数控车床加工球面误差分析及消除方法

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y1 M6 R: q' D2 D, L* R; @5 G& i2 o) P0 Q+ a! B! B( c<% if pyg2("img")<>"" then%> 3 b. i* t1 V. _6 i0 Z/ H5 a" A/ s4 i* \& d8 C5 x4 f, T1 Q6 x, ?<%end if%> 5 H% h8 n* B+ t# X: p* _# p0 K$ s, r. p' R; Q- { j

8 h8 F& V& l* m: P) [, f4 T Q5 q: ^! p; R+ F( t, C. R C& w ; K% l. a; b3 C) V5 O$ C, z1 v2 M9 X( X$ f' X+ t3 [9 `# X( z+ p: B9 D& v6 Z \8 V$ Y) w8 g! J2 d 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。 7 w I8 \1 t$ @: V5 C 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 " c+ ]) A$ w- G6 o- Y4 t1 L- E6 M- E* M% @- p. F9 b5 K& @8 v6 _- d% M; z9 H d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1) & e6 `( q$ Y0 S2 u0 v' H0 W# 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 8 `8 |9 r6 J: S, c; S# m2 d6 X/ k& v# U8 U- \9 g/ B ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2) 4 g+ H9 t4 ` U$ A0 m4 e& L9 ~$ o# P- Q# t0 H 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。 ' v/ U- N2 G3 q, p4 z# H. ?# r& \ 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 2 b/ n0 }' L7 z8 |d=D1-D=2∆X ' N# b- v/ K' A! r/ Z 用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 8 n) a. O: Z3 J, Y5 @: k$ x & o, s ?- |9 L: x4 `. T% ?8 A3 C# d k9 I. e 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。 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。