数控车床加工球面误差分析及消除方法

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3 Q8 e% n- K+ ], Z, L2 H6 c% S: u, A 1 F% l" b6 X# t) a9 V 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。 7 _. J, x) E# L6 F- U4 _& g* | 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 G& L/ P# H0 P$ x; v 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 2 p9 O0 H; x- } Z9 P; `6 S+ e( D d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) 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 : {7 D8 A9 d5 I0 R; N6 P! [3 h) Q, Q8 g) J n2 E7 x4 Z8 n1 ^7 z4 K# R5 ?' H- V4 a& Q3 p, l0 J9 H, Y ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) 2 \- @6 W: N, K/ I6 x9 F- A S( W/ z' c 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。 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) ; v/ A+ e7 [$ @6 G) y& B+ c 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 5 G* V* _7 I7 N- Z2 b8 ]! @d=D1-D=2∆X + G; G/ \) v0 c3 U9 @ 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 4 i T3 q; s, u7 J4 {9 L X' v X, K2 Y+ O4 |( r3 O w, F4 s2 U& I+ ~/ M% z. G$ P$ m! s3 z; R# P; ~# G4 X3 J( ^' ?2 Q, |2 o4 P 图3 刀具圆弧插补圆心影响示意图(内球面) (a)2∆X>0，正向补偿∆X (b)∆X<0，负向补偿∆X 图4 刀具补偿示意图 w7 p0 L/ E# Q5 A/ r' ]$ m$ z 粗车设D为所需内球直径，粗车时留1～1.5mm半精车余量，即A1=D-(1～1.5)。将粗车球内径实际尺寸与程序中圆弧插补直径A1比较，得刀具圆弧插补圆心偏离主轴中心误差为2∆X。若2∆X>0，则沿X轴方向正向补偿∆X，若2∆X<0，则沿X轴方向负向补偿∆X(图4)。 半粗车留0.5mm精车余量，即A2=D-0.5，然后测量、比较，刀具补偿的方法同上，直到车出所需的内球面。 车外球面与车内球面原理相同，补偿方向相同，所不同的是刀具安装方向相反。 k2 S6 J. M, ?" G5 h- h 由于数控车床步进电动机脉冲当量可达0.01、0.005、0.001mm，圆弧插补曲线精度相应在±0.01，±0.005，±0.001mm，根据被加工零件需求，选择相应的数控车床，即可满足生产实际需要。