数控车床加工球面误差分析及消除方法

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2 Z- K( s, H' Q- ?8 p4 T; O1 @图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图
在数控车床上加工球面时，形状误差影响因素及消除方法如下。
- I  a9 S% T+ d8 y车刀刀尖偏离主轴轴线引起的误差及消除方法(以车内球为例)。
1 p; ~$ }5 j! w; g. C如图1所示，∆Y为车刀偏离X轴的距离，Dt为A-A剖面理论直径，D为所需球直径，R=D/2为数控车床刀具圆弧插补半径。在A-A剖面上刀具圆弧插补曲线呈长轴为D、短轴为D1的类椭圆，其误差为
5 W% q( x! z& L1 J& h* Pd=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½
( W. f2 s  z& ]; l' u% b(1)
" N! q5 @# \" k在实际生产中，产品图纸一般要提出被加工球直径精度。如加工球轴承精度一般在±0.005mm以内，即d=0.01mm。为保证该精度，必须控制∆Y。由式(1)知
∆Y=±½(2Dd-d2)½
(2)
' J# _& z6 L! m: Z
) {4 F7 c8 ^0 \. o- @) \图2 对刀示意图
设D=80mm，则在加工球轴承时，计算所得|∆Y|≤0.63mm。对刀方法如图2所示。百分表上的数值即为∆Y值。
3 a  N4 `1 b/ Q刀具圆弧插补圆心误差的影响及消除方法(以车内球面为例)
( y% u  d% Z. d2 o1 Q1 l如图3所示，∆X为刀具圆弧插补圆心偏离Y轴的距离，D为所需球直径，D1为XOY平面上实际加工直径：D/2为刀具圆弧插补半径。可见，在XOY平面上，误差d=D1-D=2∆X：在XOZ平面上，呈长轴直径为D1、短轴直径为D的椭圆球，其误差
d=D1-D=2∆X
* D& F7 m, v; X. C, }0 N! S2 b# z用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。

图3 刀具圆弧插补圆心影响示意图(内球面)

8 g- U9 s5 s- |(a)2∆X>0，正向补偿∆X

- O3 T2 G' Z; B# b% G
(b)∆X0，则沿X轴方向正向补偿∆X，若2∆X