CN109668701A - 一种生产法测量车床静刚度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产法测量车床静刚度方法，试件上设有三处台阶，分别位于床头处、刀架和尾座处，每一处台阶加工前直径差值为Δ0，加工后直径误差为Δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝C/(K系统+C)，C＝Cfy×f0.75，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值。本发明的有益效果是可提高10倍的测量精度；能够直接得出车床刚度，可大大缩短实验数据的计算时间，提高了实验数据的准确性，提升了实验测试技术水平。
Description
技术领域
本发明属于机械技术测量领域，涉及一种生产法测量车床静刚度方法。
背景技术
生产法测车床刚度的理论依据是误差复映规律，即有误差的工件毛坯，再次加工后，其误差仍以与毛坯相似的形式再次反映在新的加工表面上。传统的测量方法是，用千分尺分别测量出工件加工前、后同一位置的尺寸误差，利用误差复映系数和系统刚度计算公式联立三元一次方程组，分别求出车床床头、刀架、尾座和工艺系统刚度。该方法存在的问题：测量数据较多，人为误差较大；求解车床刚度计算公式较多，运算量很大，容易出现计算错误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产法测量车床静刚度方法，本发明的有益效果是可提高10倍测量精度；能够直接显示出车床静刚度，可大大缩短实验数据的计算时间，提高了实验数据的准确性，提升了实验测试技术水平。
本发明所采用的技术方案是试件上设有三处台阶，分别位于床头处x＝0、刀架位置x＝L/2和尾座处x＝L，每个台阶的结构相同，每一处台阶宽度相同而直径不同，其直径差值作为加工前的误差Δ0，由于复映误差存在，在保持车刀背吃刀量不变时，车削一次后仍能得到两个不同尺寸的外径，直径较大的位置车削后直径依然较大，直径小的位置车削后直径仍然较小，其差值即为加工后的工件误差Δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝C/(K系统+C)，C为与切削条件有关的系数，C＝Cfy×f0.75，采用YT15车刀，Cfy＝1952，高速钢车刀Cfy＝922，f—进给量，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值：
据刚度方差方程
其中：E—试件的弹性模量N/mm2
I—试件截面的惯性矩mm4
将x＝0，x＝L/2，x＝L代入上式，得到系统在三台阶处的刚度表达式：
进一步：
试件测试与加工：所述试件位于测量平台上两个V型块上，位移传感器固定在测量平台的横梁上，横梁纵梁可根据测量需求在水平、垂直方向调整，量块位于测量平台上，位移传感器借助于量块调零，然后，测出工件两个垂直方向的直径，取平均值，通过数据处理模块记录保存并计算出三台阶出的直径D1、d1；D2、d2、D3、d3。
1)车刀：高速钢或YT15硬质合金车刀，主偏角45°，前角10°，刃倾角0°；
2)切削用量：主轴转速n＝300～500r/min；
进给量f＝0.1～0.15mm/r；
背吃刀量所述小直径台阶处ap＝0.5～0.8mm；
3)装夹试件。试件前端用三爪卡盘夹紧，后段用顶尖支承；
4)调整好车床参数及刀具；
5)保持背吃刀量不变，一次走到车削三处台阶；
试件测试与数据分析：由位移传感器测量出车削后各处台阶处的直径D＇1、d＇1；D＇2、d＇2、D＇3、d＇3，并利用数据处理模块直接求出K系统1、K系统2、K系统3；和K刀架、K床头、K尾座，并打印实验报告。
附图说明
图1是试件示意图；
图2是测量装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明依据试件如图1所示，试件上设有三处台阶，分别位于床头处x＝0、刀架位置x＝L/2和尾座处x＝L，每个台阶的结构相同，每一处台阶宽度相同而直径不同，其直径差值作为加工前的误差Δ0，由于复映误差存在，在保持车刀背吃刀量不变时，车削一次后仍能得到两个不同尺寸的外径，直径较大的位置车削后直径依然较大，直径小的位置车削后直径仍然较小，其差值即为加工后的工件误差Δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝C/(K系统+C)，C为与切削条件有关的系数，C＝Cfy×f0.75，采用YT15车刀，Cfy＝1952，高速钢车刀Cfy＝922，f—进给量，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值：
据刚度方差方程
其中：E—试件的弹性模量(N/mm2)(对钢料来说E＝2×105N/mm2)
I—试件截面的惯性矩mm4(I＝πd4/64)
将x＝0，x＝L/2，x＝L代入上式，得到系统在三台阶处的刚度表达式：
测量用仪器设备及材料
1.CD6140A车床；
2.一种生产法测量车床静刚度装置；
3.试件一组(不小于3件)材料45钢。
测量步骤
1.实验条件
1)车刀：高速钢或YT15硬质合金车刀，主偏角45°，前角10°，刃倾角0°。
2)切削用量：主轴转速n＝300～500r/min；
进给量f＝0.1～0.15mm/r；
背吃刀量(小直径台阶处)ap＝0.5～0.8mm。
2.装夹试件，试件前端用三爪卡盘夹紧，后段用顶尖支承。
3.调整好车床参数及刀具
4.保持背吃刀量不变，一次走到车削三处台阶。
5.用图2装置测量车削后各处台阶处的直径，并通过数据处理模块直接计算出K系统1、K系统2、K系统3；和K刀架、K床头、K尾座，并打印实验报告。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种生产法测量车床静刚度方法，其特征在于：试件上设有三处台阶，分别位于床头处x＝0、刀架位置x＝L/2和尾座处x＝L，x＝L，每个台阶的结构相同，每一处台阶宽度相同而直径不同，其直径差值作为加工前的误差Δ0，由于复映误差存在，在保持车刀背吃刀量不变时，车削一次后仍能得到两个不同尺寸的外径，直径较大的位置车削后直径依然较大，直径小的位置车削后直径仍然较小，其差值即为加工后的工件误差Δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝C/(K系统+C)，C为与切削条件有关的系数，C＝Cfy×f0.75，采用YT15车刀，Cfy＝1952，高速钢车刀Cfy＝922，f—进给量，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值：
据刚度方差方程
其中：E—试件的弹性模量N/mm2
I—试件截面的惯性矩mm4
将x＝0，x＝L/2，x＝L代入上式，得到系统在三台阶处的刚度表达式：
2.按照权利要求1所述一种生产法测量车床静刚度方法，其特征在于：
试件测试与加工：所述试件位于测量平台上两个V型块上，位移传感器固定在测量平台的横梁上，横梁纵梁可根据测量需求在水平、垂直方向调整，量块位于测量平台上，位移传感器借助于量块调零，然后，测出工件两个垂直方向的直径，取平均值，通过数据采集系统记录保存并计算出三台阶出的直径D1、d1；D2、d2、D3、d3；
1)车刀：高速钢或YT15硬质合金车刀，主偏角45°，前角10°，刃倾角0°；
2)切削用量：主轴转速n＝300～500r/min；
进给量f＝0.1～0.15mm/r；
背吃刀量所述小直径台阶处ap＝0.5～0.8mm；
3)装夹试件：试件前端用三爪卡盘夹紧，后段用顶尖支承；
4)调整好车床参数及刀具；
5)保持背吃刀量不变，一次走到车削三处台阶；
试件测试与数据分析，由位移传感器测量出车削后各处台阶处的直径D＇1、d＇1；D＇2、d＇2、D＇3、d＇3，并利用数据处理模块直接求出K系统1、K系统2、K系统3；和K刀架、K床头、K尾座，并打印实验报告。
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