數(shù)控車削刀具刀尖高對(duì)零件加工精度的影響與對(duì)策

高曉東

( 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鹽城機(jī)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(shí)，不僅使車刀的工作前角、后角的大小發(fā)生變化，而且會(huì)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(duì)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(dāng)車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高時(shí)，這時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)尺寸精度的影響

2.1 對(duì)刀誤差

數(shù)控車床對(duì)刀時(shí)，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(duì)刀直徑和工件直徑相等。但當(dāng)車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，如圖4 所示，為工件半徑，為對(duì)刀半徑，顯然對(duì)刀直徑和工件直徑不相等。由圖4 可知，R，，故對(duì)刀誤差為

圖4 對(duì)刀誤差和加工誤差

2.2 加工誤差

當(dāng)車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，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(dāng)車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，尺寸誤差主要是對(duì)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(huì)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(guān)系，如圖5 所示。

圖5 誤差關(guān)系圖

當(dāng)L 值不變時(shí)，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(jìn)給量來補(bǔ)償直徑誤差，不能同時(shí)保證臺(tái)階軸各段的精度要求。當(dāng)工件直徑D 不變時(shí)，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(duì)形狀精度的影響

3.1 加工圓柱表面

加工圓柱表面時(shí)，由于圓柱表面的各個(gè)橫截面的直徑尺寸相等，誤差也相等，所以當(dāng)車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，對(duì)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(shí)，若車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，如圖4 所示，設(shè)OB = R1，則圓錐表面的各個(gè)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(shí)，實(shí)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(shí)，著色檢驗(yàn)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(shí)，若車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心不等高時(shí)，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(gè)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾式車刀

為保證車刀刀尖與零件回轉(zhuǎn)中心等高，應(yīng)盡可能地采用與機(jī)床配套的標(biāo)準(zhǔn)刀具。由于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾式車刀已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(zhǔn)確的方法，當(dāng)車刀車到工件端面旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，不留任何凸臺(tái)為準(zhǔn)，若刀具偏高或偏低可采用增減墊塊來進(jìn)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(duì)刀儀器

使用數(shù)控車專業(yè)對(duì)刀儀，可分為機(jī)械對(duì)刀儀和光學(xué)對(duì)刀儀，使對(duì)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(huì)產(chǎn)生零件的尺寸誤差和形狀誤差，也會(huì)導(dǎo)致車刀刀尖的崩裂損壞，形狀誤差很難靠其他方法補(bǔ)償，所以在加工精度較高的零件時(shí)，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(duì)加工質(zhì)量的影響［J］.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(3):99 －101.

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