数控车床加工球面误差分析及消除方法

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6 X4 t, [" j' r1 l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。
) Z( G  p! G+ T0 M) w8 `4 Y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)。
6 x, k( O, s* {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
d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½
(1)
) ]8 n5 E4 l. N' e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
9 _1 |+ P8 }3 A5 W& `6 n∆Y=±½(2Dd-d2)½
(2)

6 U* S& [* Z9 W7 I  ?5 i* H图2 对刀示意图
, z3 k9 P7 z) `3 O' [/ j, s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
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。

8 b7 D+ x6 Y7 u- 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
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9 V( [& `' X& ?* A3 R; v(b)∆X0，则沿X轴方向正向补偿∆X，若2∆X