一種三維空間小孔的電火花加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本方法涉及電火花小孔加工領(lǐng)域，是基于有數(shù)學模型的工件上三維空間小孔的電 火花加工。
【背景技術(shù)】：
[0002] 目前常用的三維空間小孔的電火花加工方法是：按孔的理論尺寸進行劃線確定孔 位，采用帶B、C回轉(zhuǎn)軸和X、Y、Z、S直線軸的六軸電火花小孔加工機床，通過各軸的旋轉(zhuǎn)和 移動，使電極管定位到劃線位置，通過目視對照劃線位置來確定加工孔位。這種方法存在的 不足：1、編程效率低，每一個孔位都需要肉眼觀測對照；2、設(shè)備利用率低，空間孔位必須在 機床上通過剔點的方式進行，減少了設(shè)備的有效加工時間；3、小孔定位精度差，因每個孔位 采用肉眼觀測確定，人為因素影響大，編程加工后的孔位偏差大。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提供一種基于有數(shù)學模型的工件上的三維空間小孔不通過 劃線確定孔位，利用帶擺動軸B軸、回轉(zhuǎn)軸C軸和X、Y、Z、S直線軸的六軸電火花小孔加工 機床，通過測量與坐標變換，精準定位空間矢量小孔位置的電火花小孔加工方法。該六軸電 火花小孔加工機床各軸坐標指定如下：直線軸為X、Y、Z軸，正方向符合笛卡爾坐標系右手 法則；旋轉(zhuǎn)軸為擺動軸B軸、回轉(zhuǎn)軸C軸，其中，擺動軸B軸繞Y軸旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)軸C軸疊加在 擺動軸B軸上繞自身中心法線旋轉(zhuǎn)，正方向是從軸所指處往原點看的逆時針方向，S軸與Z 軸重合為進給軸。
[0004] 本方法的目的是通過下述的步驟實現(xiàn)的。
[0005] -種三維空間小孔的電火花加工方法，其特征在于，包括其步驟：
[0006] (1)制做定位夾具：定位夾具要能對工件進行的裝夾定位，能與機床轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定可 靠的連接，夾具不能與加工位置干涉。
[0007] (2)定義機床各軸坐標零點位置：轉(zhuǎn)臺平面與XY平面平行時為擺動軸B軸的零點 狀態(tài)時，擺動軸B軸此時的位置為零點，機床X、Y、Z軸坐標零點為擺動軸B軸在零點狀態(tài)時 回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)臺平面的交點位置，回轉(zhuǎn)軸C軸的零點為固定位置。
[0008] (3)對工件數(shù)學模型進行變換：使工件數(shù)學模型的坐標零點X 1、Y 1、Z 1和方向 與機床X、Y、Z軸坐標零點和方向重合，工件模型的空間位置與工件在機床上的空間位置重 合。
[0009] (4)確定擺動軸B軸與回轉(zhuǎn)軸C軸的位置偏差：利用探針或電極通過接觸感知功 能快速得到，設(shè)探針或電極的直徑為d，首先找正轉(zhuǎn)臺平面水平并將擺動軸B軸坐標置零， 然后逆時針將擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)90°，利用接觸感知功能得到X軸坐標xl，再順時針將B軸 旋轉(zhuǎn)90°利用接觸感知功能得到X軸坐標x2,那么，擺動軸B軸和回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn)中心的 之間兩個方向的偏差a，b分別是：
[0010]
[0011]
[0012] (5)獲取三維空間小孔點位信息：在數(shù)學模型上，做出孔的中心向量，并將向量基 點定位于孔上方；通過UG查詢工具查找出該向量的參數(shù)，得到該向量的基點坐標（x，y，z) 與方向向量（i, j, k)。
[0013] (6)三維空間小孔坐標轉(zhuǎn)換：按著步驟（4)至（5)得到的a、b與小孔的基點坐標 (X，y，Z)和方向向量（i，j，k)，按下列算式進行坐標變換，即可得到機床回轉(zhuǎn)軸C軸的旋轉(zhuǎn) 角度α、擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)角度β、X、Y、Z軸移動位置（X'，y'，^ ):
[0014]
[0015]
[0016]
[0017] (7)編寫加工程序：重復(fù)步驟（4)至（6)，即可得出不同三維空間小孔的機床坐標 值，編寫出整個工件的加工程序進行加工。
[0018] 需要換加工設(shè)備或工件時，重復(fù)步驟（1)至（7)即可。
[0019] 本方法的優(yōu)點：1、提高了三維空間小孔的編程效率和孔位精度，2、三維空間小孔 編程無需采用在機床上劃線剔點的方法進行，提高了機床的利用率，3、有效避免了人為因 素對加工精度的影響，極大的提高了加工效率和加工質(zhì)量。
【附圖說明】：
[0020] 圖1是六軸電火花小孔加工機床各軸坐標示意圖；
[0021] 圖2是零件模型坐標變換示意圖；
[0022] 圖3是擺動軸B與回轉(zhuǎn)軸C的位置偏差a、b示意圖；
[0023] 圖4是小孔矢量位置繪制示意圖；
【具體實施方式】：
[0024] 參閱圖1-4, 一種三維空間小孔的電火花加工方法，其特征在于，包括其步驟：
[0025] (1)制做定位夾具：定位夾具要能對工件進行的裝夾定位，能與機床轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定可 靠的連接，夾具不能與加工位置干涉。
[0026] (2)定義機床各軸坐標零點位置：參閱圖1，轉(zhuǎn)臺平面與XY平面平行時為擺動軸 B軸的零點狀態(tài)時，擺動軸B軸此時的位置為零點，機床X、Y、Z軸坐標零點為擺動軸B軸在 零點狀態(tài)時回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)臺平面的交點位置，回轉(zhuǎn)軸C軸的零點為固定位置。
[0027] (3)對工件數(shù)學模型進行變換：參閱圖2使工件數(shù)學模型的坐標零點X1、Y 1、Z 1 和方向與機床X、Y、Z軸坐標零點和方向重合，工件模型的空間位置與工件在機床上的空間 位置重合。
[0028] (4)確定擺動軸B軸與回轉(zhuǎn)軸C軸的位置偏差：參閱圖3,利用探針或電極通過接 觸感知功能快速得到，設(shè)探針或電極的直徑為d，首先找正轉(zhuǎn)臺平面水平并將擺動軸B軸坐 標置零，然后逆時針將擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)90°，利用接觸感知功能得到X軸坐標Xl，再順時針 將B軸旋轉(zhuǎn)90 °利用接觸感知功能得到X軸坐標x2,那么，擺動軸B軸和回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn) 中心的之間兩個方向的偏差a，b分別是：
[0029]
[0030]
[0031] (5)獲取三維空間小孔點位信息：參閱圖4,在數(shù)學模型上，做出孔的中心向量，并 將向量基點定位于孔上方；通過UG查詢工具查找出該向量的參數(shù)，得到該向量的基點坐標 (X，y, z)與方向向量（i, j, k)。
[0032] (6)三維空間小孔坐標轉(zhuǎn)換：按著步驟（4)至（5)得到的a、b與小孔的基點坐標 (X，y，Z)和方向向量（i，j，k)，按下列算式進行坐標變換，即可得到機床回轉(zhuǎn)軸C軸的旋轉(zhuǎn) 角度α、擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)角度β、X、Y、Z軸移動位置（X'，y'，^ ):
[0033]
[0034]
[0035]
[0036] (7)編寫加工程序：重復(fù)步驟（4)至(6)，即可得出不同三維空間小孔的機床坐標 值，編寫出整個工件的加工程序進行加工。
[0037] 需要換加工設(shè)備或工件時，重復(fù)步驟（1)至（7)即可。
[0038] 用此方法加工三維空間小孔，可以不用通過劃線剔點肉眼目視確定孔位，只需利 用數(shù)學模型進行三維空間小孔基點坐標信息與矢量方向信息采集，利用探針或電極測量機 床旋轉(zhuǎn)軸的位置偏差，利用變換矩陣得到三維空間小孔的加工坐標，機床各軸只需根據(jù)得 到的加工坐標值進行旋轉(zhuǎn)和移動，就能實現(xiàn)復(fù)雜三維空間小孔的電火花加工。
【主權(quán)項】
1. 一種三維空間小孔的電火花加工方法，其特征在于，包括其步驟： (1) 制做定位夾具：定位夾具要能對工件進行裝夾定位，能與機床轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定可靠的連 接，夾具不能與加工位置干涉； (2) 定義機床各軸坐標零點位置：轉(zhuǎn)臺平面與XY平面平行時為擺動軸B軸的零點狀態(tài) 時，擺動軸B軸此時的位置為零點，機床X、Y、Z軸坐標零點為擺動軸B軸在零點狀態(tài)時回轉(zhuǎn) 軸C軸回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)臺平面的交點位置，回轉(zhuǎn)軸C軸的零點為固定位置； (3) 對工件數(shù)學模型進行變換：使工件數(shù)學模型的坐標零點和方向與機床X、Y、Z軸坐 標零點和方向重合，工件模型的空間位置與工件在機床上的空間位置重合； (4) 確定擺動軸B軸與回轉(zhuǎn)軸C軸的位置偏差：利用探針或電極通過接觸感知功能快 速得到，設(shè)探針或電極的直徑為d，首先找正轉(zhuǎn)臺平面水平并將擺動軸B軸坐標置零，然后 逆時針將擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)90°，利用接觸感知功能得到X軸坐標xl，再順時針將B軸旋轉(zhuǎn) 90°利用接觸感知功能得到X軸坐標x2,那么，擺動軸B軸和回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn)中心的之間兩 個方向的偏差a，b分別是：(5) 獲取三維空間小孔點位信息：在數(shù)學模型上，做出孔的中心向量，并將向量基點定 位于孔上方；通過UG查詢工具查找出該向量的參數(shù)，得到該向量的基點坐標（x，y，z)與方 向向量（i, j, k); (6) 三維空間小孔坐標轉(zhuǎn)換：按著步驟（4)至（5)得到的a、b與小孔的基點坐標 (X，y，z)和方向向量（i，j，k)，按下列算式進行坐標變換，即可得到機床回轉(zhuǎn)軸C軸的旋轉(zhuǎn) 角度α、擺動軸B軸旋轉(zhuǎn)角度β、X、Y、Z軸移動位置（X'，y'，^ ):(7) 編寫加工程序：重復(fù)步驟（4)至（6)，即可得出不同三維空間小孔的機床坐標值，編 寫出整個工件的加工程序進行加工。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維空間小孔的電火花加工方法，其特征在于，包括其步驟：(1)制做定位夾具：定位夾具要能對工件進行裝夾定位，能與機床轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定可靠的連接，夾具不能與加工位置干涉；(2)定義機床各軸坐標零點位置：轉(zhuǎn)臺平面與XY平面平行時為擺動軸B軸的零點狀態(tài)時，擺動軸B軸此時的位置為零點，機床X、Y、Z軸坐標零點為擺動軸B軸在零點狀態(tài)時回轉(zhuǎn)軸C軸回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)臺平面的交點位置，回轉(zhuǎn)軸C軸的零點為固定位置。
【IPC分類】B23H9/14, B23H7/20
【公開號】CN104889516
【申請?zhí)枴緾N201510263277
【發(fā)明人】徐佩, 王增坤, 朱紅鋼, 阮成勇, 陳陽, 李亞, 雷鋒, 王亞東
【申請人】西安航空動力股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月21日