精密基準球復合加工方法技術

本發明專利技術公開一種精密基準球復合加工方法，該方法包括如下步驟：在車銑復合機床上車削棒料，調整棒料的回轉軸與車銑復合機床的主軸同軸；修正動力頭的回轉軸的位置，使其與車銑復合機床的主軸的同軸度不大于0.003mm；粗加工所述棒料，形成留有余量的粗車球；調整動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角為；找正所述粗車球的球心；設定動力頭的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸轉速不大于1r/min，沿動力頭的回轉軸的方向進刀至粗車球的球面與車銑復合機床的交點，精加工所述粗車球。本發明專利技術加工的基準球的精度高。

【技術實現步驟摘要】
精密基準球復合加工方法
本專利技術涉及球面的加工方法，尤其涉及空間圓包絡的精密基準球復合加工方法。
技術介紹
精密基準球用作于檢測基準，形位公差要求苛刻（球面圓度不大于0.005mm）。插補圓形路徑車削是球面加工的傳統方法。該方法原理簡單，但影響球面外形精度的因素較多，如機床運動軸的定位誤差、動態誤差，數控系統插補誤差等，球面加工質量不高（球面圓度一般在0.01mm以上）。磨削加工方式存在加工效率低，一致性差等問題。有關球面加工軌跡生成方法的專利有美國專利No.1,663,192號。該專利采用了在車床刀架上增加輔助機構的方法擺動刀具，從而完成球面加工。具體過程是，在刀架上安裝輔助機構，實現刀具繞垂直于車床主軸的軸旋轉，在車床主軸高速旋轉條件下，通過手動調節搖柄改變刀具位置，完成球面加工。采用這種方法避免了刀具插補運動的誤差。但輔助機構設計復雜，組件的間隙、加工精度等引入了新的誤差源，且被加工球連同主軸高速旋轉，工藝性不高。另外，文獻[TopologicalandKinematicanalysisappliedfor5-axissphericalprecisiongrindingmachine]中提出了一種精密球面磨削加工方法，該方法需要成型刀具，加工效率不高，且無法避免機床運動軸動態誤差等對球面加工精度的影響。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是現有球面加工方法加工的基準球的球面精度低和效率低的問題。為解決上述問題，本專利技術提供一種精密基準球復合加工方法，該方法包括如下步驟：在車銑復合機床上車削棒料，調整棒料的回轉軸與車銑復合機床的主軸同軸；修正動力頭的回轉軸的位置，使其與車銑復合機床的主軸的同軸度不大于0.003mm；粗加工所述棒料，形成留有余量的粗車球；調整動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角為，式中，是棒料靠近粗車球的一段小棒的半徑、是基準球的半徑、是小棒的直徑和基準球的直徑的交點與該基準球的直徑的端點之間的距離；找正所述粗車球的球心；設定動力頭的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸轉速不大于1r/min，沿動力頭的回轉軸的方向進刀至粗車球的球面與車銑復合機床的交點，精加工所述粗車球。可選地，所述同軸度不大于0.002mm。可選地，所述余量不大于1mm。可選地，所述余量不大于0.5mm。可選地，所述找正粗車球的球心的具體步驟包括沿著車銑復合機床的主軸方向找正粗車球的球心。可選地，所述動力頭的轉速是800r/min，車銑復合機床的主軸轉速是0.5r/min。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：本專利技術通過設定動力頭的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸的轉速不大于1r/min，沿動力頭的回轉軸的方向進刀至粗車球的球面與車銑復合機床的交點，這樣，基準球的球面被等效為兩個有空間位置關系的圓的運動包絡面，然后利用動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角來定義機床動力頭和主軸的位置關系，從而，通過合成車銑復合機床的動力頭回轉運動與車銑復合機床的主軸回轉運動，形成球面加工軌跡，進而得到車銑復合機床各軸對應的運動參數，進行球面高精度加工，大大減少了球面加工的誤差來源，球面加工精度僅受車銑復合機床的主軸與動力頭的回轉軸之間位置精度的影響，不存在插補誤差、定位誤差以及機床運動軸動態誤差，球面的加工精度高。附圖說明圖1是本專利技術精密基準球復合加工方法的結構示意圖；圖2是計算動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角的示意圖。具體實施方式為詳細說明本專利技術的
技術實現思路
、構造特征、所達成目的及功效，下面將結合實施例并配合附圖予以詳細說明。請參閱圖1和圖2，本專利技術精密基準球復合加工方法包括如下步驟：S1：在車銑復合機床上車削棒料1，調整棒料1的回轉軸11與車銑復合機床的主軸同軸,通過調整棒料1的回轉軸11與車銑復合機床的主軸同軸保證了精密基準球的圓度。S2：修正動力頭2的回轉軸21的位置，使其與車銑復合機床的主軸的同軸度不大于0.003mm,通過修正動力頭2的回轉軸21與車銑復合機床的主軸的同軸度，保證了精密基準球的圓度，比如，在同軸度不大于0.003mm的情況下，能夠保證球面精度在0.005mm以內，如果要使基準球的球面精度在0.003mm以內，所述同軸度要不大于0.002mm。S3：粗加工所述棒料1，形成留有余量的粗車球12。這樣，相當于所述棒料1被分為三部分，這三部分分別是粗車球12、靠近粗車球12的小棒13和圓柱部14。所述余量不大于1，余量也可以不大于0.5mm，也可以是單邊余量不大于0.5mm，余量的選擇根據對基準球的加工精度（球面圓度）要求而定，比如，在加工精度（球面圓度）不大于0.005mm時，單邊余量不大于0.5mm。S4:調整動力頭2的回轉軸21與車銑復合機床的主軸的夾角為，式中，是棒料靠近粗車球的一段小棒的半徑、是基準球的半徑、是小棒的直徑和基準球的直徑的交點與該基準球的直徑的端點之間的距離，通過控制該夾角，可以控制基準球的加工精度（球面圓度），小棒的半徑d垂直于基準球的直徑，所以，根據直角三角形的幾何定理，即可獲得上述公式，由上述公式可以根據測量或者設計方案中直接得到的d、R、計算得到所述回轉軸21與車銑復合機床的主軸的夾角，并進一步確定所述粗車球的球心的位置。S5：找正所述粗車球12的球心，通過找準粗車球12的球心后，車銑復合機床可以根據該球心的位置獲得基準位置，保證基準球的加工精度（球面圓度），在本實施例中，是沿著車系復合機床的主軸方向找正粗車球12的球面。S6：設定動力頭2的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸的轉速不大于1r/min，沿動力頭2的回轉軸的方向進刀至粗車球12的球面與車銑復合機床的交點，精加工所述粗車球12，比如，如圖1所示，車銑復合機床沿著箭頭A所示的方向轉動，動力頭2沿著箭頭B所示的方向旋轉。通過設置動力頭2的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸的轉速不大于1r/min,這樣，可以保證基準球的球面精度（球面圓度）在0.005mm以內，如果要使基準球的球面精度（球面圓度）在0.003范圍內，所述動力頭的轉速是800r/min，車銑復合機床的主軸轉速是0.5r/min。在本專利技術中，將球面等效為兩個有空間位置關系的圓的運動包絡面，這兩個空間位置關系通過來確定，并分別通過動力頭的高速旋轉和車銑復合機床的低速旋轉來合成車銑復合機床的主軸和動力頭的運動，從而，通過空間圓包絡的的方式加工棒料而獲得精密的基準球，大大減少了球面加工的誤差來源，球面加工精度（球面圓度）僅受車銑復合機床的主軸與動力頭的回轉軸之間位置精度（球面圓度）的影響，比如，與現有車削加工方式相比，該方法使得機床各運動軸位置固定、剛性好，不存在數控系統插補或動態誤差等的影響。與磨削方法相比，該方法加工效率高。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種精密基準球復合加工方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：在車銑復合機床上車削棒料，調整棒料的回轉軸與車銑復合機床的主軸同軸；修正動力頭的回轉軸的位置，使其與車銑復合機床的主軸的同軸度不大于0.003mm；粗加工所述棒料，形成留有余量的粗車球；調整動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角為????????????????????????????????????????????????，式中，是棒料靠近粗車球的一段小棒的半徑、是基準球的半徑、是小棒的直徑和基準球的直徑的交點與該基準球的直徑的端點之間的距離；找正所述粗車球的球心；設定動力頭的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸轉速不大于1r/min，沿動力頭的回轉軸的方向進刀至粗車球的球面與車銑復合機床的交點，精加工所述粗車球。2012101772560100001dest_path_image001.jpg,2012101772560100001dest_path_image003.jpg,2012101772560100001dest_path_image005.jpg,2012101772560100001dest_path_image007.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種精密基準球復合加工方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：在車銑復合機床上車削棒料，調整棒料的回轉軸與車銑復合機床的主軸同軸；修正動力頭的回轉軸的位置，使其與車銑復合機床的主軸的同軸度不大于0.003mm；粗加工所述棒料，形成留有余量的粗車球；調整動力頭的回轉軸與車銑復合機床的主軸的夾角為，式中，是棒料靠近粗車球的一段小棒的半徑、是基準球的半徑、是小棒的直徑和基準球的直徑的交點與該基準球的直徑的兩個端點之間的距離中，較小的距離；找正所述粗車球的球心；設定動力頭的轉速不大于1000r/min，車銑復合機床的主軸轉速不大于1r/min，沿動力頭的回轉軸的方向進刀至粗車球的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：荊懷靖，任斐，胡斌良，趙琰巍，劉維紅，
申請(專利權)人：上海航天設備制造總廠，
類型：發明
國別省市：