数控车床加工球面误差分析及消除方法

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% L4 u; h+ {4 t( f, }# |8 i* C6 ~; l% }' g+ `6 R( g. Z4 V4 }5 R Q( f( u/ { 8 T* \4 i9 S/ F. A/ ] 图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图 3 t0 V3 O/ }# ^- I: G1 Q! v7 u% ` 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。 1 _$ M9 u- w4 s" H: U ( _6 o H+ T h, n3 ^ 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)。 ! I4 u$ D& d3 A# Y( F 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 6 u4 @/ J& N6 O/ o: ^5 b6 J# L, l! y) ?5 Q. q6 y4 q t" k- x# K4 ?3 f2 w b0 _* ~ d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) 9 e3 X$ T. F' Y5 @) F1 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 0 W8 L4 |1 S( w! Y/ v3 G3 h# F: x/ | ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) 6 w2 Q) P( s! [$ L( k! n; i7 T# e 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。 0 p; L& o8 y7 G% T; l0 Z 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) ; m% Z- {& [% R. M 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 0 k, S. {, c2 L6 K( jd=D1-D=2∆X * R$ Q+ H" e9 `( t' `& L" w 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 " \) z6 h1 o& W: M' R) p/ B( ~ # m& h% N# x+ Y: Z* ]6 q- J; m; T* Q1 p) A/ `% l2 W6 ~; R: k2 Z+ z5 O) q; F# e& c$ R4 W3 L7 k' F! ^* i/ B. s 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 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。 0 }# _+ h2 p- i& u9 I( q$ w U 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。 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。