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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]½(1)
    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d=0.01mm。为保证该精度,必须控制∆Y。由式(1)知
    ∆Y=±½(2Dd-d2)½(2)

    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。
  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d=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
    d=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。
    • 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)。
    • 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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