数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值；根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图；判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数；根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。本发明专利技术根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控技术及数值分析方法，具体涉及一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法。
技术介绍
目前数控车床车削细长轴时由于径向切削力大，轴的挠度变形较大，影响了加工精度，虽然有顶尖、跟刀架等增强加工刚度的装置，但是并没有从根本上解决因挠度变形产生的误差。数控车床车削细长轴挠度变形分析：如图1所示，在细长轴加工时一般采用一夹一顶的方式，刀具在轴表面切削加工，细长轴受到轴向力Fz和径向力Fx的作用。如图2所示，在径向力Fx的作用下，细长轴产生挠度变形。加工点受径向力，偏离工件的理想位置产生挠度变形Δ1，其中，中点处变形最大。当刀具移动到另一点时，此处也受到径向力作用产生挠度变形Δ2。因各点的位置不同，挠度变形大小也不相同。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，以将因挠度产生的变形误差减小，提高加工精度。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：步骤S1，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：其中：za,zb为测量变形区间；xa,xb为区间端点的变形值；步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。进一步，所述步骤S2中，所述细长轴的变形图中，右侧为正，左侧为负，每间隔一定距离测量一个变形值。进一步，测量变形值的间隔距离为100mm。进一步，所述补偿方法可通过数控车削系统来完成，根据步骤S1的挠度变形值编制动态误差补偿程序，动态误差补偿程序包括主程序和子程序，利用数控系统自身的运算能力和子程序调用功能完成，从而实时动态地补偿X方向的进给。进一步，本方法还包括步骤S5，将径向X值减去X方向误差补偿值X(Z0)即为实际进给X方向值。采用了上述技术方案后，本专利技术根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度；本专利技术的动态误差补偿方法可以通过编制软件利用数控系统自身存储和运算能力完成，容易实现，成本小，安全性高，具有广阔的应用前景。附图说明图1为数控车床车削细长轴的示意图；图2-1为受径向力作用细长轴的挠度变形图；图2-2为受径向力作用细长轴的挠度变形图；图3为本专利技术的细长轴的挠度变形图；图4为本专利技术的动态误差补偿程序的主程序流程图；图5为本专利技术的动态误差补偿程序的子程序流程图。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：步骤S1，在某一细长轴的批量生产中，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，首先在一个细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：其中：za,zb为测量变形区间；xa,xb为区间端点的变形值；步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。优选地，所述步骤S2中，所述细长轴的变形图中，右侧为正，左侧为负，每间隔一定距离测量一个变形值。可选地，测量变形值的间隔距离为100mm。优选地，所述补偿方法可通过数控车削系统来完成，根据步骤S1的挠度变形值编制动态误差补偿程序，动态误差补偿程序包括主程序和子程序，利用数控系统自身的运算能力和子程序调用功能完成，从而实时动态地补偿X方向的进给。主程序流程图，如图4所示，子程序流程图，如图5所示。在图4中，主程序执行NC加工程序。因为工件轴向(Z向)刚度好，Z向不采取补偿措施。判断X方向的进给，当有X方向进给时，调用误差补偿子程序。在图5中，首先判断当前刀具所在加工位置，以此为基础，根据表1找到刀具所在变形区间，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数。进一步，本方法还包括步骤S5，将径向X值减去X方向误差补偿值X(Z0)即为实际进给X方向值。下面以实际生产中车削细长轴为例：表1为一细长轴的参数，长度800mm，直径Φ50mm，材质为45钢，加工中转速2000r/min，进给1.0mm/r，在此状态下加工中的挠度变形测量值。表1细长轴的加工挠度变形值Z方向位置值(mm)X方向变形值(mm)Z方向位置值(mm)X方向变形值(mm)Z0(0)0.496Z0(0)0.496Z1(100)0.398Z-1(-100)0.392Z2(200)0.312Z-2(-200)0.308Z3(300)0.197Z-3(-300)0.191Z4(400)0Z-4(-400)0根据表1绘制了此细长轴的变形图，如图3所示。需要说明的是，测量挠度变形值是刀具所在的位置。如刀具在0处，变形0.496mm；刀具移动到100mm时，测量变形值0.398mm。当刀具z0在50mm处，则补偿值算法如下：查表1，刀具所在区间为Za,Zb(0,100)，xa＝0.496,xb＝0.398，根据公式(1)构造线性插值函数：带入z0＝50，X(50)＝0.447mm，即刀具在50mm处加工需要补偿0.447mm。以上计算均可通过编制数控程序完成。对于其它尺寸的细长轴类零件均可按照此方法进行补偿，测量变形值，修改表1的参数即可，动态误差补偿方法不变，动态误差补偿程序不变。本专利技术根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度；本专利技术的动态误差补偿方法可以通过编制软件利用数控系统自身存储和运算能力完成，容易实现，成本小，安全性高，具有广阔的应用前景。以上所述的具体实施例，对本专利技术解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：X(z)=zb-zzb-za·xa+z-zazb-zaxb...(1)]]>其中：za,zb为测量变形区间；xa,xb为区间端点的变形值；步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。

【技术特征摘要】
1.一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：X(z)=zb-zzb-za·xa+z-zazb-zaxb...(1)]]>其中：za,zb为测量变形区间；xa,xb为区间端点的变形值；步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：周微，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32