车床刀具绝对座标加工误差补偿法制造技术

绝对坐标误差补偿加工法属于金属切割加工方法．一种采用绝对坐标误差补偿原理的加工方法．以工件的旋转中心为对刀基准．将刀尖绝对坐标位置校正器和位移数字显示装置组成刀尖绝对坐标位置测量系统．采用加工条件同一性原理对加工误差进行补偿．采用该方法可以提高工件加工尺寸精度，节约工时，减少废品．该方法容易掌握，可推广应用于普通车床类机床的精化改造，将收到明显的经济效益．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属切削加工方法。在单件小批生产中手工操作加工时，工件尺寸精度是由操作者在通用机床上用传统加工法-试切走刀加工法实现的。采用这种加工方法，工件尺寸精度主要依赖操作者的经验和技能控制。难以实现精度的自动控制，劳动强度大，辅助工时长，生产率低，废品率高。杭钢设备处陈日永在四米立车上安装“精密对刀定位器”和最小读数为0.01毫米的感应同步数显器自动测量工件尺寸，实现在立车上加工内外圆不用量具即能将工件加工到尺寸。但是对刀定位器机构环节较多，累积测量误差较大，测量精度较低，尤其是对于高精度工件加工则显得不实用。为克服上述加工方法之不足，可以采用本专利技术所称的绝对座标误差补偿加工法。绝对座标误差补偿加工法与试切走刀加工法的主要区别在于，刀尖位置调整(进刀)的基准不再是待加工的工件表面，而是工件的加工基准-即车床主轴旋转中心线O-O。操作者进刀时不是控制名义切深，而是控制刀尖到加工基准的静态距离。图1是绝对座标基准示意图。Ro为刀尖至加工基准O-O静态距离;R是零件加工后的实际半径尺寸;△R是工艺系统动态尺寸变化量，俗称让刀量;O-O为加工基准。图2是终走刀时刀尖位置误差补偿示意图。Ron-1为第n-1次走刀时刀尖到加工基准的静态距离;Rn-1为n-1次走刀后所测得的零工件半径尺寸;△Rn-1为第n-1走刀后测得的动态尺寸变化量;Ron为终走刀时刀尖至加工基准的静态距离，Rmax为零件公差带一半之下限尺寸，Rmax为零件公差带一半之上限尺寸;△Rn为终走刀时刀尖位置的误差补偿量;Rn为零件的公称尺寸。图3为刀尖绝对座标位置校正器结构示意图。样柱1、弹簧片2、本体3、弹簧4、螺钉5。图4为位移数字显示装置在车床上安装示意图。中拖板1，大拖板2、位移讯号发生器定尺3、位移讯号发生器滑尺4、四方刀架5、数字显示装置6、刀具7、刀尖绝对座标位置校正器8。本专利技术采用绝对座标误差补偿加工法，保证加工零件的尺寸精度。见图1，以刀尖至加工基准的静态距离Ro为半径加工后、工件尺寸可能大于或小于Ro，即△R＝R-Ro。如果操作者在进刀前能够预知△R数值的大小和方向，则可在终走刀前调节刀具位置时对终走刀量△Rn予以补偿，达到控制工件尺寸精度的目的。但是△R值受多种工艺因素影响，很难精确计算。为此，该方法采用加工条件同一性原则进行补偿，即从前一次走刀中取得的动态尺寸变化量△Rn-1作为终走刀时调节刀尖座标位置的补偿量△Rn，使△Rn≈△Rn-1，见图2。为保证△Rn＝△Rn-1则必须保证两次走刀时加工条件的同一性，即在同一台车床上，用同一把刀具，以相同的切削用量，加工同一工件的同一表面，并尽量使两次走刀的间隔时间最小，在两次走刀间不应迥转四方刀架。终走刀时刀尖至加工基准静态距离Ron的调节量计算如下，参见图2中的各部尺寸。第n次走刀与第n-1次走刀保持同一性，则有△Rn＝△Rn-1，而Ron＝Rn-△RnRn按Rn＝ 1/2 (Rmax+Rmin)计算。则Ron＝ 1/2 (Rmax+Rmin)-△Rn-1并按此值调整刀尖位置。当工件形状误差较大时，对Ron要给予修正。绝对座标误差补偿加工法，确定刀尖绝对座标位置是用安装在车床三爪卡盘(或支承在两顶尖之间)的刀尖绝对座标位置校正器，并配以位移数字显示装置来实现的。刀尖绝对座标位置校正器的结构见图3，它是由本体3、样柱1、弹簧片2、弹簧4、螺钉5组成，本体3上制有与本体中心线垂直的径向孔，样柱1是金属制成的园柱体，样柱1置于本体3的径向孔中，并可在孔中移动，沿样柱1外园柱面的全长上制一平面，该平面与弹簧片2相接触，弹簧片2对样柱1施以一定压紧力，用以消除样柱与本体径向孔表面间的间隙。弹簧片2的压紧力可以通过螺钉5和弹簧4进行调节。样柱和本体装配后要经精磨，以保证刀尖绝对座标位置校正的精度。刀尖绝对座标位置校正器安装于车床三爪卡盘之后，用于千分表校正样柱两端圆柱面，使其对称中心与车床主轴迥转中心重合。然后进行刀尖绝对座标位置的调整。刀尖绝对座标位置校正器也可用精加工后的金属圆柱面代替。刀尖绝对座标位置用位移数字显示装置测量和显示。位移数字显示装置安装位置见图4所示。位移讯号发生器定尺3装于车床大拖板2，滑尺4装在中拖板1上，数字显示装置6读数精度为0.001毫米。刀尖绝对座标位置校正器8安装和校正后，中拖板1带动四方刀架5和刀具7移动，使刀具7的刀尖与刀尖绝对座标校正器的样柱接触，则刀尖至工件加工基准的静态距离为Ro，数字显示装置按Ro置数。为避免频繁校对刀尖绝对座标位置，减少辅助工时，本方法还采用刀具预调技术。在四方刀架5上装有与刀具尾部相对应的定位表面b，刀具预调长度为定长Lto预调刀具的长度调节可在机外对刀仪上进行。四方刀架5上的其它刀具的刀尖位置也一次性地进行校正，使每把刀具刀尖的绝对座标位置相对刀架迥转中心保持相同的座标值y。刀具刀尖位置校对完毕，卸下刀尖绝对座标位置校正器，安装工件进行加工。采用这种加工方法，可以加工工件的内外圆表面，尺寸精度比试切走刀加工法精度明显提高，而且精度稳定，可节省辅助工时的50%，减轻工人劳动强度，提高生产率，降低废品率，易于普通等级的工人掌握。这种方法只需在普通车床类机床上安装位移数字显示装置和刀尖绝对座标位置校正器即可实现，投资短期可以回收。特别是适用于对现有机床的精化技术改造，有明显的经济效益和实用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装在普通车床上的位移数字显示装置用于测量刀尖绝对座标位置和加工圆柱面的方法。其特征在于，刀尖座标益的调整基准是车床主轴旋转中心线，终走刀和前次走刀使用同一把刀具，切削用量相同，两次走刀间的时间间隔小，其它加工条件也相应固定。

【技术特征摘要】
1.一种安装在普通车床上的位移数字显示装置用于测量刀尖绝对座标位置和加工圆柱面的方法。其特征在于，刀尖座标位置的调整基准是车床主轴旋转中心线，终走刀和前次走刀使用同一把刀具，切削用量相同，两次走刀间的时间间隔小，其它加工条件也相应固定。2.按权利要求1所说的加工方法，其特征在于，利用前一次走刀时所得到的动态尺寸变化量△Rn-1作为终走刀时调整刀尖绝对座标位置的补偿量△Rn。终走刀时刀尖至加工基准的静态距离Ron用...

【专利技术属性】
技术研发人员：关学成，刘树琪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]