本发明涉及浅孔钻生产加工设备，具体为一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具及其下刀点确定方法。
背景技术：
1、在浅孔钻的直冷却孔批量加工过程中，需要使用电火花或钻削工艺加工直冷却孔，只有使冷却孔与刀杆上的工艺孔准确搭接，才能使冷却液流动畅通，使其冷却作用生效，由于在浅孔钻中直孔冷却孔的轴线是空间直线，具有空间角度，因此需要将其摆正与主轴方向即z轴平行，便于进行加工，然而，针对浅孔钻直冷却孔加工，由于加工深度的限制和冷却液流通的特殊性，其下刀点的确定变得尤为关键，直接关系到加工效率和孔的质量；
2、在当前加工情况中，使用的普通分度夹具以及下刀点的精确确定存在以下问题：
3、1、由于直冷却孔为细长孔，其加工角度必须精准，普通分度夹具需人工调整角度，难以保证冷却孔与电极之间的最佳相对位置，导致加工质量不可控；
4、2、使用普通分度夹具还需手动定位加工下刀点，不仅效率低下，而且定位精度无法保证；
5、3、普通分度夹具自身高度较高，装夹浅孔钻后会占用大部分电火花设备的工作行程，使待加工孔的长度受限，更换设备则会增加生产成本；
6、4、普通分度夹具结构简单，刚性不足，易受振动影响，这也会对冷却孔的加工质量产生负面效应；
7、5、由于加工过程的复杂性和多变性，传统的下刀点确定方法往往依赖于操作人员的经验或是简化的数学模型，这无法满足高精度和高效率的要求；其次，现有方法往往忽视了加工状态参数、工件位置参数和工件的几何参数之间的复杂关联，这些参数的微小变化都可能对加工结果产生重大影响，导致加工质量无法得到有效保证，此外，缺乏一种能够实时调整加工参数以应对加工状态变化的机制，使得加工过程难以适应突发情况，影响了加工效率和质量。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具及其下刀点确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具包括底座，所述底座上活动设置有定位块和夹紧块，待加工的工件被夹持在所述定位块和夹紧块之间，所述工件下端侧面和削平柄面分别与定位块和夹紧块紧密接触，并且所述工件的法兰盘下底面与定位块上端面紧密接触，以使工件的冷却孔垂直于水平面，所述底座上可拆卸的设置有连接板，所述连接板上活动设置有压紧连杆，并且所述压紧连杆压紧端与夹紧块连接，压紧连杆受力端与压紧装置连接，所述压紧装置包括设置底座上的转轴，所述转轴上可转动设置有凸轮，并且所述凸轮与压紧连杆受力端连接，所述压紧装置用于驱动压紧连杆和夹紧块运动，以使工件被紧密地夹持在定位块和夹紧块之间。
4、优选的，所述定位块上开设有均为斜面的第一夹持面、第二夹持面和上顶面，所述第一夹持面、第二夹持面与工件下端侧面接触，并且第一夹持面和第二夹持面之间的夹角为90°，所述上顶面与法兰盘下底面接触，所述夹紧块上设置有呈倾斜状态的第三夹持面，所述第三夹持面与削平柄面接触。
5、优选的，所述凸轮上设置有用于驱动凸轮转动的手柄。
6、优选的，所述底座上一体化设置有呈垂直布置的挡块，所述定位块通过螺栓与挡块可拆卸设置。
7、本发明还提供一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，运用在所述的夹具夹持工件中，还包括以下步骤：
8、步骤s1：以所述挡块上的定位点o进行对刀，并以o为圆心建立夹具坐标系o-xyz；以工件上端面中心为圆心建立工件坐标系o′-x′y′z′，进而确定工件坐标系中下刀点a和b点的坐标，则下刀点a点的坐标表示为(x′1,y′1,z′1)，b点的坐标表示为(x′2,y′2,z′2)，将刀具坐标系中的下刀点坐标依次通过平移和旋转变换，最终得到工件在坐标系o-xyz中确切点位置a；
9、步骤s2：实时采集浅孔钻直冷却孔在加工过程中的加工状态参数和工件位置参数，以及采集浅孔钻工件的几何参数；
10、步骤s3、获取加工状态参数、工件位置参数和几何参数并进行清洗和格式化，剔除噪声，以标准化数据格式，并将采集参数限缩至同一取值范围内；
11、步骤s4、获取s3中处理后的数据并进行关键特征提取，以确定加工过程中的关键变化点，并将加工状态参数、工件位置参数和几何参数提取的关键特征进行分析处理，构建工件的状态评估模型，状态评估模型用于对加工过程中工件的质量程度进行评估，并根据评估结果，实时调整加工状态参数；
12、步骤s5、获取经过关键特征提取的几何参数和工件位置参数，并进行分析处理后生成调参指数，且该调参指数用于对工件位置以及调整的加工状态参数结果进行微调。
13、优选的，所述加工状态参数包括切削速度、进给速度、切削力、振动幅度和切削温度，并依次进行标定，形成切削速度qv、进给速度jv、切削力qf、振动幅度fd和切削温度qw；
14、所述工件位置参数包括工件在夹具中的位置、工件与刀具的相对位置、加工过程中工件的变形量，并依次进行标定，形成工件在夹具中的位置wz1、工件与刀具的相对位置wz2、变形量bx；
15、获取工件在夹具中的位置wz1实时数据，将wz1定义为一个向量(x4,y4,z4)，表示工件在夹具坐标系o-xyz下的位置；
16、获取工件与刀具的相对位置wz2实时数据，wz2实时数据在加工过程中是动态变化的，wz2表示为从工件某一特定点到刀具相应点的向量值；
17、所述将刀具坐标系中的下刀点坐标依次通过平移和旋转变换，最终得到工件在坐标系o-xyz中确切点位置a，具体依次包括平移变换、旋转变换和最终位置的确定内容：
18、对于平移变换，首先，通过平移变换将工件上端面中心代表的原点o′平移至至b点(x′2,y′2,z′2)；
19、对于旋转变换，首先在o′x′z′平面旋转角度α，然后在o′y′z′平面旋转角度β；
20、对于最终位置的确定，将旋转变换结果与定位块设计参数结合，通过减去b点在夹具坐标系下的坐标(x3,y3,z3)，得到a点在夹具坐标系下的最终位置；
21、a点最终位置由下式求得：
22、
23、式中，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，并根据求得的坐标a(x，y，z)对浅孔钻直冷却孔进行加工处理。
24、优选的，所述几何参数包括工件的尺寸、冷却孔的预定位置和方向，并根据冷却孔的预定位置和方向，通过三维制图软件确定直冷却孔加工路径的孔道内壁与容屑槽之间的间隙厚度变化数据，并依次进行标定，形成尺寸cl、冷却孔的预定位置ls和方向fx、间隙厚度变化数据gh；
25、尺寸cl表示工件的长度、宽度、高度数值数据；
26、工件的尺寸cl用以下三维向量来表示：
27、cl＝(length,width,height)
28、其中：length表示工件的长度，width表示工件的宽度，height表示工件的高度；
29、所述冷却孔的预定位置ls和方向fx具体为：
30、冷却孔的预定位置ls用以下三维空间坐标来表示：
31、ls＝(xs,ys,zs)
32、其中xs,ys,zs分别是冷却孔在夹具坐标系中的x、y、z坐标；
33、冷却孔的方向fx通过方向向量来定义，表达式如下；
34、fx＝(dx,dy,dz)
35、其中dx,dy,dz描述了冷却孔方向在三维空间中的单位向量；
36、所述间隙厚度变化数据gh具体包括以下内容：
37、假设间隙厚度变化数据gh随着加工深度的增加，对加工深度标定为sd，速率逐渐增大，为线性函数表示，在该线性函数中引入调整因子&，该调整因子&是加工深度sd的函数，用于描述随深度变化的非线性调整，计算公式如下：
38、gh＝(k·sd+b)·&
39、其中，k和b保持为描述线性变化的常数，分别代表变化率和起始厚度，设定0.2<&<0.78；
40、所述标准化数据格式通过应用特征缩放方法中的最小－最大标准化min-maxscaling，将数据标准化到0至1的范围内。
41、优选的，所述获取s3中处理后的数据并进行关键特征提取，以确定加工过程中的关键变化点，具体包括以下内容；
42、通过实时监测加工状态参数、工件位置参数和几何参数，并设定对应参数的最大和最小比对阈值，用于确定加工过程中是否存在异常；
43、对于每个参数，当处理后的数据超出这些预设的阈值范围时，该数据点被标记为异常点；
44、所述构建工件的状态评估模型，具体包括以下内容：
45、根据间隙厚度变化数据gh的变化，动态调整各参数阈值；
46、将每个参数的阈值设置为与gh相关的函数，
47、以下是针对每个参数动态调整阈值的基本形式：
48、对于加工状态参数，标定为cstate：
49、定义切削速度qv的调整阈值为：
50、
51、定义进给速度jv的调整阈值为：
52、
53、定义切削力qf的调整阈值为：
54、
55、定义振动幅度fd的调整阈值为：
56、
57、定义切削温度qw的调整阈值为：
58、
59、其中，qvmin、jvmin、qfmin、amin、qwmin分别是每个参数的最小阈值，δqv、δjv、δqf、δa、δqw是每个参数的调整范围，ghref是参考的间隙厚度值，用于标准化gh的影响；
60、对于工件位置参数阈值动态调整如下：
61、工件在夹具中的位置wz1，定义调整表达式为：
62、wz1＝±[0.5+cadj·(gh-ghref)]
63、工件与刀具的相对位置wz2，定义调整表达式为：
64、wz2＝±[0.5+cadj·(gh-ghref)]
65、对于几何参数阈值动态调整如下：
66、对于工件尺寸cl，定义调整表达式为：
67、cl＝±[1+cadj·(gh-ghref)]
68、对于冷却孔的预定位置ls和方向fx调整如下；
69、定义预定位置ls调整表达式为：
70、ls＝±[0.5+cadj·(gh-ghref)]
71、定义方向fx调整表达式为：
72、fx＝±[5+cadj·(gh-ghref)]
73、将调整系数cadj定义为gh相对于ghref变化的函数，公式如下：
74、
75、其中，λ是一个比例常数，用于控制阈值调整的敏感度。
76、优选的，所述获取经过关键特征提取的几何参数和工件位置参数，并进行分析处理后生成调参指数，且该调参指数用于对工件位置以及状态评估模型调整的加工状态参数结果进行微调，具体包括以下内容；
77、定义调参指数为以下表达式：
78、
79、其中，是一个根据间隙厚度gh、冷却孔的预定位置ls和方向fx设计的复杂信息过滤函数，用于提取几何参数中对调参指数影响最大的特征；
80、ψ(wz1i,wz2i,bxi)是基于工件位置参数wz1、wz2和变形量bx的分类或回归问题的复杂函数，用于分析这些参数对工件质量程度的影响；
81、cstate表示加工状态参数，通过状态评估模型构建，反映加工过程中工件质量的评估结果；
82、n为数据点的总数，表示在加工过程中采集的参数点数量；
83、θ(cstate)是根据加工状态参数cstate设计的函数，用于实时调整加工状态参数的结果；
84、并定义θ(cstate)为以下函数：
85、
86、其中，d为调整系数，0.12<d<0.87,并通过数据拟合获得；
87、定义计算公式为：
88、
89、其中，a、b和c是调整参数，0.14<a<0.65、0.26<b<0.87、0.32<c<0.95，通过数据拟合获得；
90、定义ψ(wz1i,wz2i,bxi)计算公式为：
91、
92、其中，bx为变形量，通过变形监测仪器测得；
93、设定iadj值域在[0,2]范围内，当iadj接近0时，表示加工参数需要较小调整，加工质量已经接近理想状态；当iadj接近2时，表示加工参数需要较大调整；
94、依次设置以下各调参指数评估区间的调整策略：
95、当iadj<0.5时，表示低等调参指数区间，调参指数表明加工参数已经接近最优状态，微调的需求非常小，操作规则根据调整参数类型，选择保持当前加工状态参数不变，或者进行极小幅度的调整，
96、当0.5≤iadj<1.5时，表示中等调参指数区间，这个区间的调参指数指出加工状态参数需要进行明显的调整，以优化加工质量，操作规则为，根据iadj的具体值，调整加工速度、刀具角度或冷却流量等参数；
97、当iadj≥1.5时，表示高调参指数区间，在这个区间，调参指数高表明加工状态参数与理想状态相差甚远，需要进行大幅度的调整，操作规则为综合分析gh、ls、fx、wz1、wz2和bx的值，重新评估加工策略，并做出相应的大幅度调整。
98、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
99、1、本发明通过将工件紧密地夹持在定位块和夹紧块之间，由于定位块和夹紧块特定的斜面结构，使得工件的冷却孔垂直于水平面，无需要再进行二次角度调整，并且在凸轮、压紧连杆等部件的作用下，实现了精确、快速定位装夹，尤其在进行大批量加工时提高了加工效率；并且在加工不同规格的工件时只需对应更换定位块、夹紧块，极大地降低了加工成本；
100、2、本发明的夹具体上开有凹槽，可降低夹具整体高度，减少行程占用，减少了对适用机床的要求，降低了加工成本；
101、3、本发明的结构简单且牢固，避免了操作人员通过分度夹调节角度，提高了加工精度，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、精度和质量；
102、4、通过精确定位和坐标系建立，确保加工起点的高精度定位，提高加工精度和重复性，通过实时采集加工状态和位置参数，实现对加工过程的动态监控，利用实时采集的加工状态参数、工件位置参数和几何参数，不仅能够精确地确定下刀点，还能够实时调整加工状态参数，以适应加工过程中的变化，为后续数据分析和参数调整提供基础，增强加工过程可控性，数据清洗和格式化剔除噪声，保证数据质量，提高数据处理效率和准确性；关键特征提取和状态评估模型构建准确评估工件质量，并实时调整加工状态，显著提高加工质量和效率；调参指数生成和应用精细化加工参数调整，实现加工过程优化，提高效率和产品质量。
1.一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上活动设置有定位块(2)和夹紧块(3)，待加工的工件(4)被夹持在所述定位块(2)和夹紧块(3)之间，所述工件(4)下端侧面和削平柄面(5)分别与定位块(2)和夹紧块(3)紧密接触，并且所述工件(4)的法兰盘(6)下底面与定位块(2)上端面紧密接触，以使工件(4)的冷却孔(7)垂直于水平面，所述底座(1)上可拆卸的设置有连接板(8)，所述连接板(8)上活动设置有压紧连杆(9)，并且所述压紧连杆(9)压紧端与夹紧块(3)连接，压紧连杆(9)受力端与压紧装置连接，所述压紧装置包括设置底座(1)上的转轴(10)，所述转轴(10)上可转动设置有凸轮(11)，并且所述凸轮(11)与压紧连杆(9)受力端连接，所述压紧装置用于驱动压紧连杆(9)和夹紧块(3)运动，以使工件(4)被紧密地夹持在定位块(2)和夹紧块(3)之间。
2.根据权利要求1所述的一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具，其特征在于：所述定位块(2)上开设有均为斜面的第一夹持面(21)、第二夹持面(22)和上顶面(23)，所述第一夹持面(21)、第二夹持面(22)与工件(4)下端侧面接触，并且第一夹持面(21)和第二夹持面(22)之间的夹角为90°，所述上顶面(23)与法兰盘(6)下底面接触，所述夹紧块(3)上设置有呈倾斜状态的第三夹持面(31)，所述第三夹持面(31)与削平柄面(5)接触。
3.根据权利要求2所述的一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具，其特征在于：所述凸轮(11)上设置有用于驱动凸轮(11)转动的手柄(12)。
4.根据权利要求3所述的一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具，其特征在于：所述底座(1)上一体化设置有呈垂直布置的挡块(13)，所述定位块(2)通过螺栓与挡块(13)可拆卸设置。
5.根据权利要求4所述的一种加工浅孔钻直冷却孔的夹具，其特征在于：所述底座(1)上开设有凹槽(14)，所述定位块(2)、夹紧块(3)和转轴(10)均设置在凹槽(14)内，以降低夹具整体高度，减少行程占用。
6.一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，其特征在于：运用在权利要求5所述的夹具夹持工件(4)中，还包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，其特征在于：所述加工状态参数包括切削速度、进给速度、切削力、振动幅度和切削温度，并依次进行标定，形成切削速度qv、进给速度jv、切削力qf、振动幅度fd和切削温度qw；
8.根据权利要求7所述的一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，其特征在于：所述几何参数包括工件的尺寸、冷却孔的预定位置和方向，并根据冷却孔的预定位置和方向，通过三维制图软件确定直冷却孔加工路径的孔道内壁与容屑槽之间的间隙厚度变化数据，并依次进行标定，形成尺寸cl、冷却孔的预定位置ls和方向fx、间隙厚度变化数据gh；
9.根据权利要求8所述的一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的一种加工浅孔钻直冷却孔下刀点确定方法，其特征在于：
