所以通過控制Φ就可以控制主軸最大擺角 的位置。也就是在XY平面內繞原點旋轉工件來改變Φ，從而控制A、B兩角均不超程。5、主軸擺角α變量Φ的關系 要使RAMMATIC五坐標立銑床不超程
A ^ 30° 且 B 彡 30° I
sinO 彡 1/ (2sina )且 C0ScD 彡 1/ (31/2tga )
I
{O 彡 Φ 彡 arcsin [1/ (2sina )]}且{arccos [1/ (31/2tga )]彡 Φ 彡 90° } 分析此解
當O彡α彡30°時Φ任意 當 30° < a ^ 36. 86° 時
arccos [1/ (31/2tga )]彡 φ 彡 arcsin [1/ (2sina )] 當36. 86° < α彡90°時Φ無解。故零件在RAMMATIC五坐標立銑床加工時，當所需主軸最大擺角不大于30°時，任 意坐標系即可實現加工，當所需主軸最大擺角大于30°且不大于36. 86°時，可通過在XY 平面內旋轉工件將所需最大擺角主軸在工作臺上的投影置于合適方向上利用復合擺角實 現加工，當所需最大主軸擺角大于36. 86°時，則通過在XY平面內旋轉工件無法實現加工。此方法同樣適用于其它機床，因機床構造差異角度關系會有差異，如機床B角 基于 A 角轉動，則角度關系為:sin2 a = cos2 a tg2A + Sin2B, tgA = sinOtga，sinB = cos Φ sin a，但角度復合道理相似。以某零件鏜腹板孔為例需要主軸擺角35°。若35°由A角或B角單獨承擔，肯 定不能實現正常加工，此時需要將零件轉一個角度，求出角度Φ，按下列公式可得Φ的范 圍值，
arccos [1/ (31/2tga )]彡 φ 彡 arcsin [1/ (2sina )] 34. 45° 彡 Φ 彡 60. 65°
可根據工作臺大小情況決定Φ具體數值。現取Φ = 40°，此時， A = arcsin (sin 40° sin35° ) = 21. 63° B = arctg (cos40° tg35° ) = 28. 20°A、B角均不超程，可以實現對零件的加工。
權利要求
1.利用復合擺角擴大機床擺角行程的方法，其特征在于建立將零件旋轉角度Φ的坐 標，Φ值按下列公式求得arccos [1/ (31/2tga )]≤ φ ≤ arcsin [1/ (2sina )] 按下列公式得A和B角；A = arcsin (sinOsina )B = arctg (cosC>tga )。
全文摘要
利用復合擺角擴大機床擺角行程的方法，其特征在于建立將零件旋轉角度Φ的坐標，Φ值按下列公式求得arccos［1/(31/2tgα)］≤Φ≤arcsin［1/(2sinα)］按下列公式得A和B角；A＝arcsin(sinΦsinα)，B＝arctg(cosΦtgα)。優點擴大了五坐標立式銑床A軸和B軸擺角行程。
文檔編號B23Q1/25GK102101244SQ20101060437
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者張弛, 張承冰 申請人:沈陽飛機工業(集團)有限公司