刀具幾何參數對數控車床加工精度的影響

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tags: 數控車床 車床加工    時間:2014-03-11 13:43:14
刀具幾何參數對數控車床加工精度的影響簡介
     一 引言 在數控加工中,為降低加工工件表面粗糙度、減緩刀具磨損、提高刀具使用壽命、選擇適宜的切削力……
刀具幾何參數對數控車床加工精度的影響正文
     一 引言

在數控加工中,為降低加工工件表面粗糙度、減緩刀具磨損、提高刀具使用壽命、選擇適宜的切削力等因素,通常車刀會存在刀尖圓弧半徑r, 主偏角kr,車刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具幾何參數的影響,必定引起被加工零件的軸向尺寸誤差和徑向尺寸誤差,由此使得加工中的運行軌跡與被加工零件的表面形狀產生差異。因被加工零件表面形狀各異,所以引起的差異也各不相同。

二 誤差分析及改進方法

下面依次分析車削加工各類零件表面形狀引起的差異以及採取的措施。

1. 車刀刀尖圓弧半徑對加工圓柱類零件表面的影響

眾所周知,被加工零件表面的成形是由車刀與零件表面接觸間切點的運行軌跡保證的。

對於主偏角kr=90度的車削加工,參見圖1.1示,被加工零件表面的軸向尺寸由刀尖圓弧頂點A保證。 

1.1當(D-d)/2=ap>r時,由圖可知,由刀尖圓弧半徑引起的軸向尺寸變化量Δa為

Δa =b-a=r

式中:b——零件軸向尺寸;a——實際軸向位移量;r ——刀尖圓弧半徑。

此時,刀具實際軸向位移是長度a為:

a=b-Δa=b-r

當(D-d)/2=ap
Δa=BC= 

此時,刀具實際軸向位移長度a=b-Δa = 

對於主偏角KF<90°的車削加工,當完成軸向加工即處於圖1.1c位置時,被加工零件的已加工表面部由車刀刀尖點A保證,零件的加工表面由刀具型面AC和CE形成。顯而易見,當刀具軸向位移長度為a時,則達到零件要求的軸向長度。所以軸向尺寸變化量Δa為:

Δa =b-a=BC+DE

因為BC=rsinKr

DE=CEctgKr=(ap-r+rcos,Kr)ctgKr

所以 Δa =rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr……

此時,刀具的實際軸向位移長度a為:

a=b-Δa =b- rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr……

當(D-d)/2=ap
由此可得結論:

對於圓柱類零件表面的加工,由於車刀刀尖圓弧半徑與車刀主偏角的存在,使得被加工零件的軸向尺寸發生變化,且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大;隨車刀主偏角的增大而減小。所以,在編製加工程序時,應相應改變其軸向位移長度。刀具幾何參數對此類零件的徑向尺寸無影響。

2. 車刀刀尖圓弧半徑對加工單段錐體類零件表面的影響

車削加工中,車刀與被加工零件的位置關係見圖1.2。
圖1.2車刀處於初始加工點即位置I時,刀尖圓弧上B』點與錐體小端起點相切,因為編程一般是以車刀刀尖圓弧中心位置為準進行的,所以錐體小端部的軸向尺寸變化量為B′C′;當完成錐體加工即車刀處於位置II時,刀尖圓弧上B點與錐體相切,而此時須使刀尖圓弧頂點處於圓柱體部要求的半徑位置上。由此分析可知:當刀具位移a 時,形成錐體軸向長度b′,大端半徑R=BH,而此時當轉人加工圓柱體時,刀尖頂點A形成的零件加工半徑R′=EG,錐體部的軸向長度減短,從而使得錐體部軸向長度由b′變為b,所以錐體軸向變化量Δa為:

Δa=a-b

因為




B′C′=BC=rsinα

所以




a=b′






 Δa=b′-b=BF

因為刀尖圓弧同時相切於錐體和圓柱體的B、A兩點,由幾何關係得:

Δa=rcosαtg(α/2)

此時刀具實際軸向位移是長度a為:

a=b=rcosαtg(α/2)

由此可得結論:

對於單段外錐體零件的加工,由於車刀刀尖圓弧半徑的存在,錐體的軸向尺寸、徑向尺寸均發生變化,且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大,隨錐體錐角的增大而增大,徑向尺寸隨刀尖圓弧半徑的增大而減小,隨錐體增大減小。

3. 車刀刀尖圓弧半徑對加工球體類零件表面的影響

車削加工中,車刀刀尖與被加工零件的位置關係如圖1.3所示。
圖1.3設定由內向外走刀。當加工整半球時,刀尖處於位置I。由於加工是按刀具圓弧的中心軌跡運行的,所以此時軸向尺寸的變化量均為Δa =b-a=r而當加工非整半球面時,刀具處於位置II,因為此時刀尖圓弧是B點而不是A點與零件相切,所以加工中軸向尺寸的變化量Δa為:

Δa=b-a=EF=rsinα

α——零件球面夾角

此時刀具的實際軸向位移長度a為 :

a=b-Δa=(R-r)sinα

同理可知,當加工外球面時,Δa應取負值。

因為在加工

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