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简述数控车床加工球面误差分析及消除方法

时间:2011-07-15 09:31:53 来源:未知

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。
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)。

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]?

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δ=0.01mm。为保证该精度,必须控制?Y。由式(1)知

?Y=±?(2Dd-d2?
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。

 
图1 车刀刀尖偏离X轴的误差示意图

 
图2 对刀示意图

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)

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δ=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

δ=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。

 
图3 刀具圆弧插补圆心影响示意图(内球面)

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)。

 
(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

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。