車削加工的誤差分析及其補償

高旭麗

煙臺工程職業(yè)技術學院，山東煙臺 264006

0 引言

在車削加工中，我們經(jīng)常會存在對階梯軸的數(shù)控車削加工的作業(yè)，如果需要進行車削加工的階梯軸的軸徑梯度相對較大或者剛度又較小，那么這個階梯軸的加工就會出現(xiàn)對于階梯軸的各段軸徑加工結果的誤差不同，例如對于大軸徑的尺寸偏差太厲害，小軸徑的誤差卻在公差可以允許的范圍內(nèi)。如果需要加工的軸徑的梯度越大，或者剛度越小，那么加工的誤差出現(xiàn)不一致的可能就會越高，正是因為需要加工的元件存在的不受控因素導致了加工誤差的不受控。本文針對加工工藝和力學兩個方面對加工誤差的不受控的原因進行了深入剖析，并且對于這些因素給予了合理的解決方法，另外，這種解決方法對于提高階梯軸的加工精度有著很大的推廣價值。

圖1 階梯軸剖面圖

1 對加工誤差不同的分析

1.1 刀尖高誤差對于軸徑不相同的誤差的分析結果

1.1.1 刀尖高偏離

如圖 1 所示，在刀尖低（高）于零件回轉中心 Z軸距離為 h的條件下，連續(xù)進行車削圖不但引起相應的加工誤差，還有對于相差較大的階梯軸將會給加工誤差帶來不同的誤差后果。此誤差的是可以通過以下的幾何運算進行運算得到的。

設軸徑半徑為 R，軸徑加工誤差為 δ，刀尖偏離軸心高度為 h，如圖 1（b）所示。

當 R=5 時 ，在 Δoca 中

如此我們可以算出 R=10，R=15時的加工時候出現(xiàn)的誤差和高度之間的關系。

1.1.2 分析結果

對階梯軸的軸徑的加工誤差的加工計算的結果進行分析，我們就能夠?qū)Φ都飧哒`差h對需加工的階梯軸的尺寸精度的影響得出以下結論：

1）對于同一刀尖高誤差 h，而且不同軸徑的階梯軸進行加工時，如果軸徑越小，那么加工產(chǎn)生的誤差δ就會越大；2）對于相同軸徑的階梯軸進行加工時，如果刀尖高誤差h越大，那么階梯軸的加工誤差δ就會越大。

也就是說，對于需要加工的階梯軸，如果階梯軸的軸徑梯度越大，那么刀尖高誤差產(chǎn)生的軸徑加工誤差差距越大。

1.2 切削力對加工軸類尺寸精度的影響

為了對于切削力的大小對階梯軸尺寸的加工精度的影響，我們就把切削力進行了力的分解，這三個力相互垂直，為切削力Fc、進給力Ff和背向力Fp，如圖2所示。

圖2 切削合力和分力

1.2.1 撓曲線方程分析

根據(jù)圖3（a），圖 3（b）以及相關的材料力學的知識，能夠得到任意切削力作用下的撓曲線：

公式里面y表示撓度變形量。

1.2.2 分析結果

從上面的式（2）、式（3）可以看出：

1）如果階梯軸的軸徑截面越小，同時彎曲剛度 EI 越小，那么引起“撓度變形量”的y 值就會越大；2）隨著切削力Fp′的作用點位置的變化，“撓度變形量”y 值也會進行相應的變化。

2 提高加工精度的動態(tài)補償方法

2.1 對于梯度大的階梯軸

根據(jù)上文的分析和計算，為了降低加工誤差，所要采取的措施有：

圖3 軸在切削力作用下的變形

1）對于裝刀和對刀，為了降低刀尖高誤差h對階梯軸的加工精度的影響，刀尖都要盡量對準加工工件的回轉中心；2）對于梯度大的階梯軸進行加工時，我們要采用合適的補償方法，對階梯軸進行精細加工之前要先用試車的方法對需要加工的工件的各個分段進行詳細的檢查。即后，操作人員針對測量的要求誤差范圍對程序中相應的軸徑尺寸進行對應的更改，最后對整個工件進行徹底的精細加工，達到降低誤差的整體要求。

2.2 對于剛度小的階梯軸

據(jù)上文分析得知，對于在對階梯軸進行加工的過程中，不能忽略由于彎曲變形形成的“撓度讓刀”誤差。在每一次裝夾的過程中都要對階梯軸的各個軸徑進行相應的計算，然后根據(jù)誤差隨曲線的變化特點，應用宏程序按照工件的彎曲變形的整個曲線編程，并且對于不同位置的誤差進行直接性的動態(tài)補償措施。

3 結論

本文對數(shù)控車削加工存在的誤差進行了相應的理論誤差分析，并且對刀尖高誤差和切削力大小對加工誤差的大小的影響進行了深入的理論分析。分析得出，在對階梯軸進行加工處理中，始終做到盡量保持刀尖高和零件的回轉中心保持到一個水平高度。另一方面，本文指出對于切削力產(chǎn)生的軸的彎曲變形可以采用對應用宏程序進行動態(tài)補償?shù)姆椒ㄟm量的降低“撓度讓刀”誤差。

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