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        數(shù)控車削刀具刀尖高對零件加工精度的影響與對策

        2013-12-14 09:03:54高曉東
        機床與液壓 2013年10期

        高曉東

        ( 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院鹽城機電分院,江蘇鹽城224005)

        在數(shù)控車削加工中,車削刀具刀尖高與被加工零件的回轉(zhuǎn)軸線不等高時,不僅使車刀的工作前角、后角的大小發(fā)生變化,而且會使加工零件產(chǎn)生徑向尺寸誤差和形狀誤差。

        1 車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高對刀具工作角度和加工的影響

        在一般情況下,車刀都磨有前角和后角,當車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高時,這時車刀的工作角度等于車刀刃磨角度,如圖1 所示,工作前角和刃磨前角均為γ0,工作后角和刃磨后角為α0。

        圖1 車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高

        1.1 車刀刀尖高于零件回轉(zhuǎn)中心

        如圖2(a)所示,工作角度相對于刃磨角度發(fā)生了變化。由圖2(a)可知:

        式中:L 為車刀刀尖到零件回轉(zhuǎn)中心的距離;

        R 為工件半徑。

        圖2 車刀刀尖高于零件回轉(zhuǎn)中心

        1.2 車刀刀尖低于零件回轉(zhuǎn)中心

        如圖3(a)所示,工作角度相對于刃磨角度發(fā)生了變化。由圖3(a)可知:

        式中:L 為車刀刀尖到零件回轉(zhuǎn)中心的距離;

        R 為工件半徑。

        圖3 車刀刀尖低于零件回轉(zhuǎn)中心

        2 車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高對尺寸精度的影響

        2.1 對刀誤差

        數(shù)控車床對刀時,要把刀偏值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中,刀偏值就是工件的直徑,而且對刀直徑和工件直徑相等。但當車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,如圖4 所示,為工件半徑,為對刀半徑,顯然對刀直徑和工件直徑不相等。由圖4 可知,R,,故對刀誤差為

        圖4 對刀誤差和加工誤差

        2.2 加工誤差

        當車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,由于輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的刀偏值就是工件的直徑(直接測量的直徑尺寸),所以在車削加工中,不存在直徑尺寸誤差。

        根據(jù)以上分析,當車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,尺寸誤差主要是對刀誤差,如圖4 所示加工后的工件,軸出現(xiàn)欠切現(xiàn)象,孔會出現(xiàn)過切現(xiàn)象。

        誤差與工件直徑和車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心的距離的關系,如圖5 所示。

        圖5 誤差關系圖

        當L 值不變時,工件直徑D 越大,所產(chǎn)生的尺寸誤差Δ 越小,反之,所產(chǎn)生的尺寸誤差Δ 越大,而且,同一直徑的圓柱所產(chǎn)生的尺寸誤差相等,所以單純靠增加徑向進給量來補償直徑誤差,不能同時保證臺階軸各段的精度要求。當工件直徑D 不變時,L值越大,所產(chǎn)生的尺寸誤差Δ 越大,反之,所產(chǎn)生的尺寸誤差Δ 越小。

        3 車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高對形狀精度的影響

        3.1 加工圓柱表面

        加工圓柱表面時,由于圓柱表面的各個橫截面的直徑尺寸相等,誤差也相等,所以當車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,對圓柱表面的形狀并沒有影響。

        3.2 加工圓錐表面

        加工圓錐表面時,若車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,如圖4 所示,設OB = R1,則圓錐表面的各個橫截面的方程為:R2=R21+L2。式中L 為定值,R1為變量。由方程可知加工圓錐表面時,實際車削出的工件母線是雙曲線,如圖6 所示。所以,加工同一錐度的內(nèi)外圓錐面配合時,著色檢驗內(nèi)外錐面接觸比例,通常出現(xiàn)兩端接觸的現(xiàn)象,這是由車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高引起的。

        3.3 加工圓弧表面

        加工圓弧表面時,若車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時,相差L 的距離,則圓弧表面的母線方程為:R2=(Rsinθ)2+h2,工件母線為一個類橢園,如圖7所示。

        圖6 加工圓錐面產(chǎn)生的形狀誤差

        圖7 加工圓弧面產(chǎn)生的形狀誤差

        4 保證車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高的對策

        通過以上分析可見,在數(shù)控車削加工中,若車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高,既影響零件的尺寸精度,又影響零件的形狀精度。所以,必須使車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高。

        4.1 采用標準機夾式車刀

        為保證車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高,應盡可能地采用與機床配套的標準刀具。由于標準機夾式車刀已經(jīng)系列化、標準化,能夠保證車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高。一般常用的標準機夾式車刀刀排厚度25 mm。

        4.2 試切端面法

        試切端面法是最直觀、較準確的方法,當車刀車到工件端面旋轉(zhuǎn)中心時,不留任何凸臺為準,若刀具偏高或偏低可采用增減墊塊來進行調(diào)整,通過不斷增減墊塊和試切端面,最終使車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高。

        4.3 使用專業(yè)對刀儀器

        使用數(shù)控車專業(yè)對刀儀,可分為機械對刀儀和光學對刀儀,使對刀精度得到了很大的提高。

        5 結(jié)束語

        如果車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高,不僅會產(chǎn)生零件的尺寸誤差和形狀誤差,也會導致車刀刀尖的崩裂損壞,形狀誤差很難靠其他方法補償,所以在加工精度較高的零件時,必須要保證車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高。

        【1】周華.數(shù)控車削中刀具的選用及其對加工質(zhì)量的影響[J].湖北工業(yè)大學學報,2008(3):99 -101.

        【2】周廣平.淺析車刀幾何參數(shù)對數(shù)控車床加工精度的影響[J].機床與液壓,2006(5):233 -234.

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