数控车床加工球面误差分析及消除方法

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1 R p" |$ r5 J: o1 {9 v: k1 N; T! M) m 图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图 1 T" q' b* p: L 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。 $ n# M x# W- e- U8 P- v; p 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)。 8 g% `: X7 X; U. U4 [6 @8 [' b 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 % }3 ~) X- U, H$ ~; v* @* g& d3 ` e d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) & E7 H0 w' _& C9 V- }- g0 N/ ?, R0 [; A 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 3 \+ U& i. g4 V, ^# W5 D1 I. s/ ~( S6 s; n- q8 i6 |+ @4 c% F `$ J8 x5 c$ @3 s# r ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) @( p: ], U) o6 r% d8 Y$ n# I 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。 7 R- u* j9 s( Z3 `; V5 n 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) $ A8 s$ Q* G0 x5 b. L! _2 q$ v 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 ' j. i. I/ c) x% E/ ]5 w2 p' b" p3 B+ L 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 # B( I/ {; _0 s3 J) y, \2 i! }) l6 n. ?/ y, `+ W0 H0 p1 p- l% I- Q$ H6 v3 m4 r/ N8 Q" 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)。 * B! A* @! o& e5 J8 H1 R 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。 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。