CN102430765A

CN102430765A - 大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法

Info

Publication number: CN102430765A
Application number: CN2011103349237A
Authority: CN
Inventors: 王晓兵; 胡大明; 赵凯; 白永雄
Original assignee: HUBEI SANJIANG SPACE XIANFENG ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd
Current assignee: HUBEI SANJIANG SPACE XIANFENG ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN102430765B

Abstract

本发明公开了一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，该方法为对回转体零件进行粗加工；用探针测量回转体零件内孔轴向截面上两相邻轮廓线段的交点的半径，及两端点的半径的误差量δ₁，粗加工后的回转体零件进行半精加工半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₁-δ₁/2的加工轨迹交点及两端点进行半精加工，测量半精加工后步骤2)中交点(A)，及两端点(A1)的实际半径，并得到半精加工的误差量δ₁′；进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₁′进行补偿，本发明解决加工过程中刀具磨损所带来的加工误差，大幅提高了大型回转体零件的加工精度。

Description

大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法。

技术背景

大型回转类零件在车床上加工时，其零件在每一转进给下，刀具切削长度为一圈，零件的截面轮廓加工后，零件所切削的长度为πDL/s(D为回转直径，L为切削截面长度，s为每转进给)，从公式中可以看出零件直径越大，所需的切削长度越长，另一方面，从工厂的加工经验中可以看出，切削刀具磨损问题在大型零件加工中尤为突出，以工厂承制的某大型回转体零件为例，加工直径为450mm，长2000mm的某零件外形，其起点和终点的直径差在0.5mm以上，其产生原因为在大型回转体零件在加工过程中，刀具会随着切削长度增加逐渐磨损，该问题完全不能用手工检测调整刀具参数来解决，常常因此而影响产品的质量和生产进度。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，该方法能解决加工过程中刀具磨损所带来的加工误差。

为实现此目的，本发明所设计的一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1)对回转体零件进行粗加工；

步骤2)用探针测量回转体零件内孔轴向截面上两相邻轮廓线段的交点的半径，及两端点的半径，该半径与上述轮廓交点，及两端点的最终理论半径X₁相比较得到误差量δ₁，将所述误差量δ₁存储到车床数控系统的存储器中；

步骤3)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，实现将步骤2)中交点及两端点的半精加工的理论加工半径设置为X₁-δ₁/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₁-δ₁/2的加工轨迹对步骤2)中交点及两端点进行半精加工，X₁为所述交点及两端点的最终理论半径，δ₁为所述交点及两端点的粗加工误差量；

步骤4)用探针测量半精加工后步骤2)中交点，及两端点的实际半径，将半精加工后步骤2)中交点，及两端点的实际半径与步骤3)中交点，及两端点的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₁′，并将所述半精加工的误差量δ₁′储存到车床数控系统的存储器中；

步骤5)对经过步骤3)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₁′进行补偿，即在车床数控系统中将经过步骤3)半精加工后的交点，及两端点的半径的精加工轨迹设置为X₁+δ₁′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔误差补偿后的回转体零件，X₁为该交点，及两端点的最终理论半径，δ₁′为该交点，及两端点的半精加工的误差量。

它还包括如下步骤：

步骤2.1)用探针测量回转体零件外壁轴向截面上两相邻轮廓线段的交点的半径，及两端点的半径，该半径与上述轮廓交点，及两端点的最终理论半径X₂相比较得到误差量δ₂，将所述误差量δ₂存储到车床数控系统的存储器中；

步骤3.1)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，实现将步骤2.1)中交点及两端点的半精加工的理论加工半径设置为X₂+δ₂/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₂+δ₂/2的加工轨迹对步骤2)中交点及两端点进行半精加工，X₂为所述交点及两端点的最终理论半径，δ₂为所述交点及两端点粗加工误差量；

步骤4.1)用探针测量半精加工后步骤2.1)中交点，及两端点的实际半径，将半精加工后步骤2.1)中交点，及两端点的实际半径与步骤3.1)中交点，及两端点的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₂′，并将所述半精加工的误差量δ₂′储存到车床数控系统的存储器中；

步骤5.1)对经过步骤3.1)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₂′进行补偿，即在车床数控系统中将经过步骤3.1)半精加工后的交点，及两端点的半径的精加工轨迹设置为X₂-δ₂′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔和外壁误差补偿后的回转体零件，X₂为该交点，及两端点的最终理论半径，δ₂′为该交点，及两端点的半精加工的误差量。

所述步骤3)中半精加工中控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度为恒定值。

所述步骤3.1)中半精加工中控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度为恒定值。

下面介绍本发明的原理机有益效果为：

为寻找回转体零件车削加工中刀具磨损造成零件加工尺寸变化规律，发明人进行了大量的加工试验。从试验结果来看，回转体零件加工过程较复杂，加工误差牵涉到刀具磨损、机床刚性、刀具磨损后让刀加剧等多个方面，这些问题都会反映到零件的加工误差上。本发明用两把相同规格、相同品牌的刀具组成一组，每组刀具中的两把刀具分别进行零件的半精加工和精加工，半精加工的加工参数和精加工的初始加工参数完全一致，在半精加工后，增加检测工序，检测每一段轨迹交点的误差值，精加工时，将每一点的误差值代入精加工轨迹进行补正，解决了传统方法的精加工中刀具磨损产生的误差，由于半精加工和精加工材料只相差一个精加工厚度，其硬度非常接近，因此可以消除材料硬度不同对加工补偿精度的影响。本发明解决加工过程中刀具磨损所带来的加工误差，大幅提高了大型回转体零件的加工精度。

附图说明

图1为被加工回转体零件外壁轴向截面的轮廓线示意图。

图2为被加工回转体零件内孔轴向截面的轮廓线示意图。

图3为利用本发明对被加工回转体零件外壁进行加工的加工轨迹图。

图4为利用本发明对被加工回转体零件内孔进行加工的加工轨迹图。

其中，A-回转体零件内孔轴向截面上两相邻轮廓线段的交点，A1-回转体零件内孔轴向截面上两端点，B-回转体零件外圆轴向截面上两相邻轮廓线段的交点的半径，B1-回转体零件外圆轴向截面两端点。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图所示的一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，它包括如下步骤：

步骤1)对回转体零件进行粗加工；

步骤2)用探针测量回转体零件内孔轴向截面上两相邻轮廓线段的交点A的半径，及两端点A1的半径，该半径与上述轮廓线段交点A，及两端点A1的最终理论半径X₁相比较得到误差量δ₁，将所述误差量δ₁存储到车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段；

步骤3)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，实现将步骤2)中交点A及两端点A1的半精加工的理论加工半径设置为X₁-δ₁/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₁-δ₁/2的加工轨迹对步骤2)中交点A及两端点A1进行半精加工，(车床数控系统读取上述车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段中存储的信息)，X₁为所述交点A及两端点A1的最终理论半径，δ₁为所述交点A及两端点A1的粗加工误差量，目的是将半精加工切削量控制到粗加工余量的一半；

步骤4)用探针测量半精加工后步骤2)中交点A，及两端点A1的实际半径，将半精加工后步骤2)中交点A，及两端点A1的实际半径与步骤3)中交点A，及两端点A1的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₁′，并将所述半精加工的误差量δ₁′储存到车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段；

步骤5)对经过步骤3)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₁′进行补偿，(车床数控系统读取上述车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段中存储的信息)即在车床数控系统中将经过步骤3)半精加工后的交点A，及两端点A1的半径的精加工轨迹设置为X₁+δ₁′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔误差补偿后的回转体零件，X₁为该交点A，及两端点A1的最终理论半径，δ₁′为该交点A，及两端点A1的半精加工的误差量。

上述技术方案还包括如下步骤：

步骤2.1)用探针测量回转体零件外壁轴向截面上两相邻轮廓线段的交点B的半径，及两端点B1的半径，该半径与上述轮廓线段交点B，及两端点B1的最终理论半径X₂相比较得到误差量δ₂，将所述误差量δ₂存储到车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段；

步骤3.1)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，(加工中不要调整加工倍率)，实现将步骤2.1)中交点B及两端点B1的半精加工的理论加工半径设置为X₂+δ₂/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₂+δ₂/2的加工轨迹对步骤2)中交点B及两端点B1进行半精加工(车床数控系统读取上述车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段中存储的信息)，X₂为所述交点B及两端点B1的最终理论半径，δ₂为所述交点B及两端点B1的粗加工误差量，目的是将半精加工切削量控制到粗加工余量的一半；

步骤4.1)用探针测量半精加工后步骤2.1)中交点B，及两端点B1的实际半径，将半精加工后步骤2.1)中交点B，及两端点B1的实际半径与步骤3.1)中交点B，及两端点B1的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₂′，并将所述半精加工的误差量δ₂′储存到车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段；

步骤5.1)对经过步骤3.1)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₂′进行补偿，(车床数控系统读取上述车床数控系统的存储器中地址位连续的地址段中存储的信息)即在车床数控系统中将经过步骤3.1)半精加工后的交点(B)，及两端点(B1)的半径的精加工轨迹设置为X₂-δ₂′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔和外壁误差补偿后的回转体零件，X₂为该交点(B)，及两端点(B1)的最终理论半径，δ₂′为该交点(B)，及两端点(B1)的半精加工的误差量。

上述技术方案中，精加工车刀刀具和半精加工车刀刀具为相同刀具。所述步骤3)和步骤3.1)中半精加工中控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度为恒定值。该恒定值根据被加工零件的半径和材料决定。

本发明采取了车削加工过程中的精加工误差根据半精加工误差补偿的工艺方法，解决了大型回转体零件加工过程中刀具磨损无法补偿的难题。

本发明在机床上进行了多轮零件试加工，精车加工每点误差控制可以提高1倍以上。零件加工准备时间短，精加工中误差补偿完全靠机床自动获取并自适应调整精加工误差，自动化程度高，被加工的回转体零件表面质量好、尺寸精度高。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1)对回转体零件进行粗加工；

步骤2)用探针测量回转体零件内孔轴向截面上两相邻轮廓线段的交点(A)的半径，及两端点(A1)的半径，该半径与上述轮廓交点(A)，及两端点(A1)的最终理论半径X₁相比较得到误差量δ₁，将所述误差量δ₁存储到车床数控系统的存储器中；

步骤3)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，实现将步骤2)中交点(A)及两端点(A1)的半精加工的理论加工半径设置为X₁-δ₁/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₁-δ₁/2的加工轨迹对步骤2)中交点(A)及两端点(A1)进行半精加工，X₁为所述交点(A)及两端点(A1)的最终理论半径，δ₁为所述交点(A)及两端点(A1)的粗加工误差量；

步骤4)用探针测量半精加工后步骤2)中交点(A)，及两端点(A1)的实际半径，将半精加工后步骤2)中交点(A)，及两端点(A1)的实际半径与步骤3)中交点(A)，及两端点(A1)的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₁′，并将所述半精加工的误差量δ₁′储存到车床数控系统的存储器中；

步骤5)对经过步骤3)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₁′进行补偿，即在车床数控系统中将经过步骤3)半精加工后的交点(A)，及两端点(A1)的半径的精加工轨迹设置为X₁+δ₁′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔误差补偿后的回转体零件，X₁为该交点(A)，及两端点(A1)的最终理论半径，δ₁′为该交点(A)，及两端点(A1)的半精加工的误差量。

2.根据权利要求1所述的大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，其特征在于，它还包括如下步骤：

步骤2.1)用探针测量回转体零件外壁轴向截面上两相邻轮廓线段的交点(B)的半径，及两端点(B1)的半径，该半径与上述轮廓交点(B)，及两端点(B1)的最终理论半径X₂相比较得到误差量δ₂，将所述误差量δ₂存储到车床数控系统的存储器中；

步骤3.1)对经过步骤1)粗加工后的回转体零件采用半精加工车刀刀具，进行半精加工；半精加工中通过控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度，以及走刀轨迹，实现将步骤2.1)中交点(B)及两端点(B 1)的半精加工的理论加工半径设置为X₂+δ₂/2，即半精加工车刀刀具用理论加工半径为X₂+δ₂/2的加工轨迹对步骤2)中交点(B)及两端点(B1)进行半精加工，X₂为所述交点(B)及两端点(B1)的最终理论半径，δ₂为所述交点(B)及两端点(B1)粗加工误差量；

步骤4.1)用探针测量半精加工后步骤2.1)中交点(B)，及两端点(B1)的实际半径，将半精加工后步骤2.1)中交点(B)，及两端点(B1)的实际半径与步骤3.1)中交点(B)，及两端点(B1)的半精加工理论半径比较后得到半精加工的误差量δ₂′，并将所述半精加工的误差量δ₂′储存到车床数控系统的存储器中；

步骤5.1)对经过步骤3.1)半精加工后的回转体零件采用精加工车刀刀具，进行精加工，所述精加工车刀刀具、及刀具的主轴转速、进给速度与半精加工相同，精加工的过程中车床数控系统对半精加工的误差量δ₂′进行补偿，即在车床数控系统中将经过步骤3.1)半精加工后的交点(B)，及两端点(B1)的半径的精加工轨迹设置为X₂-δ₂′，用改变后的加工轨迹加工后即得到内孔和外壁误差补偿后的回转体零件，X₂为该交点(B)，及两端点(B1)的最终理论半径，δ₂′为该交点(B)，及两端点(B1)的半精加工的误差量。

3.根据权利要求1或2所述的大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，其特征在于：所述步骤3)中半精加工中控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度为恒定值。

4.根据权利要求1或2所述的大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法，其特征在于：所述步骤3.1)中半精加工中控制半精加工刀具的主轴转速和进给速度为恒定值。