數控車削加工的誤差分析及解決辦法

1、刀尖圓弧引起的誤差
誤差分析在數控車床使用過程中，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，採用試切法對刀時由A、B兩點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是P點，數控系統將控制P點的運動軌跡，而在切削時實際起作用的切削刃則是刀尖圓弧上的各切點，這勢必會產生加工表面的形狀誤差。在車削外圓、內孔及端面時，這個誤差為零。而在加工弧面和錐面時，這個誤差就很明顯。圖1零件SR10-0.04球面加工的誤差分析見圖2。圖中M線為加工程序所描述的P 的軌跡，即工件的理想尺寸，而實際加工后的輪廓是N線，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，最大誤差約為0.17mm，不滿足精度要求。
誤差消除方法
選擇刀尖圓弧中心點為刀位點，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 點對刀，並在相應方向使刀具增加位移量：(偏刀類)DX =2r，DZ =r，或(尖刀類)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點對刀后要找出正確的刀尖圓心位置。在刀補建立時，要使刀尖圓弧圓心沿工件待加工輪廓表面(編程軌跡)運動，而車刀不是迴轉類刀具，傳統的車削加工基本不涉及刀尖圓心的問題，故須對車削數控系統的刀具半徑補償有本質的認識。

2、絲杠副間隙產生的誤差
（1）誤差分析
中拖板絲杠副間隙是必然存在的，對普通車床來說，間隙較大；對數控車床而言，由於採用的是滾珠絲杠副，並且都進行了預緊，從理論上講，是達到了零間隙，無反向空程。實際上，對於有相對運動的傳動部件，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，運行的阻力就會增大。因而，在絲杠反向運動時，還是存在微小的空程，這個空程就足夠影響加工精度。在加工軸類零件時，一般的加工路線如圖3所示，通常是通過下面一段程序來進行的：
……
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，可每次的加工尺寸都會偏大或偏小，達不到精度要求。
（2）誤差消除方法
對數控車床，可採用多退回(或前進)一段距離，再前進(或退回)到所需的加工位置，使絲杠副始終以同一個側面相接觸來消除絲杠副間隙誤差。刀具走圖4的加工路線，程序如下：
……
N04 G00 X30 Z2 *
N05 G01 Z-25 F100 *
N06 X45 *
N07 X40.015 *
N08 Z-80 *
……
該方法省時省力，效果良好。適合於一般精度的數控車床在加工重要尺寸時使用，避免了採用機械方法來減少間隙而帶來的阻力增大和調整困難等問題。