这里有一场空间角度钻孔夹具设计的深入探讨
还在为空间角度钻孔夹具的设计而烦恼？这里有一场关于这个问题解决方案的深入探讨。一、单角度斜孔夹具设计（以中间壳中心斜孔加工为例）配合设备立式加工中心+A轴（第四轴）。特点：中心斜孔直径φ5，刀具比较细长又因为工件本身的结构特点D5刃具部分必须比较细长，长径比大于10倍。难点：细长刀具，又在斜圆柱面上钻孔，钻头钻入工件时势必会引起刀刃摆动，造成加工不良。解决方案：在中心孔内部增加钻套为钻头提供刚性支撑，从而保证钻孔精度和钻头寿命。夹具制造考量：为了抵抗钻头在钻孔时对钻套的摩擦，钻套必须有足够的硬度。推荐使用Cr12MoV材料，热处理硬度：HRC58-62，钻套孔热处理后线割成型。当然，空间允许的情况下从经济角度考虑还是将钻套独立出来镶入芯棒比较好。这里由于空间有限，就没有再分开。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/0c405dda3e9f4ac99deef53dc331cfab.jpg图1二、空间（双角度）斜孔夹具设计1.空间斜孔如图2所示，F-F 孔有两个角度组成，分别为 20°和 30°。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/73ad2646321349df9100439867103b80.jpg图22.要实现这空间斜孔的加工，根据使用机床的功能不同，夹具的形式差别比较大。概括起来，有以下几种：1）3+2轴，在三轴机上搭载带有两个正交旋转轴的转台实现加工。这种情况下夹具设计相对就比较简单了，除了需要特别注意干涉外，与一般钻孔没有太大差别。在此就不详细说明。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/b9c7c863657243a88b8a6fcb70e35391.jpg图32）使用卧加（带有B轴）或者使用立加搭载A轴。原理基本相同，就是把两个角度中的一个角度使用转台自身的旋转功能来实现姿态调整，另一个角度采用夹具来实现姿态调整。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/ea2487d0bb174abb9ad818ce436d2bca.jpg图43）使用三轴机床，两个角度姿态都靠夹具来实现。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/88d9256ee701429cb9486dce1b066549.jpg图5http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/25d7a8bd1f844637b03d181f63b6213a.jpg图6三、假借工艺孔来控制斜度精度斜角座在加工过程中，因为各种条件限制往往倾斜角度精度最终会成为影响夹具总装精度的一个重要因素。下图推荐采用拉正 2-φ10H7 工艺孔来控制角度误差的方法。另外，也可以假借工艺孔来控制倾斜面上的坐标基准（例如 100,84.821 尺寸等）。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/c873620ec4e64b93a1d578c6b14402ba.jpg图7四、对刀设计在自动化程度日益加深的今天，配合生产线实现自动对刀将会是夹具的又一任务。通过设置坐标球配合探针来进行坐标的快速标定。基本方法是：通过坐标测量机标定坐标球与加工内容各方向参数，然后夹具装到机床上并拉正基准，之后通过探针标定坐标球与机床机械坐标系的关系，运用宏程序转换并完成零件坐标系设定。有时候可能受探针长度限制，必要时可安装两个坐标球。http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171213/4ba56408d6924bed85d55e4c6a630d9e.jpg图8思维碰撞双角度建模问题用户1：加工斜度基准面有个很简单实用的方法：用平面磨床磨角度，粗磨后用三坐标检测一下实际角度与理论角度的误差推算出定值距离误差然后打表磨斜面，角度误差磨到0.01度以内没问题的。原理就是正弦角度台钳。用户2：如果是一个角度用这种可以，如果是双空间角，那定位件本身也是双空间角度，很难磨吧。双空间角在三轴机床靠夹具来保证，是不是对加工夹具零件来说难度很大。老师：主要是斜块要做准。用户3：有五轴自然简单，没有五轴也得想法干，空间几何，座标变换要熟。用户4：坐标变换需要机床厂家提供相应的参数。用户1：单角度斜面加工有另外一个更好方法：用慢走丝一次线切割出底面和斜面。老师：如果仅仅是孔加工，我们只XYZ坐标并不需要转换。总结：对于双角度都在夹具实现的情况，使用工艺孔、磨床、三坐标测量后通过正弦法调整，并重新磨出。另一种方法就是用慢走丝一次线切割出底面和斜面。斜面上的定位销孔，如何控制精度？用户5：做一个工艺基准边，以这个边为基准加工斜孔。用户6：有两个小想法：1、精度要求不高情况下，直接靠加工精度，两工件销孔加工好，放定位销，或者上板加工销孔，检测调整好后斜块配铰；2、精度要求高，可两件均预打穿丝孔，三坐标调整好后再线割销孔。老师：斜面上两个孔，一个固定，另一个把销做成座子。X、Y方向有两个垫片，根据三坐标指示，通过调整垫片厚度，调整坐标。用户4：角度变线性！空间角度放在一个面内解决！
这类夹具八几年没有数控机床时做过不少，用组合夹具设计组装空间角度钻夹具，定好 定位面，定向面，定位角和定向角用球面三角（球面图法）计算，用钻套导向，可先铣出平面，再用钻头钻孔，在立钻加工就行。我 后来用excel制作了一套空间角度计算软件，专门来计算空间角度，称为球面三角计算，分三类，1，球面直角三角形 2、球面直边三角形 3、球面任意三角形计算，这类计算在80年代每个军工厂都有组合夹具站来解决夹具问题。附带说一下，钻套都是用T8材料，碳素工具钢做的。硬度HRC58-62 第二个夹具，如果是从图示的反方向钻斜孔，刀具和夹紧是否都能矩点？
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