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简述数控车床加工球面误差分析及消除方法

2025/12/12 11:47:59发布27次查看
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。
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