数控车床加工球面误差分析及消除方法

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S. c" b% ~2 @3 a; M, m: r$ H9 l, u' R5 h$ j# [# i2 W . i* Z6 q* N; }, k& |$ E2 n' M- B8 j6 L% [ 图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图 ( M3 Z+ I6 V9 s5 h0 } 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。 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)。 3 W5 C: ?! P& [5 B2 _, u+ k 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 8 F0 Q2 A2 w: _. R* F% ?1 ?9 i/ o5 b ]) L( L- E0 }5 d1 V* C5 h% `6 s1 t7 Y. R$ t* ^/ [( N n d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) + C7 l, W& P1 a& O/ j 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 8 Z! o" ~+ G! H% B ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) . ^% R' c/ F& G! M6 {' b 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) 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 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 : ^. Y& z Z' T' h- K3 ~. [ , u) N/ N! }* y# l1 c0 _) `. N6 B0 W. z$ O2 h& n- \3 L1 N( Q! t2 v c* ] 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 0 `6 n/ Y$ `) ^- ^8 A 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。 8 u& A2 F( g/ x; }; P. `9 O 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。 H3 l8 b( \) [ w ` 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。