CN106563817B - 适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，包括：1)对批量零件中的第一件零件，粗车加工轮廓；2)按理论轮廓进行精加工；3)获得检测点的工件实际值与最终理论值的两个方向误差量即精加工误差量；4)换装下一件同类零件，执行步骤1)；5)精车加工该下一件零件轮廓，且精加工中补偿前一个零件的精加工误差量；6)对该下一件同类零件重复步骤3)；7)对后续同类零件的每一个按照步骤(4)‑(6)进行处理，其中每次后一个零件精加工的误差补偿量为在前加工的所有零件的精加工误差量之和。本发明的方法可以有效降低由于刀具磨损等因素而产生的批量加工的零件形状误差，提高零件加工精度和生产效率。

Description

适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法

技术领域

本发明涉及数控车削加工领域，尤其涉及一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法。

背景技术

在车床上加工时存在零件装夹问题，即零件外形加工时，如不能用采用尾座顶尖装夹，或内孔加工时会因为切削扭力从装夹点的远端到近端不断减小，而形成远端大，近端小的零件形状误差，该误差会因零件长度增加而增加，因此对于大型零件，该误差影响很大。同时，对于大型零件，同一块材料在不同的点，材料硬度数值存在3～5HRc的差值，会造成精加工时，因硬度不同造成轮廓不同点让刀差异而产生加工轮廓误差。

特别是，在进行批量生产的零件的车削加工工艺中，经常遇到刀具磨损问题，具体地，随着零件加工数量的增加，刀具在不断地磨损，让刀情况在逐渐地变化，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。

为解决上述问题，申请人在先申请的专利CN 104551144A中公开了一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，该方法通过前一个工件的铣削精加工获得该类工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补偿，从而克服立体型面件侧壁的加工中由于主轴让刀或工件刚性不足带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工。该技术方案可以在一定程度上解决加工过程中刀具磨损所带来的加工误差。但是，该技术方案实际是一种铣削加工方法，由于铣刀直径较大，其可以通过刀具半径补偿的方式来消除加工误差，但是，车削加工与铣削加工完全不同，无法通过刀具半径补偿的方式进行运算从而进行补偿，上述方案无法直接应用于车削加工中。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，其通过更加优化的刀具磨损自适应补偿方式进行切削加工，可以有效降低由于刀具磨损等因素而产生的零件误差，提高零件加工精度和生产效率。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，包括：

1)对批量零件中的第一件零件，首先利用粗加工刀具粗车加工轮廓；

2)再用精加工车刀刀具按理论轮廓进行精加工；

3)用测头测量零件的轮廓线交点以作为检测点，比较获得所述检测点的工件实际值与最终理论值的两个方向误差量即精加工误差量，其中X方向误差量δx＝X₁－X₀，Z方向误差量δz＝Z₁－Z₀；

其中，X₀为检测点在X方向最终理论值，X₁为检测点在X方向精加工后的轮廓检测值，Z₀为检测点在Z方向最终理论值，Z₁为检测点在X方向精加工后轮廓检测值；

4)换装下一件同类零件，执行步骤1)，即用粗加工刀具对该下一件零件粗车加工轮廓；

5)用精加工刀具精车加工该下一件零件轮廓，其中精加工参数与上一件零件精车加工一致，且精加工中补偿前一个零件的精加工误差量，其中补偿前一个零件的精加工误差量具体为将精加工轨迹线设置为其最终理论值与前一件零件的精加工误差量之差或之和；

6)对该下一件同类零件重复步骤(3)，即用测头测量加工后的该下一件同类零件的轮廓交点，获得工件实际尺寸与最终理论尺寸的两个方向误差量，其作为该下一件同类零件的精加工误差量；

7)对所述批量零件中的后续同类零件的每一个按照上述步骤(4)-(6)进行处理，其中每次后一个零件精加工的误差补偿量为在前加工的所有零件的精加工误差量之和，从而即可完成可补偿形状误差的批量零件的车削加工。

作为本发明的进一步优选，所述精加工轨迹线包括X方向的轨迹值和Z方向的轨迹值，相应地，所述补偿精加工误差量包括将X方向的精加工轨迹线设置为X方向的最终理论值与前一个零件的X方向的精加工误差量之差或之和，以及将Z方向的精加工轨迹线设置为Z方向的最终理论值与前一个零件的Z方向的精加工误差量之差或之和。

作为本发明的进一步优选，加工的零件轨迹为外轮廓，所述X方向的精加工轨迹线为X₀－δ_X，Z方向的精加工轨迹线为X₀－δ_Z，其中，X₀该检测点的最终理论输入值，δ_X为检测点的X方向误差量，δ_Z为检测点的Z方向误差量。

作为本发明的进一步优选，加工的零件轨迹为内轮廓，X方向的精加工轨迹线为X₀+δ_X，Z方向的精加工轨迹线为X₀+δ_Z，其中，X₀该检测点的最终理论输入值，δ_X为检测点的X方向误差量，δ_Z为检测点的Z方向误差量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的方法在同批次零件的披露轮廓加工中，通过对在前加工中测量获得的精加工误差之后对后一个加工的零件精加工误差的补偿，可以有效补偿批量加工中因为刀具磨损带来的形状误差，实现批量零件的精确加工；

(2)本发明的方法通过测量加工过程中的零件尺寸，消除因刀具磨损、零件装夹、硬度不均匀等因素所带来的加工综合误差，大幅提高了大型回转体零件的加工精度。

附图说明

图1a是按照本发明实施例的适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法加工第一件和第二件零件的示意图；

图1b是按照本发明实施例的可补偿形状误差的回转体零件车削加工方法车削加工第n件和第n+1件零件的示意图；

图2为按照本发明实施例的可补偿形状误差的回转体零件车削加工方法中的检测点粗加工后的两个方向误差量示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

按照本发明的一个实施例所构建的适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，其中的步骤包括：

1)用粗加工刀具粗车加工轮廓，留理论车加工余量δ；

2)用精加工车刀刀具按理论轮廓进行精加工；

3)用测头在零件每个轮廓交点附近测一个点(测头检测的方法属于业内已有的技术，利用可以采用申请人在先申请的专利201210352231.X中所披露的方法，在此不再赘述。)

比较该检测点的工件实际尺寸与最终理论尺寸的两个方向误差量，其中X方向误差量δxx＝X₁₁－X₀₀(本实施例中图1和2中所示δxx为半径量误差值，如用直径计算，该误差量为图示δxx的2倍)，Z方向误差量δzz＝Z₁₁－Z₀₀。

其中，X₀₀为每个检测点X方向最终理论尺寸，X₁₁为每个检测点X方向精加工后轮廓检测尺寸，Z₀₀为每个检测点Z方向最终理论尺寸，Z₁₁为每个检测点X方向精加工后轮廓检测尺寸。

将各检测点的两个方向误差量按顺序保存记录在车床数控系统中，优选每点的δx依次存储在连续的地址位，如存储在X方向刀补地址位：#10020(设20号刀为起点)，#10021，#10022，……，每点的δz依次存储另一组连续的地址位，如存储在Z方向刀补地址位：#11020(设20号刀为起点)，#11021，#11022，……。

4)换一个零件装夹，按工艺完成前面工艺步骤1)，即用粗加工刀具粗车加工轮廓，留理论车加工余量δ，该步骤与本实施例的步骤1)相同。

5)用精加工刀具精车加工轮廓，加工参数与上一件工件精车加工一致，分段补偿加工误差，即加工外圆时，各点X输入值修改为X₀－δ_X，Z输入值修改为X₀－δ_Z；加工内孔时，各点X输入值修改为X₀+δ_X，Z输入值修改为X₀+δ_Z；也即是利用前一零件的精加工误差值对该零件进行精加工误差补偿。

其中，X₀该点位最终理论输入值，δ_X为检测点位X方向误差量，δ_Z为检测点位Z方向误差量。

6)对该零件重复步骤(3)，即用测头在加工后的该零件每个轮廓交点附近测一个点，获得工件实际尺寸与最终理论尺寸的两个方向误差量，其作为该后一个零件的精加工误差量。

7)对后续零件加工按照上述步骤(4)-(6)进行循环，每次在前所有零件精加工的精加工误差量之和作为后一个零件精加工的误差补偿量。即用精加工刀具精车加工轮廓，加工参数与上一件工件精车加工一致，分段补偿加工误差，即加工n+1个零件外圆时，各点X输入值修改为X₀－δ_X－δ’_2X－….－δ’_nX，Z输入值修改为X₀－δ_Z－δ’_2Z－….－δ’_nZ；加工加工n+1个零件内孔时，各点X输入值修改为X₀+δ_X+δ’_2X+….+δ’_nX，Z输入值修改为X₀+δ_Z+δ’_2Z+….+δ’_nZ；也即是利用前一零件的精加工误差值对该零件进行精加工误差补偿。

本上实施例的方法特别适用于零件形状误差主要由主轴让刀造成的情况以及批产且零件成本较低的情况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，包括：

1)对批量零件中的第一件零件，首先利用粗加工刀具粗车加工轮廓；

2)再用精加工车刀刀具按理论轮廓进行精加工；

3)用测头测量零件的轮廓线交点以作为检测点，比较获得所述检测点的工件实际值与最终理论值的两个方向误差量即精加工误差量，其中X方向误差量δx＝X₁－X₀，Z方向误差量δz＝Z₁－Z₀；

其中，X₀为检测点在X方向最终理论值，X₁为检测点在X方向精加工后的轮廓检测值，Z₀为检测点在Z方向最终理论值，Z₁为检测点在Z方向精加工后轮廓检测值；

4)换装下一件同类零件，执行步骤1)，即用粗加工刀具对该下一件零件粗车加工轮廓；

5)用精加工刀具精车加工该下一件零件轮廓，其中精加工参数与上一件零件精车加工一致，且精加工中补偿前一个零件的精加工误差量，其中补偿前一个零件的精加工误差量具体为精加工轨迹线包括X方向的轨迹值和Z方向的轨迹值，相应地，补偿精加工误差量包括将X方向的精加工轨迹线设置为X方向的最终理论值与前一个零件的X方向的精加工误差量之差或之和，以及将Z方向的精加工轨迹线设置为Z方向的最终理论值与前一个零件的Z方向的精加工误差量之差或之和；

6)对该下一件同类零件重复步骤(3)，即用测头测量加工后的该下一件同类零件的轮廓交点，获得工件实际尺寸与最终理论尺寸的两个方向误差量，其作为该下一件同类零件的精加工误差量；

7)对所述批量零件中的后续同类零件的每一个按照上述步骤(4)-(6)进行处理，其中每次后一个零件精加工的误差补偿量为在前加工的所有零件的精加工误差量之和，从而即可完成可补偿形状误差的批量零件的车削加工。

2.根据权利要求1所述的一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，其中，加工的零件轨迹为外轮廓，所述X方向的精加工轨迹线为X₀－δ_X，Z方向的精加工轨迹线为Z₀－δ_Z，其中，X₀、Z₀分别为该检测点X方向和Z方向的最终理论值，δ_X为检测点的X方向误差量，δ_Z为检测点的Z方向误差量。

3.根据权利要求1所述的一种适用于批量生产零件的可补偿形状误差的车削加工方法，其中，加工的零件轨迹为内轮廓，X方向的精加工轨迹线为X₀+δ_X，Z方向的精加工轨迹线为Z₀+δ_Z，其中，X₀、Z₀分别为该检测点X方向和Z方向的最终理论值，δ_X为检测点的X方向误差量，δ_Z为检测点的Z方向误差量。