一种夹持U钻通用夹具及定位点确定方法

本发明涉及u钻内冷孔的加工辅助装置，具体而言，涉及一种加工u钻内冷孔的夹具及其使用方法。

背景技术：

1、u钻内冷孔孔深通常达到孔径的30倍以上，常采用枪钻进行加工，为确保冷却液流动畅通，发挥良好的冷却效果，必须使冷却孔与刀杆上的工艺孔精确对接。在加工过程中需以一定角度进行夹持以确保加工准确性和稳定性。现有技术中的夹具通常在面对不同直径、长度或形状的u钻时存在通用性差的问题，需使用不同的专用夹具。费时费力，且内冷孔之间搭接精度较低。采用普通分度夹具还需手动定位加工定位点，效率低下，定位精度无法保证，为了解决这些问题，开发一种新型的专门用于u钻冷却孔加工的夹具以及确定定位点是非常必要的，这可以提高加工效率和质量，是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于提供一种夹持u钻通用夹具及其使用方法，该夹具及使用方法具有结构简单，操作方便，可以根据不同冷却孔位置快速调整夹具块，兼具通用性与专用性两者的优点，可以解决现有u钻刀杆内冷孔的加工问题。

2、相比之下，本发明提供的u钻通用夹具在通用性方面取得显著改进。本发明的u钻通用夹具能够灵活适应各种尺寸和形状的u钻，从而提高通用性，减少更换夹具频率，降低生产成本，使夹持工艺更加灵活经济。该改进使得本发明夹具更适用于多样化的u钻加工需求，为制造过程带来更大便利性。

3、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

4、一种夹持u钻通用夹具及定位点确定方法，其组成包括：1夹具体、2刻度盘、3v型定位块、31螺钉孔、4待加工工件、5夹紧体、6夹紧机构、7手柄、l1待加工冷却孔、l2冷却孔、l3工艺孔。以及定位点的精确定位方法，所述定位点的精确定位方法有两种，一为解析法，通过坐标变换，将刀具坐标系中的定位点坐标变换至夹具坐标系中。二为直接测量法，通过三维软件直接测量的方法，确定定位点。所述夹具主体上在底面上铣有凹型槽，在安装定位夹紧装置时，用于降低待加工工件高度，减少对加工设备的加工行程的影响。

5、下刀点的精确定位方法，有两种确定方法：

6、方法1：解析法

7、方法1：解析法确定下刀点

8、通过将待加工工件坐标系中的待加工点a的坐标，转移到夹具坐标系中，可以确定待加工点a在夹具坐标系中的坐标。

9、1)、依据待加工工件的设计参数，可确定在待加工工件坐标系o′-x′y′z′下待加工点a点的设计坐标，可表示为a(x′1，y′1，z′1)

10、2)、在夹具设计完成之后，通过设计的可更换v型块尺寸以及夹具体尺寸确定o点在待加工工件坐标系o′-x′y′z′下的坐标，可表示为o(x′2，y′2，z′2)。

11、3)、将待加工工件坐标系绕o′y′轴旋转α角，逆旋转矩阵可表示为：

12、

13、若为顺时针旋转可表示为：

14、

15、其中顺逆时针旋转，依据待加工工件冷却通道设计参数而定，为方便表示，均表示为ry。

16、4)、再将待加工工件坐标系绕o′x′轴旋转β角，同理若为逆旋转矩阵可表示为：

17、

18、若为顺时针旋转可表示为：

19、

20、5)、由于在设计v型定位块时已经将待加工工件空间位姿进行旋转，o′y′轴与平面oyz重合，因此可以不考虑坐标系绕o′z′轴的旋转。

21、因此可得出将待加工工件坐标系o′-x′y′z′摆正的三维旋转变换矩阵：

22、r＝rxry

23、再通过坐标系平移，将摆正之后的坐标系平移至o点，此时需要引入齐次变换矩阵,将变换矩阵和需要进行坐标变换的a点齐次化,则在夹具坐标系o-xyz下，坐标a(x,y,z)可由下式求得：

24、

25、其中：α为冷却孔在o′x′z′平面的投影与z′轴的夹角，β为冷却孔在o′y′z′平面的投影与z′轴的夹角。

26、a点在夹具坐标系下的坐标确定之后，以o点作为编程原点，在机床中以输入a(x,y,z)坐标，使用枪钻钻孔等进行u钻冷却通道加工。

27、以上为坐标系变换的解析方法。

28、方法2：测量法

29、为降低使用难度，可采用测量法确定下刀点，在三维软件中建立待加工工件1与本发明的夹具，然后以夹具体的o点为原点建立坐标系，通过xoy平面测量x、y方向距离，通过zoy平面测量z方向距离，通过直接测量待加工工件1的下刀点a(x,y,z)的坐标，这样，直接可以用测量的方式得到准确的下刀点。

30、综上所述，夹持u钻通用夹具由夹具体、刻度盘、v型定位块、待加工工件、夹紧体、夹紧机构、手柄组成，v型定位块与夹紧体共同定位，限定工件的6个自由度，保证待加工工件u钻的冷却孔垂直于z轴，同时通过解析法或者直接测量法，确定a点相对于对刀点的坐标，保证下刀点精确，通用夹具减少了对适用机床的要求，降低了加工成本，达到了发明目的。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：利用本发明的一种夹持u钻通用夹具及定位点确定方法，加工效率高、工件冷却空定位精确，减少了适用机床要求，降低了加工成本。本发明的一种夹持u钻通用夹具及定位点确定方法的优点具体体现在以下几个方面：

32、1)本发明的定位方式简单精确，不需要再进行二次角度调整，可快速定位装夹，大批量加工时提高了加工效率，加工不同规格时只需更换定位块、夹紧块，降低了加工成本。

33、2)本发明的夹具体通用性高，可以针对不同尺寸的u钻进行加工，减少了对适用机床的要求，降低了加工成本。

34、3)本发明的结构简单且牢固，提高了加工精度。

35、4)通过使用下刀点定位方法，可以精确计算出下刀点位置，提高加工效率和质量。

技术特征：

1.一种夹持u钻通用夹具及定位点确定方法，其组成包括：夹具体(1)、刻度盘(2)、v型定位块(3)、待加工工件(4)、夹紧体(5)、夹紧机构(6)、手柄(7)的精确定位方法，所述定位点的精确定位方法有两种，一为解析法，通过坐标变换，将刀具坐标系中的定位点坐标变换至夹具坐标系中。二为直接测量法，通过三维软件直接测量的方法，确定定位点。v型定位块(3)通过螺钉连接在夹具体上，夹紧体通过螺钉与夹紧机构(6)连接，并通过手柄(7)夹紧工件。

2.根据权利要求1所述的夹具体(1)，通过进行角度旋转可控制待加工工件(4)的空间位姿，通过v型定位块(3)约束待加工工件(4)的旋转自由度。

3.对于权利要求1所述的定位点确定方法，有两种确定方法：

技术总结本发明公开了一种夹持U钻通用夹具及定位点确定方法。针对U钻的内冷孔加工，U钻内冷孔孔深通常达到孔径的30倍以上，且在其加工过程中需要以一定角度进行夹持以确保加工的准确性和稳定性。传统的经验方法或加工方法在处理这种内冷孔时通常费时费力，而且内冷孔之间的搭接精度较低。与传统夹具相比，本发明提供的夹持U钻通用夹具在通用性方面也取得了显著的改进。传统夹具通常在面对不同直径、长度或形状的U钻时存在通用性差的问题，需要不同的夹具进行适配。而本发明的U钻通用夹具，能够灵活适应各种尺寸和形状的U钻，从而提高了通用性，减少了更换夹具的频率，降低了生产成本，使得夹持工艺更为灵活和经济。这一改进使得夹具更为适用于多样化的U钻加工需求，为制造过程带来更大的便利性。技术研发人员：王宇,刘超受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13