圖1 刀尖零件圖

圖2 刀尖圓弧引起的加工誤差

圖3 一般加工路線(xiàn)圖

圖4 改進(jìn)的加工路線(xiàn)圖

1 刀尖圓弧引起的誤差

1. 誤差分析在數控車(chē)床使用過(guò)程中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，通常將車(chē)刀刀尖刃磨成圓弧，圓弧半徑一般在0.4～1.6mm之間。如圖1所示，采用試切法對刀時(shí)由A、B兩點(diǎn)分別確定刀架中心的X、Z位置。這樣，加工程序所描述的刀位點(diǎn)是P點(diǎn)，數控系統將控制P點(diǎn)的運動(dòng)軌跡，而在切削時(shí)實(shí)際起作用的切削刃則是刀尖圓弧上的各切點(diǎn)，這勢必會(huì )產(chǎn)生加工表面的形狀誤差。在車(chē)削外圓、內孔及端面時(shí)，這個(gè)誤差為零。而在加工弧面和錐面時(shí)，這個(gè)誤差就很明顯。圖1零件SR10_-0.04球面加工的誤差分析見(jiàn)圖2。圖中M線(xiàn)為加工程序所描述的P 的軌跡，即工件的理想尺寸，而實(shí)際加工后的輪廓是N線(xiàn)，陰影就是少切削部分，即加工誤差。假設刀尖圓弧半徑為r=0.4mm，理論分析表明，N線(xiàn)是半徑為 R-r=9.6的圓弧，M、N兩圓弧圓心X、Z向均相距r=0.4mm，違禁詞誤差約為0.17mm，不滿(mǎn)足精度要求。


2. 誤差消除方法
   選擇刀尖圓弧中心點(diǎn)為刀位點(diǎn)，調用刀尖半徑補償(G41、G42)指令，其編程和加工步驟如下：
   

   
   
   1. 按輪廓表面編程，設置右刀補，圖1零件球面精加工程序如下：
      ……
      N04 G42 G00 X8 Z50 *
      N05 G03 X20 Z42 F100 *
      ……
   
   
   2. 以A、B 點(diǎn)對刀，并在相應方向使刀具增加位移量：(偏刀類(lèi))DX =2r，DZ =r，或(尖刀類(lèi))DX =2r，DZ =0；
   
   
   3. 輸入刀具半徑r；
   
   
   4. 加工。
   
   

   
   
   調用刀具半徑補償指令，特別注意以A、B點(diǎn)對刀后要找出正確的刀尖圓心位置。在刀補建立時(shí)，要使刀尖圓弧圓心沿工件待加工輪廓表面(編程軌跡)運動(dòng)，而車(chē)刀不是回轉類(lèi)刀具，傳統的車(chē)削加工基本不涉及刀尖圓心的問(wèn)題，故須對車(chē)削數控系統的刀具半徑補償有本質(zhì)的認識。

2 絲杠副間隙產(chǎn)生的誤差

1. 誤差分析
   中拖板絲杠副間隙是必然存在的，對普通車(chē)床來(lái)說(shuō)，間隙較大；對數控車(chē)床而言，由于采用的是滾珠絲杠副，并且都進(jìn)行了預緊，從理論上講，是達到了零間隙，無(wú)反向空程。實(shí)際上，對于有相對運動(dòng)的傳動(dòng)部件，間隙是不可避免的。對高精度的滾珠絲杠副而言，只是間隙非常微小；如果真正達到零間隙，運行的阻力就會(huì )增大。因而，在絲杠反向運動(dòng)時(shí)，還是存在微小的空程，這個(gè)空程就足夠影響加工精度。在加工軸類(lèi)零件時(shí)，一般的加工路線(xiàn)如圖3所示，通常是通過(guò)下面一段程序來(lái)進(jìn)行的：
   ……
   N04 G00 X30 Z2 *
   N05 G01 Z-25 F100 *
   N06 X40.015 *
   N07 Z-80 *
   ……
   將D40^+0.030外圓直徑加工出來(lái)，可每次的加工尺寸都會(huì )偏大或偏小，達不到精度要求。


2. 誤差消除方法
   對數控車(chē)床，可采用多退回(或前進(jìn))一段距離，再前進(jìn)(或退回)到所需的加工位置，使絲杠副始終以同一個(gè)側面相接觸來(lái)消除絲杠副間隙誤差。刀具走圖4的加工路線(xiàn)，程序如下：
   ……
   N04 G00 X30 Z2 *
   N05 G01 Z-25 F100 *
   N06 X45 *
   N07 X40.015 *
   N08 Z-80 *
   ……
   該方法省時(shí)省力，效果良好。適合于一般精度的數控車(chē)床在加工重要尺寸時(shí)使用，避免了采用機械方法來(lái)減少間隙而帶來(lái)的阻力增大和調整困難等問(wèn)題。

3 結束語(yǔ)