本發(fā)明涉及數(shù)控車削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種可補(bǔ)償形狀誤差的回轉(zhuǎn)體零件車削加工方法。

背景技術(shù)：

大型回轉(zhuǎn)類零件在車床上加工時，經(jīng)常遇到刀具磨損問題。具體地，在每一轉(zhuǎn)進(jìn)給下，刀具切削長度為一圈，零件的截面輪廓加工后，零件所切削的長度為πDL/s(其中，D為回轉(zhuǎn)直徑，L為切削截面長度，s為每轉(zhuǎn)進(jìn)給)，從公式中可以看出零件直徑越大，所需的切削長度越長。另一方面，實際加工中可以看出，切削刀具磨損問題在大型零件加工中尤為突出，以實際加工直徑為450mm，長2000mm的某回轉(zhuǎn)類零件外形，其起點(diǎn)和終點(diǎn)的直徑差在0.5mm以上，這種形狀誤差其產(chǎn)生原因為在大型回轉(zhuǎn)體零件在加工過程中，刀具會隨著切削長度增加逐漸磨損，該問題完全不能用手工檢測調(diào)整刀具參數(shù)來解決，常常因此而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。

另外，大型回轉(zhuǎn)類零件在車床上加工時還存在零件裝夾問題，即零件外形加工時，如不能用采用尾座頂尖裝夾，或內(nèi)孔加工時會因為切削扭力從裝夾點(diǎn)的遠(yuǎn)端到近端不斷減小，而形成遠(yuǎn)端大，近端小的零件形狀誤差，該誤差會因零件長度增加而增加，因此對于大型零件，該誤差影響很大。同時，對于大型零件，同一塊材料在不同的點(diǎn)，材料硬度數(shù)值存在3～5HRc的差值，會造成精加工時，因硬度不同造成輪廓不同點(diǎn)讓刀差異而產(chǎn)生加工輪廓誤差。

為解決上述問題，申請人在先申請的專利CN201110334923.7中公開了一種在線檢測自適應(yīng)補(bǔ)償方法，該方法先對回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行粗加工，測量回轉(zhuǎn)體零件內(nèi)孔軸向截面上兩相鄰輪廓線段的交點(diǎn)的半徑及兩端點(diǎn)的半徑的誤差量δ₁。之后半精加工車刀刀具用理論加工半徑為X1-δ/2的加工軌跡對交點(diǎn)及兩端點(diǎn)進(jìn)行半精加工，測量半精加工中交點(diǎn)及兩端點(diǎn)的實際半徑，并得到半精加工的誤差量δ₁′。進(jìn)行精加工時的車刀刀具、及刀具的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度與半精加工相同，精加工的過程中車床數(shù)控系統(tǒng)對半精加工的誤差量δ₁′進(jìn)行補(bǔ)償。該技術(shù)方案可以在一定程度上解決加工過程中刀具磨損所帶來的加工誤差。

但是，由于只能垂直于軸線進(jìn)行檢測，該方法在檢測截面斜線與軸線夾角或曲線與軸線曲率角較小時的檢測誤差較小，在檢測截面斜線與軸線夾角或曲線與軸線曲率角較大時，誤差很大，在外形輪廓垂直軸線時安全沒法檢測，因此，上述自適應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用有較大局限性，使得其在解決加工過程中刀具磨損所帶來的加工誤差時仍然。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種可補(bǔ)償形狀誤差的車削加工方法，其通過更加優(yōu)化的刀具磨損自適應(yīng)補(bǔ)償方式進(jìn)行切削加工，可以有效降低由于刀具磨損等因素而產(chǎn)生的零件形狀誤差，提高零件加工精度和生產(chǎn)效率。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種可補(bǔ)償形狀誤差的回轉(zhuǎn)體零件車削加工方法，包括：

對回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行粗加工后測量零件外形或內(nèi)孔截面上相鄰兩輪廓線段的交點(diǎn)坐標(biāo)，通過與所述交點(diǎn)的最終理論坐標(biāo)值相比較得到X、Z方向上的粗加工余量(δx，δz)；

根據(jù)所述粗加工余量確定半精加工軌跡，并對經(jīng)過粗加工后的回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行半精加工，并半精加工后測量回轉(zhuǎn)體零件外形或內(nèi)孔截面上各相鄰兩輪廓線段的交點(diǎn)坐標(biāo)，與該交點(diǎn)的半精加工理論坐標(biāo)值比較得到X、Z方向上半精加工的誤差量(δx＇，δz＇)；

對經(jīng)過半精加工后的回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行精加工，其中精加工中通過車床對半精加工的誤差量(δx＇，δz＇)進(jìn)行補(bǔ)償確定精加工軌跡，即將精加工軌跡值設(shè)置為最終理論值與半精加工的誤差量之差或之和，從而完成精加工，實現(xiàn)大型回轉(zhuǎn)類零件的在線檢測自適應(yīng)車削加工方法。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述精加工的軌跡值包括X方向的精加工的軌跡值和Z方向的精加工的軌跡值，所述精加工中通過車床對半精加工的誤差量(δx＇，δz＇)進(jìn)行補(bǔ)償具體為將X方向的精加工的軌跡值為X方向的最終理論值與X方向的半精加工誤差量之和或者之差，Z方向的精加工的軌跡值設(shè)置為Z方向的最終理論值與Z方向的半精加工誤差量之和或者之差。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述半精加工軌跡確定為最終理論值與粗加工余量的一半之和或者之差，即X方向的半精加工的軌跡值為X方向的最終理論值與X方向的粗加工余量的一半之和或者之差，Z方向的半精加工的軌跡值為Z方向的最終理論值與Z方向的粗加工余量的一半之和或者之差。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述半精加工的誤差量為半精加工實際檢測值與半精加工的軌跡值之差。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述加工為回轉(zhuǎn)體零件外形時，精加工軌跡值設(shè)置為最終理論值與半精加工的誤差量之差，半精加工軌跡確定為最終理論值與粗加工余量的一半之差。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述加工為回轉(zhuǎn)體零件內(nèi)孔時，精加工軌跡值設(shè)置為最終理論值與半精加工的誤差量之和，半精加工軌跡確定為最終理論值與粗加工余量的一半之和。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述粗加工余量為粗加工后的工件實際尺寸與最終理論尺寸之差。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明方法中，通過在X、Z兩個方向上進(jìn)行誤差實時檢測，并經(jīng)過粗加工、半精加工以及精加工的工序，根據(jù)粗加工余量獲得半精加工誤差量，并利用該誤差量對精加工進(jìn)行誤差補(bǔ)償，即可實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體零件的形狀誤差補(bǔ)償；

(2)本發(fā)明方法可以通過測量加工過程中的零件尺寸，消除因刀具磨損、零件裝夾、硬度不均勻等因素所帶來的加工綜合誤差，大幅提高了大型回轉(zhuǎn)體零件的加工精度。

附圖說明

圖1a是按照本發(fā)明實施例的可補(bǔ)償形狀誤差的回轉(zhuǎn)體零件車削加工方法車削加工回轉(zhuǎn)體外形輪廓的示意圖；

圖1b是按照本發(fā)明實施例的可補(bǔ)償形狀誤差的回轉(zhuǎn)體零件車削加工方法車削加工回轉(zhuǎn)體內(nèi)孔輪廓的示意圖；

圖2為按照本發(fā)明實施例的可補(bǔ)償形狀誤差的回轉(zhuǎn)體零件車削加工方法中的檢測點(diǎn)粗加工后的兩個方向誤差量示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

按照本發(fā)明的一個實施例所構(gòu)建的大型回轉(zhuǎn)類零件的在線檢測自適應(yīng)車削加工方法，包括如下步驟：

(1)用粗加工刀具粗車加工輪廓，留理論車加工余量δ；

(2)用測頭在零件每個輪廓交點(diǎn)附近測一個點(diǎn)(測頭檢測的方法屬于業(yè)內(nèi)已有的技術(shù)，利用可以采用申請人在先申請的專利201210352231.X中所披露的方法，在此不再贅述。)

比較工件實際尺寸與最終理論尺寸的兩個方向誤差量即粗加工余量，其中X方向誤差量δx＝X₁－X₀(本實施例中圖1和2中所示δx為半徑量誤差值，如用直徑計算，該誤差量為圖示δx的2倍)，Z方向誤差量δz＝Z₁－Z₀。

其中，X₀為每個檢測點(diǎn)X方向最終理論尺寸，X₁為每個檢測點(diǎn)X方向粗加工后輪廓檢測尺寸，Z₀為每個檢測點(diǎn)Z方向最終理論尺寸，Z₁為每個檢測點(diǎn)X方向粗加工后輪廓檢測尺寸。

將各檢測點(diǎn)的兩個方向誤差量按順序保存記錄在車床數(shù)控系統(tǒng)中，優(yōu)選每點(diǎn)的δx依次存儲在連續(xù)的地址位，如存儲在X方向刀補(bǔ)地址位：#10020(設(shè)20號刀為起點(diǎn))，#10021，#10022，……，每點(diǎn)的δz依次存儲另一組連續(xù)的地址位，如存儲在Z方向刀補(bǔ)地址位：#11020(設(shè)20號刀為起點(diǎn))，#11021，#11022，……。

在一個實施例中，加工軌跡的某一段為圓弧，則編程按終點(diǎn)坐標(biāo)值編程，以FANUC系統(tǒng)為例，如果加工軌跡見圖2，起點(diǎn)坐標(biāo)為(X0，Z0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(X1，Z1)，半徑為r，程序結(jié)構(gòu)為：G3X1Z1Rr。

(3)用半精加工車刀加工輪廓，其中加工參數(shù)和精加工的加工參數(shù)完全一致。半精加工刀具與精加工刀具成組使用，加工內(nèi)容應(yīng)保證一致，自動計算每個加工理論軌跡交點(diǎn)的坐標(biāo)值(X，Z)，其中：

加工外圓時，X輸入值為X₀+δx/2，Z輸入值為Z₀+δ_Z/2；加工內(nèi)孔時，X輸入值為X₀－δx/2；Z輸入值為Z₀－δ_Z/2。即半精加工的理論軌跡線設(shè)為最終理論值與粗加工余量的一半之和(外圓)或者之差(內(nèi)孔)。

其中X₀為每個檢測點(diǎn)X方向最終理論尺寸，δ_X該檢測點(diǎn)在X方向誤差量位即粗加工后的X方向余量，δ_Z為該檢測點(diǎn)在Z方向誤差量位即粗加工后的Z方向余量。

用測頭在零件每個輪廓交點(diǎn)附近測一個點(diǎn)，比較工件實際尺寸與半精加工理論尺寸的兩個方向誤差量，其中X方向誤差量δx＇＝X₁＇－X₀＇，Z方向誤差量δz＇＝Z₁＇－Z₀＇。

X₀＇為每個檢測點(diǎn)X方向半精加工理論尺寸即X₀+δx/2或X₀－δx/2，X₁＇為每個檢測點(diǎn)X方向半精加工后輪廓檢測尺寸，Z₀＇為每個檢測點(diǎn)Z方向半精加工理論尺寸即Z₀+δ_Z/2或Z₀－δ_Z/2，Z₁＇為每個檢測點(diǎn)X方向半精加工后輪廓檢測尺寸。

在一個實施例中，將各檢測點(diǎn)的兩個方向誤差量按順序保存記錄在車床數(shù)控系統(tǒng)中，優(yōu)選每點(diǎn)的保存記錄在連續(xù)的地址位，如存儲在X方向刀補(bǔ)地址位：#10040(設(shè)40號刀為起點(diǎn))，#10041，#10042，……，每點(diǎn)的δz依次存儲另一組連續(xù)的地址位，如存儲在Z方向刀補(bǔ)地址位：#11040(設(shè)40號刀為起點(diǎn))，#11041，#11042，……。

(4)用另一把與半精加工一致的精加工車刀刀具精加工輪廓，加工參數(shù)與半精車加工輪廓一致，分段補(bǔ)償加工誤差，即

加工外圓時，各點(diǎn)X輸入值修改為X₀－δ_x＇，Z輸入值修改為X₀－δ_Z＇；加工內(nèi)孔時，各點(diǎn)X輸入值修改為X₀+δ_X＇，Z輸入值修改為X₀+δ_Z＇。其中，X₀該檢測點(diǎn)位最終理論輸入值，δ_X＇為該檢測點(diǎn)位X方向誤差量，δ_z＇為該點(diǎn)位Z方向誤差量。

通過精加工中的上述補(bǔ)償，即可實現(xiàn)對大型回轉(zhuǎn)類零件的在線檢測自適應(yīng)車削加工，克服因刀具磨損等因素導(dǎo)致的切削誤差。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。