数控车床加工球面误差分析及消除方法
图1 车刀刀尖偏离x轴的误差示意图
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。 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]? （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=±?（2dd-d2）? （2）
图2 对刀示意图
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。 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。
图3 刀具圆弧插补圆心影响示意图（内球面）
（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
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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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=±?（2dd-d2）? （2）
图2 对刀示意图
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。 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。
图3 刀具圆弧插补圆心影响示意图（内球面）
（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
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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