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[转帖] 圆球车削公差控制与刀补运用

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发表于 2010-8-28 15:26:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏常州

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摘要:车削圆球时,刀具R的正确性,对刀的精确度,机床运动精度都将影响球面的几何精度。为了较好地控制球的圆度,在半精加工时,即未加工到最终尺寸时,应测量球的圆度,以便调整。这就要求加工余量均匀,刀具轨迹为同心圆,阐述了对车削圆球时公差控制、刀补应用提出几种方法。
  I6 M& T4 Q# e" G, ?: f# q
2 a- O, f( \' \6 Q4 y( ]& R加工图1所示零件时,由于R0.4较小,无法使用R车刀一刀车出球面,须使用左右偏刀分两刀接出球面。加工该球面用右偏刀时刀尖方位为3,用左偏刀时刀尖方位为4。加工余量可由编程留,也可由刀补X、Z方向留。刀具R的正确性,对刀的精确度,机床运动精度都将影响球面的几何精度。为了较好地控制球的圆度,在半精加工时,即未加工到最终尺寸时,应测量球的圆度,以便调整。这就要求加工余量均匀,刀具轨迹为同心圆。下面就几种放余量的方法进行讨论。" G& z' I8 U  P7 F* _& v( ^
图1 零件简图
1 编程放余量法 . d+ c: P+ K7 J/ b+ F: \
7 B7 \: H4 Y6 G( s9 O$ c' A) ?
编程放余量能正确得到同心圆。通过测量与最终圆同心的圆,判别球的圆度,及时调整左右偏刀的相对位置。使用这种方法放余量,每个不同的同心圆就要编一个程序,对于机床操作来说,不太方便。 7 p4 Z4 M+ M' L/ B

. o# P. v/ Y) @  q/ @2 刀补法
1 I8 j4 V1 s( T+ z6 o6 Y, h; w$ E. n" L3 r* y" \+ i
像铣床一样通过刀补来调整加工余量。这时要特别注意,当刀尖方位不为0及9时,改变刀补值R时,实际得到的并不是一系列同心圆,也就无法通过测量有余量的同心圆圆度。只有当刀尖方位设为0或9时,改变刀补R的大小,车刀实际的轨迹为同心圆,我们可以测量一系列的同心圆。通过调整两把刀的位置,编程轨迹来调整最终零件的尺寸及圆度。
  ]1 n2 D3 g' c2 W: x& G/ G% M; a) m  T+ Z
如图2(a),当刀尖方位为3时,假想刀尖如图,对刀时X、Z方向分别以A、B面为基准,不必考虑刀具R圆心位置。不同刀尖R1、R2时对刀几何尺寸相同。当刀补R值为R1时,实际以R1与编程轨迹相切包络。若刀补R值为R2时,实际轨迹如图形成过切,如图2(b)。0 p" A% X4 i) e* |* n0 s
图2 加工轨迹
若刀尖方位设为0、9时,则机床将刀具视为一圆。这时的假想刀尖在圆心,对刀时应将对刀点算至刀尖圆心。如果刀具的实际圆角为R1,刀补R设为R2时,刀具轨迹为R2与编程轨迹相切包络,由于R2与R1同心,所以实际加工出的零件是由R1形成的包络线,与编程轨迹同心如图3。
; ~- {# Y# ?4 t
图3 轨迹比较
加工图1圆球时,半精加工时,刀矢方位设为0或9,实际刀尖圆弧为R0.4mm,设定刀补R值为1mm,加工后测量圆球。测量圆度及直径,通过调整左右偏刀补X、Z值,刀补的R值,还可以调整编程程序中的R值来完成球的加工。
5 v$ ~. a* m' N" b7 s; x! O8 j7 J5 w0 G% \
如圆度X、Z方向不等,可调整其中一刀Z方向的刀补。如果在45°方向有误差,可能由机床引起,除注意机床的间隙补偿外,可改变程序来调整。如果尺寸不到,可调整刀补R值。 7 L) g( v- R- _" `5 ?1 t& V
' p2 d5 p* X# _/ Q! K1 J& M
3 使用宏程序
' s( L1 u) w7 X$ G  S; \

* j" S" ^1 H: p6 s+ h6 a要使刀具轨迹形成一组同心圆,还可用宏程序编程。将圆球R设为变量,通过给变量赋不同的值,形成一组同心圆。
$ F6 _" l8 F* x/ g& Y+ ~
- W  o! ^. L$ m+ J6 }$ E#100———圆弧Z方向起点;
% [+ D1 m3 w8 I7 \+ }#101———圆直径; 9 h4 O9 J* D: y" W: ?& V$ o+ _6 }! q
R———球半径。
, z9 _) f+ V) [" j5 a# J
2 X5 x1 O' J/ X# b  r; V3 Y; s  ^1) 残余面积的产生 4 r" K! e% V4 u3 u
! l/ _4 o1 E8 A( L! U* h$ _& O
在使用刀具补偿编程时,如稍有疏忽,便会产生残余面积。
3 M  f8 p" E; _5 p! F如车削图4的工件,按下面方法编程,就会产生残余面积。( {9 O4 `7 P8 u! T3 S
图4 有残余面积的工件
N90 G00 G40 XP0 ZP0
/ X0 s3 E& y7 t3 |! }& ^! |! iN100 G01 G42 XP1 ZP1 - G9 ^& V( U" y2 K8 `1 \
N110 G01 XP2 ZP2 5 `" l: ]6 R8 F+ e3 h. O
N120 G03 XP3 ZP3 Rr 9 o6 t, k# f4 T7 j3 A1 c2 R0 R
N130 G01 XP4 ZP4
6 B$ u( o3 W. Y, M7 |' A6 F9 E( g* `* H
2) 残余面积的消除 . w1 r: e+ z9 |6 S' Q6 ?; G; d

& |' Y6 }0 f! _1 c以上编程,按刀具运动轨迹,在P3点转角处产生了残余面积。如果采用下面方法编程,就可消除残余面积,如图5。
" {- j+ D/ o& w' B
图5 无残余面积的工件
N90 G00 G40 XP0 ZP0 0 V2 Z3 b; q% u% B8 Z
N100 G01 G42 XP1 ZP1
& K5 O: t- N; [: RN110 G01 XP2 ZP2
0 H* x  l8 e: C( ^( R- P/ oN120 G03 XP3 ZP3 Rr , t$ y  K* D2 m0 y% }
N130 G01 G40 XP4 ZP4
* ]0 f4 d+ v" A4 J; W; E6 z' X, A# }3 u  l; g: b
刀具补偿G42执行至N120 P3点,接着撤消刀具补偿,P3点仍是按与刀尖,圆弧相切原则进行车削,因此不产生残余面积。N130程序按刀尖轨迹移动。 ! C  `( I) M, B

) b( n+ G+ F; Z/ [4 结语
' q9 Q& {; o' W

% D( B& O4 O' ^* n8 h& K3 a总之,在车削圆球时,应注意刀补建立与撤消,由于机床及刀具位置引起的误差,可通过在车削同心圆的过程中边测量边修正。应用宏程序编程可使操作简便灵活,但需掌握宏程序编程方法。利用刀尖方位0、9及增加刀补的方法能较简便的实现放同心圆余量。
/ N3 ]( V$ w5 T0 q5 v
; v  _7 T1 }/ j
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