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数控车床加工球面误差分析及消除方法

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发表于 2010-10-22 00:28:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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5 p7 P3 |2 @3 m( s, Y# T( y 1 {/ j2 W; O$ R5 l+ b# g! L5 f9 ^( G+ s5 _8 N6 y; o+ M/ D6 } P* @. R; ?5 u

图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图
3 K3 H1 c- }/ E( P
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。 ; v& d" A( r7 T4 Z+ e
    ( m6 N+ l6 X' R+ J
  1. 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)。 : Z# w }' U8 w* A% k
    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 # K% y' ~8 _: m! q* w) O8 g& I( i! G9 I" R$ h/ L2 x1 j0 a; E- }% _4 R, F) r; Y0 g( J3 n1 n4 g8 ^2 r Z7 k2 d
    d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1)
    ! V! x: Z; q# n+ K4 P
    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 ( P7 z O/ ?. \ 2 L b9 m) e. n3 _+ }$ P5 M% K0 W- x% x' Z+ E1 k- Z/ p# W+ R1 \# G9 A6 Z1 t( l2 s* u3 D: A# Q
    ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2)

    7 T) ]. v( `: |9 S6 l . a; m2 @4 |! ^$ Y3 { S$ d5 {: B& l3 `& t( `& e4 C; X( F# H+ W8 n7 c) ]( T7 \

    图2 对刀示意图
    " s; V. u- T8 q8 J* g0 e# e
    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。
    9 R5 X; e8 O9 `& c3 V% v- _! f
  2. 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) 5 A2 {- W0 n2 V" V3 [" O8 z
    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 . |; m$ V; M. g
    d=D1-D=2∆X
    . G- M8 o' C) g
    用逐点比较法消除刀具圆弧插补圆心误差的影响。 & Y5 G9 U" ^1 m1 S
      ) w/ q7 @( \/ m# v # Q( L6 J5 G% q, @# |5 g! W* J( ]0 w1 P" H: i7 X- k. i6 Z( Z' C7 j- d3 }8 ^) ~8 s# Z, ]2 v9 q& v3 q& m t: w. m6 U, Z, p$ N' v8 b# Z, x- \' g

      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
      ; m3 D4 n4 Z7 X% B- g6 G+ L2 h. ?
    • 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)。 . y5 O( q& _: @0 i; J, w% C
    • 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。
2 K1 e( A' K' D' ^* X* m
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。 1 `6 B) W0 q z5 z
    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。
    # z$ i& Q" V* D: |3 F/ T0 @3 P
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