我們的發(fā)明是關(guān)于數(shù)控機(jī)床的使用方法，特別是關(guān)于這樣一種機(jī)床的使用方法，它因具有一個能沿三個正交軸移動的主軸和一個固定工件用的且能圍繞它本身的軸和另一個與水平面成45°角的軸旋轉(zhuǎn)的工作臺，所以能對工件的5個不同表面進(jìn)行加工。

標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的通用機(jī)床能對工件的4個面進(jìn)行加工。改進(jìn)這樣的機(jī)床，使主軸的方向（或裝在其上的刀具）或者工件的方向能改變90°，就能得到一種更為通用的機(jī)床，可加工工件的5個不同的工作面，對于這樣的機(jī)床，基本構(gòu)造有兩種設(shè)計，至于使用哪一種則取決于所要求部件旋轉(zhuǎn)90°的軸，如何安排而定。一種是普通的工廠臺結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)軸平行于其他3個正交軸之中的任一個軸。另一種是傾斜的工作臺結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)軸和三個正交軸之中的兩個成45°角。

這種普通工作臺型的結(jié)構(gòu)較為簡單。而且，因為旋轉(zhuǎn)軸可以固定在角位移為90°的兩個極端位置之間的任何位置上，所以這種機(jī)床不僅可以加工5個不同的表面，而且能夠完成所謂“坡面加工”，意思是它可以對斜面進(jìn)行加工，抵消這些優(yōu)點的是機(jī)床體積較大，因為主軸（刀具）或工件隨著旋轉(zhuǎn)軸90°的角位移必須移動相當(dāng)?shù)木嚯x。

傾斜工作臺型機(jī)床已在例如英國2.023，027A號專利申請中公開過。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，主軸（刀具）或工件可以繞它本身的傾斜軸旋轉(zhuǎn)。然而，這個傾斜軸雖使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊卻使結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜。還有一個不利之處是：一般說，如上述英國專利申請所提到的，工件只能在兩個預(yù)先確定的，彼此相隔90°角的位置上進(jìn)行加工，相對刀具而言，在兩個位置之間沒有固定位置。這樣，傾斜工作臺型的機(jī)床就不具備坡面加工能力。

我們的發(fā)明為這一類型的數(shù)控機(jī)床提供了新的使用方法，可以把工件切割成任何所要求的角度，特別是切成錐形體，而機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)又十分緊湊。

我們的發(fā)明還提供了這樣一種方法，可以在工作的斜面上并垂直于斜面方向鉆孔。

我們的發(fā)明還進(jìn)一步提供了這樣一種方法，可以在工件斜面上預(yù)先指定的不同位置，并垂直于斜面方向加工二個或更多的孔。

通過閱讀下述說明和權(quán)利要求并參照附圖，這些都說明了本發(fā)明的方法，對本發(fā)明上述或其它特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方法，將變得十分明顯，而對本發(fā)明就能理解得更為清楚。

圖1是在本發(fā)明的方法中實際使用的數(shù)控機(jī)床的最佳形狀的側(cè)視圖，一起顯示的有控制和操作這種機(jī)床的數(shù)控（NC）系統(tǒng)。

圖2到圖8是按照本發(fā)明的方法對圖1所示的機(jī)床的操作方法進(jìn)行分析研究的簡圖。

圖9為簡略的示意圖，表明按照本發(fā)明的方法，怎樣利用圖1所示機(jī)床在工件上鉆孔。

圖10為圖9的X箭頭視向的示意圖。

圖11是按照本發(fā)明的方法在一個工件上鉆出的兩個孔之間相對位置的簡略示意圖。

圖12是一個按照本發(fā)明的方法，加工工件實例的平面視圖。

圖13表示3圖12中箭頭ⅩⅢ視向縮小尺寸的立面圖，為清楚起見部分剖視了圖12所示的工件和裝工件的工作臺。

圖14為圖12中箭頭ⅩⅣ視向，工作和工作臺的示意圖。

圖15也是圖12中箭頭ⅩⅤ視向，工件和工作臺的示意圖。

圖16是圖12中箭頭ⅩⅥ視向工件的局部放大示意圖。

圖17是按照本發(fā)明的方法，用以分析研究圖1所示的機(jī)床，在圖12到圖16所示的工件上，加工兩個孔的操作方法。

圖18是按照本發(fā)明的方法，可以加工的工件實例的透視圖。

圖19是按照本發(fā)明的方法，可以加工的工件的又一個實例的透視圖。

我們已經(jīng)在圖1中表明了一個典型的，在我們加工方法實踐中使用的數(shù)控機(jī)床。這種機(jī)床有一個床座1，其上裝著一個滑鞍2，可以沿X軸滑動，X方向是在水平面上并且垂直于這張附圖的紙。為了使滑鞍2沿著X軸移動，裝置了一個X軸刀具進(jìn)給電機(jī)Mx。在滑鞍2上裝著立柱3，可以沿Z軸方向滑動，Z軸也是在水平面上伸展，并且和X軸成直角，它靠一個Z軸刀具進(jìn)給電機(jī)Mz來驅(qū)動。在立柱3上還裝著一個滑塊或主軸支架4，其上裝著可旋轉(zhuǎn)的主軸5。主軸支架在Y軸刀具進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動下，可以相對立柱3沿Y軸在垂直方向移動，并和X和Z軸成直角。主軸5上裝有一把可卸除的各種不同的切削刀具6，按通常方式水平伸出。Ms為刀具驅(qū)動電機(jī)用來使主軸5旋轉(zhuǎn)，因而也就使裝在其上的刀具6旋轉(zhuǎn)。主軸5的旋轉(zhuǎn)軸以及刀具6的旋轉(zhuǎn)軸平行于Z軸。

這種機(jī)床還包括一個工作臺底座7，它相對于床座1的位置，使立柱3沿Z軸移動時，移向或移離工作臺底座。

工作臺底座7上有一個斜向安裝繞A軸旋轉(zhuǎn)的支承臺8，A軸相對Y軸Z軸成45°角，支承臺驅(qū)動電機(jī)Ma可控地驅(qū)動支承臺8。從支承臺8伸出一個支架9，其上裝著可繞B軸旋轉(zhuǎn)的工作臺，10B軸和A軸成45°角。一個工作臺驅(qū)動電機(jī)Mb適當(dāng)?shù)睾凸ぷ髋_10聯(lián)接，從而使之產(chǎn)生一個可控的旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)工作臺10是在圖1中實踐所示的水平位置時，工作臺的B軸是垂直的或平行于Y軸;當(dāng)工作臺10是在虛線所示的垂直位置時，B軸是水平的或平行于Z軸。

11所示為一數(shù)控（NC）系統(tǒng)或“控制器”，其輸出聯(lián)接X軸刀具進(jìn)給電機(jī)Mx，Z軸刀具進(jìn)給電機(jī)Mz，Y軸進(jìn)給電機(jī)My，刀具驅(qū)動電機(jī)Ms，支承臺驅(qū)動電機(jī)Ma和工作臺驅(qū)動電機(jī)Mb。按照本發(fā)明的方法用這種機(jī)床加工工件時，必須以數(shù)碼形式給數(shù)控（NC）系統(tǒng)11輸入下列數(shù)據(jù)：

1.工作臺10上的被加工的工件（沒有在圖1上表示）的斜面相對于B軸的角θ。

2.支承臺A軸和工作臺B軸的交點O與主軸5的旋轉(zhuǎn)軸（切削刀具6也裝于此）和B軸的交點之間的距離h。這時，刀具的垂直對向位于工作臺10上的工件的傾斜面。

3.傾斜工作面和包含有A軸與B軸交點O且平行于傾斜工作面的平面之間的距離l。

當(dāng)然，上述列出的因素θ，h和l都會隨著所需完成的某一特定的加工操作而發(fā)生變化。數(shù)控（N/S）系統(tǒng)讀出這些代碼信息，并且把它轉(zhuǎn)化成機(jī)床指令，按照本發(fā)明指示的方法，個別地控制上面提到的電機(jī)Mx，Mz，My，Ms，Ma和Mb。

如圖2所示，在隨后的加工方法的討論中，將使用下面的附加符號：

P＝工作臺10頂面的幾何中心。

Q＝當(dāng)工作臺的B軸垂直于如圖1或圖2的實踐所示的水平面時，工作臺中心P的位置。

R＝當(dāng)工作臺10繞A軸和支承臺8一起從圖1和圖2的實路位置回轉(zhuǎn)180°，轉(zhuǎn)到虛線位置時的工作臺中心P的位置。

如圖2所示，假定OP是上述定義的距離h，將會看到，在支承臺8繞A軸旋轉(zhuǎn)期間，工作臺10的中心P沿假想的矢量半徑為OP，圓錐頂點為O而圓錐角為90°的圓錐底圓的圓周X線運動。讓a代表圓錐底圓的中心。那么，支承臺8繞A軸旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于矢量半徑aP繞A軸旋轉(zhuǎn)。

讓我們假定一個固定在空間的坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)軸分別是X，Y和Z，利用這個坐標(biāo)系統(tǒng)并參照圖3和圖4，我們就能夠定出，當(dāng)支承臺8繞A軸轉(zhuǎn)一個α角時工作臺10的中心P（X、Y、Z）的位置。如果從P點到X-Y平面作垂直線通過交點O（參考平面），并和這個參考平面交于P′點，那么P′點可以表示為P′（X、Y、O）。X、Y、Z可以定義為：

如果OP和參考平面的角度為θ，那么根據(jù)△OPP′（實角θ），

sinθ＝＝(h)/2（1-cosα）/h＝1/2（1-cosα）（4）

∴cosα＝1-2sinθ（4）

α＝cos-1（1-2sinθ）（5）

那么當(dāng)支承臺8繞A軸旋轉(zhuǎn)一個角度α，工作臺10的中心就移到P（X，Y，Z）點，可用公式（1），（2），（3）表示，而且OP相對參考平面的角度為θ。相應(yīng)的，如果工作臺10裝上了一個圓錐頂點為O點，圓錐角為2θ的錐形工件，這個錐形工件的錐面將沿著OP接觸X-Y平面。假定還有一個直角坐標(biāo)系，如圖4所示，它的Y軸沿著OP′，相應(yīng)的X軸與之成直角。這樣將可以看到，這個具有頂角2θ的工件的圓錐面可以用主軸5上刀具6的刀尖沿OP方向移動而切成。P′點可以寫成P′（X，Y，O），定義為：

Y＝(h)/2（1+cosα）（2）

Z＝0（3）

前已假定h是O和P之間的距離，而P點又是工作臺10頂面的中心。因而，如圖5所示，不論P點在B軸何處，而工作臺10是繞B軸旋轉(zhuǎn)的，那么上述假定都是正確的。

而且，還可從圖6看到，圖1所示的用在上述情況的機(jī)床不僅可以切削具有20頂角的圓錐面，而且能加工沿Z軸方向移動一段距離l的斜面。刀具6可以沿Z軸從X-Y平面退回一段距離l。

現(xiàn)在讓我們研究，為了使圖1所示的機(jī)床能夠?qū)ξ挥诠ぷ髋_10上的工件的斜平面進(jìn)行加工而必須繞B軸旋轉(zhuǎn)的情況。

圖7表示了當(dāng)支承臺8繞A軸轉(zhuǎn)180°并把工作臺10的中心點P從Q移到R時，固定在工作臺10上的坐標(biāo)系U，V和W的運動情況，同時工作臺鎖住，不能繞B軸旋轉(zhuǎn)。坐標(biāo)軸U和V都平行于工作臺10的平面，在工作臺的中心點P相交，而坐標(biāo)軸W正交于工作臺的平面。假定工作臺10如上述繞A軸旋轉(zhuǎn)而P點保持和主軸5的頂點相接觸。現(xiàn)在問題是平行于Z軸而且在U-V平面上的主軸5的投影如何在U-V面上旋轉(zhuǎn)。研究當(dāng)乙軸固定時，工作臺中心點P從Q回轉(zhuǎn)到R的情況，等同于將坐標(biāo)軸U，V和W固定時對Z軸轉(zhuǎn)動的情況，也就是等同于研究主軸5相對于工作臺10的運動或Z軸相對于坐標(biāo)軸U，V和W的運動。

相應(yīng)地，從圖8可以看出，平行Z軸的主軸有一個矢徑PS，而且S是從L移動到M;也就是說它是在一個具有頂點P，頂角90°，矢徑PL的圓錐面上運動。設(shè)S′為S在U-V面上的投影，LLPS′＝β，那么這個角β就是我們所找的角。為了在工件所要求的斜平面上加工，僅僅把工作臺8繞A軸旋轉(zhuǎn)α角而且把刀具相對于新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸X和Y定位是不夠的，因為工作臺10也得轉(zhuǎn)一個β角。

這個缺點當(dāng)然可以通過把工作臺轉(zhuǎn)一個所需的β角而得到彌補(bǔ)，這個角在圖4中是＜QOP′，它可以通過90°的圓錐在U-V面上的投影而獲得，而且它也等于坐標(biāo)系X及Y和坐標(biāo)系X及Y之間的夾角。因此：

tanβ=xy=hsinα2·2h(l+cosα)=2sinαl+conα(7)]]>

現(xiàn)在我們獲得了用圖1所示的機(jī)床進(jìn)行坡面切削的所有公式，即方程（1），（2），（3），（4），（7）。借助θ來重寫這些方程：

cosα＝1-2sinθ

以元代入相同的方程

sinα=l-cos2α]]>

那么：

sinα=l-(l-2sinθ)2]]>

=l-(l-4sinθ+4sin2θ)]]>

=2sinθ(l-sinθ)(8)]]>

把方程（4′）和（8）代入方程（1），（2），（3）和（7），

X=h2sinα=2·hsinθ(l-sinθ)]]>

X=h2sinθ(l-sinθ)]]>(9)

Y＝(h)/2（1+cosα）＝(h)/2（1+1-2sinθ）

＝h（1-sinθ）（10）

Z＝(h)/2（1-cosα）＝(h)/2（1-1+2sinθ）

＝hsinθ（11）

tanβ=xy=2sinθ(l-sinθ)l-sinθ=2sinθl-sinθ]]>

=2-(2-2sinθ)1-sinθ=2l-sinθ-2]]>

β=tan-1sl-sinθ-2(12)]]>

方程5不需要重寫，

α＝cos-1（1-2sinθ）

上述考慮可以用圖9到圖11的圖形簡略表示。為了在工件斜平面的垂直方向上鉆孔，需要支承臺8，工作臺10和刀具6作相應(yīng)的位移如圖9到圖11所示：

支承臺8的旋轉(zhuǎn)角：

AO＝α＝cos-1（1-2sinθ）

工作臺10的旋轉(zhuǎn)角：

B0=β+r=tan-12l-sinθ-2+r]]>

刀具沿X軸的位移：

X=h2sinθ(l-sinθ)]]>

刀具沿Y軸的位移：

Y＝h（1-sinθ）

刀具沿Z軸的位移：

Z＝1

現(xiàn)在可參照圖12到圖16來進(jìn)行討論，看如何在和B軸成θ角的的工作臺10上的工件12的斜面上，垂直于斜面，按預(yù)定的不同位置，鉆兩個孔13和14，為了鉆第一個孔，需要確定O，h，l，和γ這幾個參數(shù)并把它們輸入數(shù)控（N/C）系統(tǒng)11（圖1）。數(shù)控（N/C）系統(tǒng)按程序把支承臺8的位置定在

AO＝cos-1（1-2sinθ），

把工作臺10的位置定在

B0=tan-12l-sinθ-2+r]]>

把刀具6的刀尖的位置定在

X=h2sinθ(l-sinθ)]]>

Y＝h（1-sinθ）

Z＝1

使刀具6沿Z軸向前進(jìn)刀便可鉆出第一個孔13。

為了鉆第二個孔14，這個孔在圖16中相對于第一個孔13的位置（m，n）必須知道并輸入數(shù)控（N/C）系統(tǒng)11中去。數(shù)控（N/C）系統(tǒng)按程序改變刀具刀尖的位置，從位置（x，y）沿X軸移動距離m，沿Y軸移動距離n。X和Y構(gòu)成3如圖17所示的坐標(biāo)系，它和x，y坐標(biāo)系構(gòu)成的夾角為：

β=tan-1sl-sinθ-2]]>

使刀具沿Z軸進(jìn)刀就能鉆出第二個孔14。遵照類似的程序可以鉆出3個或更多的孔。

這樣，按照本發(fā)明的一個方面，提供了其構(gòu)造大體上如圖1所示的數(shù)據(jù)機(jī)床的使用方法。這方法包括給數(shù)控（N/C）系統(tǒng)11輸入編碼數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是：工作臺上的工件的待加工面相對于B軸的角θ;A軸和B軸交點O和B軸與旋軸刀具軸線的交點之間的距離h，（刀具被夾持的位置，垂直對向工件的待加工面）;工件待加工面和平行于工件待加工面并通過A軸與B軸交點O的平面之間的距離l。給數(shù)控NIC系統(tǒng)編制的程序，給出指令，使工件臺繞A軸旋轉(zhuǎn)一個如下式所定義的角

AO＝cos-1（1-2sinθ）

使刀具定位于下式給出的點

Y＝h（1-sinθ）

Z＝1

并加工工作臺上的工件。這樣就能把工件上的錐形面加工出來。

按照本發(fā)明的另一個方面，給數(shù)控（N/C）系統(tǒng)另一個程序，賦予工作臺一個正確的相對于B軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角定義如下：

B0=tan-12l-sinθ-2]]>

這樣，就可以在工件的斜平面的預(yù)定位置，垂直于斜平面的方向鉆孔，如圖18所示。按照本發(fā)明的再另外的一個方面，可以用圖1所示的數(shù)控機(jī)床，提供在工件斜面的垂直方向，至少兩個預(yù)先確定的不同位置上進(jìn)行鉆孔的方法，如圖19的加工實例。這種方法包括給數(shù)控（N/C）系統(tǒng)11輸入關(guān)于工作臺上的工件的斜面相對于B軸的角度θ;A軸和B軸的交點O和B軸與刀具旋轉(zhuǎn)軸的交點之間的距離h，這時刀具是處在預(yù)先確定的垂直于工作斜面的，第一個孔的位置上;工作斜面和平行于工作斜面并通過A軸和B軸交點O的平面之間的距離l;和工件的斜面上準(zhǔn)備加工的兩個孔之間預(yù)先確定的兩個相關(guān)位置（m，n）;給數(shù)控（N/C）系統(tǒng)的編程將發(fā)出指令，使工作臺繞A軸轉(zhuǎn)一個如下式所定義的角

AO＝cos-1（1-2sinθ）

使刀具定位于下式給出的點的位置。

Y＝h（1-sinθ）

Z＝1

并在工作的斜面上按預(yù)定位置鉆出第一個孔，數(shù)控裝置下一步程序，使刀具定位在另一點，這一點是從點（x，y）分別沿X，Y軸移動m和n距離而得到，X和Y軸構(gòu)成的坐標(biāo)系與x和y軸的坐標(biāo)構(gòu)成的夾角為：

B0=tan-12l-sinθ-2]]>

然后在工件的斜面上加工第二個孔。

補(bǔ)正85108987

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說明書110的工廠臺結(jié)構(gòu)的工作臺結(jié)構(gòu)

314～23X、I、MY、Ms、YX、Z、MY、Y、Ms

41～24X、Z、Y、Ma、l、QX、Z、Y、ma、l、Q、

47踐所示…線所示…

422數(shù)控（N/S）系統(tǒng)讀數(shù)控（NC）系統(tǒng)11讀

54的實踐所示的實線所示

6的實路位的實線位

10…a……a…

12…a又……a又…

14～21X、Y、ZX、Y、Z

66～15X、Y、ZX、Y、Z

72～24X、Y、U、V、W、Z、x、y、u、v、w、z、

72…沿Z軸……沿2軸…

2…具有20……具有2θ…

12…當(dāng)乙軸……當(dāng)2軸…

18…，LLPS′……，＜LPS′…

2＝(2Sinα)/(1+Cosα)

13～15以元以它

91I2

15～16XX

10～13英文全部大寫全小寫或在下面加_（如m）

107定0…定θ…

116B=tan-12l-sinθ-2]]>

B=tan-12l-sinθ-2]]>

10的數(shù)據(jù)的數(shù)控

133并在工作并在工件

權(quán)項1～2英文全部大字全小寫或在下面加_（如K）

216AO＝cos-1（1-sinθ）AO＝cos-1（1-2sinθ）

36然后在工件的然后根據(jù)X和Y的座標(biāo)系

統(tǒng)，在工件的