在數控車床上加工球面時,形狀誤差影響因素及消除方法如下。
  1. 車刀刀尖偏離主軸軸線引起的誤差及消除方法(以車內球為例)。
    如圖1所示,∆Y為車刀偏離X軸的距離,Dt為A-A剖面理論直徑,D為所需球直徑,R=D/2為數控車床刀具圓弧插補半徑。在A-A剖面上刀具圓弧插補曲線呈長軸為D、短軸為D1的類橢圓,其誤差為
    d=D-D1=D-2[(D/2)2-∆Y2]½ (1)
    在實際生產中,產品圖紙一般要提出被加工球直徑精度。如加工球軸承精度一般在±0.005mm以內,即d=0.01mm。為保證該精度,必須控制∆Y。由式(1)知
    ∆Y=±½(2Dd-d2)½ (2)


    圖2 對刀示意圖
    設D=80mm,則在加工球軸承時,計算所得|∆Y|≤0.63mm。對刀方法如圖2所示。百分表上的數值即為∆Y值。
  2. 刀具圓弧插補圓心誤差的影響及消除方法(以車內球面為例)
    如圖3所示,∆X為刀具圓弧插補圓心偏離Y軸的距離,D為所需球直徑,D1為XOY平面上實際加工直徑:D/2為刀具圓弧插補半徑??杉?,在XOY平面上,誤差d=D1-D=2∆X:在XOZ平面上,呈長軸直徑為D1、短軸直徑為D的橢圓球,其誤差
    d=D1-D=2∆X
    用逐點比較法消除刀具圓弧插補圓心誤差的影響。

      圖3 刀具圓弧插補圓心影響示意圖(內球面)

      (a)2∆X>0,正向補償∆X

      (b)∆X<0,負向補償∆X
      圖4 刀具補償示意圖
    • 粗車設D為所需內球直徑,粗車時留1~1.5mm半精車余量,即A1=D-(1~1.5)。將粗車球內徑實際尺寸與程序中圓弧插補直徑A1比較,得刀具圓弧插補圓心偏離主軸中心誤差為2∆X。若2∆X>0,則沿X軸方向正向補償∆X,若2∆X<0,則沿X軸方向負向補償∆X(圖4)。
    • 半粗車留0.5mm精車余量,即A2=D-0.5,然后測量、比較,刀具補償的方法同上,直到車出所需的內球面。
車外球面與車內球面原理相同,補償方向相同,所不同的是刀具安裝方向相反。
    由于數控車床步進電動機脈沖當量可達0.01、0.005、0.001mm,圓弧插補曲線精度相應在±0.01,±0.005,±0.001mm,根據被加工零件需求,選擇相應的數控車床,即可滿足生產實際需要。
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