数控车床加工球面误差分析及消除方法

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4 i* k$ H" R& _! N& P8 J* K8 M/ e# m/ Y# v$ l + ]/ L+ S V* g3 u, u' W% d/ Y* n8 ] 图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图 7 y" v, p5 c% ?% m# R 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。 & f5 l" {- `6 W 0 y- @- z! B' X 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)。 ' ]4 e0 k8 x, Y8 y% |: t/ f& g 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 0 E, m$ J. R: j; j% t* I) ^1 x4 }5 ~! _' H# I. l2 O: |4 a, z2 I9 C7 O, ?( y, W3 I: w" n- r9 s 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 2 w0 O% A; b/ @, K( V: F, `' [1 ]# A+ F' e) d) t5 |, k$ d- I9 R2 e5 X j$ m1 e& _8 K ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) ; d0 \3 K7 M$ V% G* A9 K) D/ E9 u7 q* D! C* J 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 ! N) P4 n2 j+ M9 e: e! Sd=D1-D=2∆X / ]7 }6 g# g' j1 G+ n! |: @% X j* A 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 ; f r) i) `' i6 l! V% O; u8 f) H+ R- k9 G3 V9 D. e! n, R( T* B2 H g9 V i% |1 K! }7 [7 x/ M* |. `* m. F; r- b7 y. z1 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 K r* r3 D1 D6 @ 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。 7 `; ]( J# F! f" {; Q3 X 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。 # y' F( |1 R& M" D. I# t& o) X 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。

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