用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置及方法与流程

1.本发明涉及一种集箱钻孔装置，尤其是一种用于集箱钻孔旋转角度测量装置及加工方法。


背景技术：

2.目前，通过自动化数控设备对产品集箱进行钻孔加工过程中，集箱一端装夹固定在数控设备旋转机构上，当集箱装夹固定端(夹紧端)旋转一个角度，角度设为：t，集箱另一端(非夹紧端)也对应旋转角度t，受到来自于集箱端部圆度及挠度综合叠加因素影响，集箱非夹紧端实际需要旋转的角度与固定端旋转角度并不一致，需要额外地增加一个角度补偿数值。因此，在实际加工过程中，如果不考虑角度旋转补偿数值，在此状态下加工出的集箱成排管孔，会导致集箱非夹紧端加工出的管孔与图纸标注尺寸之间存在较大的角度偏差，不符合产品集箱加工要求。


技术实现要素：

3.为解决现有技术存在的问题，本发明是要提供一种用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置及方法。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，包括端板、角度板、胀塞圈，所述端板的前端面上设有角度板，且角度板能绕端板的中心转动，端板的后端面上装有胀塞圈，胀塞圈塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板、角度板紧贴集箱非夹紧端端面，所述角度板两侧水平线上各设有个磁性开关，角度板两侧水平线上，且位于磁性开关外侧各设有个气泡仪，角度板垂直线上设有个数字显示角度仪，角度板垂直线上，且位于数字显示角度仪上方设有一个箭头。
5.进一步，所述端板为圆板形状，端板外径与集箱外径相同，端板右侧，且位于中心位置设有定位芯轴，所述端板左侧，且位于中心位置设有螺纹盲孔。
6.进一步，所述角度板为圆板形状，角度板外径小于端板外径，角度板中心设有通孔，角度板通孔上设有十字交叉中心线。
7.进一步，所述角度板中的通孔安装在端板中的定位芯轴上，角度板能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能；当开启角度板中的磁性开关时，角度板受磁力影响，使得角度板吸附在端板上，角度板不能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能；当关闭角度板中的磁性开关时，角度板能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能。
8.进一步，所述胀塞圈为阶梯轴形状，胀塞圈右侧端部设有外螺纹；胀塞圈左侧设有弹簧片，弹簧片设为十字形状；胀塞圈中的外螺纹与端板中的螺纹盲孔之间配合连接，通过螺纹旋紧连接固定，胀塞圈与端板之间设为同一中心。
9.进一步，所述胀塞圈通过弹簧片塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板、角度板中心与集箱非夹紧端中心处于同一轴线上，其中，弹簧片与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈与集箱之间不会打滑，所述胀塞圈与端板之间通过螺纹连接固定，能够使得端板固定在集箱
右端端口，不会出现打滑现象。
10.一种集箱钻孔补偿加工方法，采用用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其步骤为：
11.步骤一：首先，用数控钻床设备的三爪卡盘将集箱左端的集箱装夹固定端夹紧固定，再将集箱旋转角度测量装置安装在集箱右端的集箱非夹紧端，并使胀塞圈中的弹簧片与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈与集箱之间不会打滑，胀塞圈与端板之间通过螺纹连接固定，使得端板固定在集箱非夹紧端端口，不会出现打滑现象；
12.步骤二：通过数控钻床设备控制，使得三爪卡盘实现顺时针或逆时针旋转，同步使得集箱也进行顺时针或逆时针旋转，在设备主轴上安装划针，通过划针找出原材料本体挠度数值为s1的集箱l1区域和本体拼接挠度数值为s2的集箱l2区域；将s1上拱达到最高点时，集箱左端将此位置设定为集箱加工零位点，作为第一基准；同步设置集箱右端端口处的集箱旋转角度测量装置，首先关闭角度板中的磁性开关，通过旋转角度板，使得角度板两侧水平线上的2个气泡仪处于水平状态，即角度板上的数字显示角度仪显示0度时，开启角度板中的磁性开关，使得角度板吸附固定在端板上，角度板相对于端板不能旋转，使角度板与端板之间处于固定状态；完成集箱右端最高点对应零位设定，作为第二基准并将该点标记在端板顶部位置；
13.步骤三：启动数控钻床设备，完成集箱首排管孔加工；其中，集箱l1区域的管孔直线度由设备行走机构进行保证；集箱l2区域的管孔加工至m点，通过人工暂停设备，开启管孔直线度通过设备左、右追踪捕捉最高点，从m点开始，让设备模拟走完集箱l2区域空行程，通过设备钻孔主轴自动实现逐步径向偏移，直至完成最集箱右端孔的加工操作，测量集箱最右端实际管孔加工中心相对于集箱右端最高点，即第二基准与端板顶部位置之间的距离偏差，通过对设备径向位移数值进行修正，对管孔加工径向位移补偿功能，实现修正s2点位偏差目的；之后将设备退回至m点，启动设备，完成集箱l2区域钻孔加工；
14.步骤四：
15.1)集箱首排管孔加工完成之后，通过程序设定，集箱左端会旋转一个角度t，即进入a排管孔加工状态，其中集箱旋转角度t由设备程序设定；
16.2)集箱右端，通过图纸标注a排管孔角度，由人工在集箱右端将管孔角度换算成弧长，并且考虑集箱右端端口圆度误差，确定a’管孔位置，并将a’管孔位置标记在端板上；
17.3)关闭角度板中的磁性开关，通过旋转角度板，使得角度板中的箭头对准端板中的a’标记，之后开启角度板中的磁性开关，使得角度板吸附固定在端板上；
18.步骤五：启动数控钻床设备，进行集箱第二排管孔加工，其中，集箱l1区域的管孔加工由程序自动控制，无需人工干涉；集箱l2区域的管孔加工至m点，通过人工暂停设备并记录当前集箱角度，由人工设定集箱旋转一个补偿角度，要求以集箱右端的集箱旋转角度测量装置中的角度板中的箭头为基准，当角度板两侧水平线上的2个气泡仪处于水平状态，即角度板上的数字显示角度仪显示0度时，即角度板中的箭头位于最高点时，确定集箱最右端最高点已处于a’点，a’点对应设备实际旋转角度为t’,a点对应设备根据程序设定旋转角度为t，其中角度补偿数值逻辑关系为：t
’‑
t，其中补偿数值为正，设为需要增加旋转角度；补偿数值为负，设为需要减少旋转角度；开启设备，完成集箱l2区域的第二排剩余管孔的加工操作；待集箱第二排管孔全部加工完成之后，通过人工暂停设备，人工设定去除集箱角度
补偿，恢复到之前记录的集箱角度；
19.重复上述操作步骤，对集箱进行后续管排钻孔加工操作。
20.本发明的有益效果是：
21.本发明所揭示的一种集箱钻孔补偿加工工艺方法和一种集箱旋转角度测量装置，其中一种集箱旋转角度测量装置，该装置能够快速、精准定位在产品集箱非夹紧端端面中心位置，当集箱装夹固定端(夹紧端)旋转一个角度，通过本装置就能够精确反馈集箱另一端(非夹紧端)实际旋转角度数值。本发明所揭示的一种集箱钻孔补偿加工工艺方法，通过人为旋转修正挠度突变区域内的成排管孔，使得产品集箱两端加工出的成排管孔在圆周方向上的角度尺寸偏差均能够满足图纸公差要求。
22.并且，本发明所揭示的一种集箱钻孔补偿加工工艺方法和一种集箱旋转角度测量装置，在测量效率及测量精度上存在显著优势，能够高效替代集箱两端拉线，手工测量集箱本体挠度的传统方法。并且一种集箱旋转角度测量装置安装就位之后，无需反复装卸，极大地减化了车间操作人员的工作强度，提高了生产效率。
附图说明
23.图1为集箱非夹紧端结构示意；
24.图2为图1的左视图；
25.图3为本发明的集箱旋转角度测量装置结构示意图；
26.其中：(a)为主视图，(b)为右视图；
27.图4为端板结构示意图；
28.图5为角度板结构示意图；
29.图6为图5的左视图；
30.图7为胀塞圈结构示意图；
31.图8为图7的左视图；
32.图9为本发明的集箱旋转角度测量装置三种使用状态示意图；
33.图10～图13为本发明的集箱钻孔补偿加工工艺方法步骤示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
35.如图3中的(a)，(b)所示，一种用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，包括端板1、角度板2、胀塞圈3。端板1的前端面上设有角度板2，且角度板2能绕端板1的中心转动，端板1的后端面上装有胀塞圈3，胀塞圈3塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板1、角度板2紧贴集箱非夹紧端端面(集箱非夹紧端，见图1，2)。
36.如图4所示，端板1设为圆板形状，端板1外径设为ф1，其中ф1数值与集箱外径ф1相同。端板1右侧，且位于中心位置设有定位芯轴1-1，所述端板1左侧，且位于中心位置设有螺纹盲孔1-2。
37.如图5，6所示，角度板2设为圆板形状，角度板2外径设为ф2，其中ф2数值小于端板外径ф1。角度板2中心设有通孔2-1。角度板2通孔上设为十字交叉中心线，其中，角度板2两侧水平线上各设有1个磁性开关2-3，角度板2两侧水平线上，且位于磁性开关2-3外侧各
设有1个气泡仪2-2。角度板2垂直线上设有1个数字显示角度仪2-4，角度板2垂直线上，且位于数字显示角度仪2-4上方设有一个箭头2-5。
38.角度板2中的通孔2-1安装在端板1中的定位芯轴1-1上，角度板2能够绕端板1中的定位芯轴1-1实现定轴旋转功能。当开启角度板2中的磁性开关2-3时，角度板2受磁力影响，使得角度板2吸附在端板1上，角度板2不能够绕端板1中的定位芯轴1-1实现定轴旋转功能。当关闭角度板2中的磁性开关2-3时，角度板2能够绕端板1中的定位芯轴1-1实现定轴旋转功能。
39.如图7，8所示，胀塞圈3设为阶梯轴形状，胀塞圈3右侧端部设有外螺纹3-1。胀塞圈3左侧设有弹簧片3-2，弹簧片3-2设为十字形状。胀塞圈3中的外螺纹3-1与端板1中的螺纹盲孔1-2设为配合连接，通过螺纹旋紧连接固定，胀塞圈3与端板1之间设为同一中心。
40.胀塞圈3中的弹簧片3-2塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板1、角度板2紧贴集箱非夹紧端端面。一方面，能够使得端板1、角度板2中心与集箱非夹紧端中心处于同一轴线上。另一方面，其中弹簧片3-2与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈3与集箱之间不会打滑，所述胀塞圈3与端板1之间通过螺纹连接固定，能够使得端板1固定在集箱右端端口，不会出现打滑现象。
41.为使本发明更明显易懂，针对一种集箱钻孔补偿加工工艺方法，兹以一优选实施例，并结合附图9至图13作详细说明如下。
42.操作步骤1：
43.产品集箱设为两端开口状态，首先将集箱摆放在数控钻床设备支座上，集箱左端通过设备三爪卡盘实现夹紧固定(设为集箱装夹固定端(夹紧端))，实现集箱与数控钻床设备连接固定，将集箱旋转角度测量装置安装在集箱右端端口(设为非夹紧端)。胀塞圈3中的弹簧片3-2塞入集箱内部，其中弹簧片3-2与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈3与集箱之间不会打滑，胀塞圈3与端板1之间通过螺纹连接固定，能够使得端板1固定在集箱右端端口，不会出现打滑现象。
44.操作步骤2：
45.通过数控钻床设备控制，使得三爪卡盘实现顺时针/逆时针旋转，同步使得集箱也进行顺时针/逆时针旋转。在设备主轴上安装划针，通过划针找出集箱l1区域(原材料本体挠度数值s1)；集箱l2区域(本体拼接挠度数值s2)。
46.将s1上拱达到最高点时，集箱装夹固定端将此位置设定为集箱加工零位点，作为第一基准。
47.同步设置集箱右端端口处的集箱旋转角度测量装置，首先关闭角度板2中的磁性开关2-3，通过旋转角度板2，使得角度板2两侧水平线上的2个气泡仪2-2处于水平状态，即角度板2上的数字显示角度仪2-4显示0度时，开启角度板2中的磁性开关2-3，使得角度板2吸附固定在端板1上，角度板2相对于端板1不能旋转，零件之间处于固定状态。即，通过设置一种集箱旋转角度测量装置，集箱右端最高点也完成对应零位设定，作为第二基准并将该点标记在端板顶部位置。
48.操作步骤3：
49.启动数控钻床设备，完成集箱首排管孔加工。
50.集箱l1区域(原材料本体挠度数值s1)管孔直线度由设备行走(导轨)机构进行保
证。
51.集箱l2区域(本体拼接挠度数值s2)，管孔加工至m点，通过人工暂停设备，开启管孔直线度通过设备左、右追踪(最高点捕捉)功能实现，从m点开始，让设备模拟走完l2区域空行程，通过设备钻孔主轴自动实现逐步径向偏移，直至完成最右端孔的加工操作，测量集箱最右端实际管孔加工中心相对于集箱右端最高点(第二基准，端板顶部位置)之间的距离偏差，通过对设备径向位移数值进行修正，对管孔加工径向位移补偿功能，实现修正s2点位偏差目的。
52.之后将设备退回至m点，启动设备，完成集箱l2区域钻孔加工。
53.操作步骤4：
54.1)集箱首排管孔加工完成之后，通过程序设定，集箱左端会旋转一个角度t，即进入a排管孔加工状态。其中集箱旋转角度t由设备程序设定。
55.2)集箱右端，通过图纸标注a排管孔角度，由人工在集箱右端将管孔角度换算成弧长，并且考虑集箱右端端口圆度误差，确定a’管孔位置，并将a’管孔位置标记在端板1上。
56.3)首先关闭角度板2中的磁性开关2-3，通过旋转角度板2，使得角度板2中的箭头2-5对准端板1中的a’标记，之后开启角度板2中的磁性开关2-3，使得角度板2吸附固定在端板1上。
57.操作步骤5：
58.启动数控钻床设备，进行集箱第二排管孔加工。
59.集箱l1区域(原材料本体挠度数值s1)，管孔加工由程序自动控制，无需人工干涉。
60.集箱l2区域(本体拼接挠度数值s2)，管孔加工至m点，通过人工暂停设备并记录当前集箱角度，由人工设定集箱旋转一个补偿角度，要求以集箱右端的一种集箱旋转角度测量装置中的角度板2中的箭头2-5为基准，当角度板2两侧水平线上的2个气泡仪2-2处于水平状态，即角度板2上的数字显示角度仪2-4显示0度时，即角度板2中的箭头2-5位于最高点时，确定集箱最右端最高点已处于a’点。a’点对应设备实际旋转角度为t’,a点对应设备根据程序设定旋转角度为t，其中角度补偿数值逻辑关系为：t
’‑
t，其中补偿数值为正，设为需要增加旋转角度；补偿数值为负，设为需要减少旋转角度。
61.开启设备，完成集箱第二排剩余管孔(集箱l2区域)的加工操作。
62.待集箱第二排管孔全部加工完成之后，通过人工暂停设备，人工设定去除集箱角度补偿，恢复到之前记录的集箱角度。
63.重复上述操作步骤，对集箱进行后续管排钻孔加工操作。
64.本发明虽然能以较佳实例揭示如上，但是并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

技术特征：
1.一种用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：包括端板、角度板、胀塞圈，所述端板的前端面上设有角度板，且角度板能绕端板的中心转动，端板的后端面上装有胀塞圈，胀塞圈塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板、角度板紧贴集箱非夹紧端端面，所述角度板两侧水平线上各设有个磁性开关，角度板两侧水平线上，且位于磁性开关外侧各设有个气泡仪，角度板垂直线上设有个数字显示角度仪，角度板垂直线上，且位于数字显示角度仪上方设有一个箭头。2.根据权利要求1所述的用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：所述端板为圆板形状，端板外径与集箱外径相同，端板右侧，且位于中心位置设有定位芯轴，所述端板左侧，且位于中心位置设有螺纹盲孔。3.根据权利要求1所述的用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：所述角度板为圆板形状，角度板外径小于端板外径，角度板中心设有通孔，角度板通孔上设有十字交叉中心线。4.根据权利要求3所述的用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：所述角度板中的通孔安装在端板中的定位芯轴上，角度板能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能；当开启角度板中的磁性开关时，角度板受磁力影响，使得角度板吸附在端板上，角度板不能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能；当关闭角度板中的磁性开关时，角度板能够绕端板中的定位芯轴实现定轴旋转功能。5.根据权利要求1所述的用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：所述胀塞圈为阶梯轴形状，胀塞圈右侧端部设有外螺纹；胀塞圈左侧设有弹簧片，弹簧片设为十字形状；胀塞圈中的外螺纹与端板中的螺纹盲孔之间配合连接，通过螺纹旋紧连接固定，胀塞圈与端板之间设为同一中心。6.根据权利要求5所述的用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于：所述胀塞圈通过弹簧片塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板、角度板中心与集箱非夹紧端中心处于同一轴线上，其中，弹簧片与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈与集箱之间不会打滑，所述胀塞圈与端板之间通过螺纹连接固定，能够使得端板固定在集箱右端端口，不会出现打滑现象。7.一种集箱钻孔补偿加工方法，采用用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置，其特征在于，其步骤为：步骤一：首先，用数控钻床设备的三爪卡盘将集箱左端的集箱装夹固定端夹紧固定，再将集箱旋转角度测量装置安装在集箱右端的集箱非夹紧端，并使胀塞圈中的弹簧片与集箱内部处于胀紧状态，胀塞圈与集箱之间不会打滑，胀塞圈与端板之间通过螺纹连接固定，使得端板固定在集箱非夹紧端端口，不会出现打滑现象；步骤二：通过数控钻床设备控制，使得三爪卡盘实现顺时针或逆时针旋转，同步使得集箱也进行顺时针或逆时针旋转，在设备主轴上安装划针，通过划针找出原材料本体挠度数值为s1的集箱l1区域和本体拼接挠度数值为s2的集箱l2区域；将s1上拱达到最高点时，集箱左端将此位置设定为集箱加工零位点，作为第一基准；同步设置集箱右端端口处的集箱旋转角度测量装置，首先关闭角度板中的磁性开关，通过旋转角度板，使得角度板两侧水平线上的2个气泡仪处于水平状态，即角度板上的数字显示角度仪显示0度时，开启角度板中的磁性开关，使得角度板吸附固定在端板上，角度板相对于端板不能旋转，使角度板与端板
之间处于固定状态；完成集箱右端最高点对应零位设定，作为第二基准并将该点标记在端板顶部位置；步骤三：启动数控钻床设备，完成集箱首排管孔加工；其中，集箱l1区域的管孔直线度由设备行走机构进行保证；集箱l2区域的管孔加工至m点，通过人工暂停设备，开启管孔直线度通过设备左、右追踪捕捉最高点，从m点开始，让设备模拟走完集箱l2区域空行程，通过设备钻孔主轴自动实现逐步径向偏移，直至完成最集箱右端孔的加工操作，测量集箱最右端实际管孔加工中心相对于集箱右端最高点，即第二基准与端板顶部位置之间的距离偏差，通过对设备径向位移数值进行修正，对管孔加工径向位移补偿功能，实现修正s2点位偏差目的；之后将设备退回至m点，启动设备，完成集箱l2区域钻孔加工；步骤四：1)集箱首排管孔加工完成之后，通过程序设定，集箱左端会旋转一个角度t，即进入a排管孔加工状态，其中集箱旋转角度t由设备程序设定；2)集箱右端，通过图纸标注a排管孔角度，由人工在集箱右端将管孔角度换算成弧长，并且考虑集箱右端端口圆度误差，确定a’管孔位置，并将a’管孔位置标记在端板上；3)关闭角度板中的磁性开关，通过旋转角度板，使得角度板中的箭头对准端板中的a’标记，之后开启角度板中的磁性开关，使得角度板吸附固定在端板上；步骤五：启动数控钻床设备，进行集箱第二排管孔加工，其中，集箱l1区域的管孔加工由程序自动控制，无需人工干涉；集箱l2区域的管孔加工至m点，通过人工暂停设备并记录当前集箱角度，由人工设定集箱旋转一个补偿角度，要求以集箱右端的集箱旋转角度测量装置中的角度板中的箭头为基准，当角度板两侧水平线上的2个气泡仪处于水平状态，即角度板上的数字显示角度仪显示0度时，即角度板中的箭头位于最高点时，确定集箱最右端最高点已处于a’点，a’点对应设备实际旋转角度为t’,a点对应设备根据程序设定旋转角度为t，其中角度补偿数值逻辑关系为：t
’‑
t，其中补偿数值为正，设为需要增加旋转角度；补偿数值为负，设为需要减少旋转角度；开启设备，完成集箱l2区域的第二排剩余管孔的加工操作；待集箱第二排管孔全部加工完成之后，通过人工暂停设备，人工设定去除集箱角度补偿，恢复到之前记录的集箱角度；重复上述操作步骤，对集箱进行后续管排钻孔加工操作。

技术总结
本发明涉及一种用于集箱钻孔补偿加工的集箱旋转角度测量装置及方法，该装置的端板的前端面上设有角度板，且角度板能绕端板的中心转动，端板的后端面上装有胀塞圈，胀塞圈塞入集箱非夹紧端内部，能够使得端板、角度板紧贴集箱非夹紧端端面，角度板两侧水平线上各设有个磁性开关，角度板两侧水平线上，且位于磁性开关外侧各设有个气泡仪，角度板垂直线上设有个数字显示角度仪，角度板垂直线上，且位于数字显示角度仪上方设有一个箭头。本发明的集箱钻孔补偿加工工艺方法，能够高效替代集箱两端拉线，手工测量集箱本体挠度的传统方法，并且在集箱旋转角度测量装置安装就位之后，无需反复装卸，极大地减化了车间操作人员的工作强度，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。


技术研发人员：陈力 任艳明 谢军 顾卫红
受保护的技术使用者：上海锅炉厂有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/20