数控车床加工球面误差分析及消除方法

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/ `( ?/ i5 B3 t0 x+ v# }+ q+ U5 v+ _* q1 K. e! d$ h! ~8 Y- i$ f* 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。 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)。 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 / b$ ^, W( Z. Y- X$ Y1 E) x. y/ D. I5 O& S( E2 z" B) m- X. h) o& J1 ?* M! a9 s! @5 p d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) 3 a3 q( X+ P9 Q4 H 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 ) v! |6 f5 y& X+ w. U' f; E+ G, D8 x, O& i; e ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) 4 R0 d/ w- h) d0 n( G, y3 q; h0 v: K8 J0 |: ] 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。 * ~% S! N2 u- v1 u: ~ 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 % f3 d. `) B: j& [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。 ' f0 ~ [: D& Y! K, A! ?" M6 Z7 @1 o R5 W2 `7 K9 L' J: l2 U# n) K8 L) C* \7 M" {; W& e% v 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)。 4 G4 `9 q( J2 V, t3 ^; i 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。 & r- V" ^; T5 Z, H7 C& [ 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。