小尺寸数控铣刀的变形误差与补偿方法研究.pdfVIP

第 18卷 第 2期 兰 州 铁 道 学 院 学 报 1 999年 6月 JOURNAL OF LANZHOU RAILWAY INSTITUTE 小尺寸数控铣刀的变形误差与补偿方法研究 蔡 慧 林 _7I牛 (兰州铁道学院机械系．兰州 730070) 砭 摘 要 通过分析计算铣削过程中刀具变形引起的误差，提出了在数控加工中对这 种误差的补偿方法．试验表明，该方法可显著提高数控加工效率与加工质量．计算结 果可作为数控编程时力学仿形的基础． 分类号关键词数控刀具数控切削型 曼 计 夺佳 州¨ 。苏 锐刀 l 在数控加工中，工件的轮廓形状是由预先编制的加工程序决定的．编程时，假定工艺系统 是刚性的，实际上，在加工过程中，工艺系统备环节在切削力或夹紧力的作用下都会产生变形， 这些变形将对所加工的工件的尺寸精度与形位精度产生直接的影响．由于小尺寸铣刀在数控 加工中使用广泛，所以，本文将分析采用小尺寸铣刀进行铣削加工时刀具的变形对加工精度的 影响．这种影响，有些可通过修正刀具参数加以消除，有的可通过适当选取刀具尺寸加以抑制． 1 铣削加工中选用铣刀的两种情形 在铣削加工中，铣刀的选用有两种基本情况： 一 种是铣刀的尺寸不受工件结构的限制．这时可根据现场的实际情况，选用较大外径的铣 刀．在粗加工时，这样即可减小铣削中刀具的变形对工件的影响，同时还可提高加工效率． 另一种情况是刀具尺寸受工件结构尺寸的限制．这时，所能选用的铣刀的最大外径是一定 的，这就要求在加工中必须适当选取切削用量来保证加工精度． 下面将对第一种情况下刀具的变形加以分析计算． @ 2 铣削中刀具的受力分析 螺旋槽立铣刀在切削时，所产生的切削力可分解为相互正交的三个分力 沿铣刀轴线方 向的分力Fn垂直方向的分力F 和水平方向的分力F 其中，n 将引起刀具在工件廓法向 变形，该变形将直接映射到加工表面，形成加工误差．逆铣时，刀具受到的凡 分力指向工件， 对刀具的变形影响不大；顺铣时，刀具受到的F 分力方向背离工件表面，如图1所示，这时， 该力对刀具的变形影响较大，所以，下面将分析计算顺铣时刀具的受力与变形．根据切削理论， 顺铣时，刀具所受切向力为 Fc=CFt。 BZ／ D 。“ (1) 式中 C，一 一常数，切削碳钢时C，一669 收稿『 期：1 998—12-01 第2期 蔡慧林：小尺寸数控铣 的变形误差与补偿方法研究 t——切削深度(ram) — — 切削宽度(mm) z——虢刀齿数 ，r——每齿进给量(ram) D——铣刀的当量半径(ram) F 与F 间的关系为 F = (0．75～ 0．8)， (2) 3 刀具沿工件廓形法向的变形 在切削过程中，刀具将在垂直切削分力的作用 下产生一沿工件廓形法向的变形．假设刀具所受的 垂直分力沿刀具工作长度上均匀分布，且其集度为 q．如图2所示．则