[发明专利]一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置

说明书

本发明提供了一种车削加工中刀具的对准方法，包括：安装刀具和工件，将刀具和安装在机床主轴中心上的工件进行预对准，再进行预切削，得到切削力随时间变化的曲线图。根据切削力曲线图判断刀具在主轴中心的竖直方向上存在的误差形式。若刀具存在的误差形式为中心刀低误差，先建立刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程；然后建立刀具的切削刃在切削工件后形成的中心圆台的侧面方程，再得到中心圆台侧面母线在刀具进给方向上的投影长度在主轴坐标系中的轨迹方程。最后建立模拟切削力模型和模拟切削力曲线图，当模拟切削力曲线图和切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差。根据中心刀低误差，将刀具进行对准。本发明还提供了一种车削装置。

技术领域

本发明属于单点金刚石车削加工技术领域，具体涉及一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置。

背景技术

由于单点金刚石具有纳米级的边缘锋利度和极高的硬度，可直接用于加工具有纳米级表面和亚微米级精度的超光滑表面，因此单点金刚石车削现已广泛应用于超精密加工中。但在实际加工过程中，刀具与安装工件的机床的主轴中心并不能完全对准，会产生一定的偏移。例如刀具在竖直方向上产生的中心偏移误差包括中心刀高误差和中心刀低误差。上述误差会极大地影响工件样品的表面质量。

目前，通常采用光学对刀仪进行光学对刀，但由于光学对刀法受到其仪器本身的精度限制、操作人员的操作经验的限制，刀具与工件中心仍然不能完全对准。因此，现在需要寻求一种刀具的对准方法来解决上述问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置，通过先建立刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程，再建立刀具的切削刃在切削工件后形成的中心圆台的侧面方程，后得到中心圆台侧面的母线在刀具进给方向上的投影长度在主轴坐标系中的轨迹方程，然后再建立建立模拟切削力模型和模拟切削力曲线图。当模拟切削力曲线图和切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差。最后将刀具根据得到的中心刀低误差进行对准。

本发明第一方面提供了一种车削加工中刀具的对准方法，包括：

安装刀具和工件，将所述刀具和安装所述工件的机床的主轴中心进行预对准，再进行预切削，得到切削力曲线图；

根据所述切削力曲线图判断所述刀具在所述主轴中心的竖直方向上存在的误差形式，所述误差形式包括中心刀高误差和中心刀低误差；

若所述刀具存在的所述误差形式为所述中心刀低误差，建立所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程；

根据所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程和所述刀具的切削刃的回转半径，建立所述刀具的切削刃在切削所述工件后形成的中心圆台侧面的母线在刀具进给方向上的投影长度在所述主轴坐标系中的轨迹方程；

根据切削力和所述中心圆台侧面的母线在刀具进给方向上的投影长度在所述主轴坐标系中的轨迹方程，建立模拟切削力模型和模拟切削力曲线图，当所述模拟切削力曲线图和所述切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差；

根据所述中心刀低误差，将所述刀具进行对准。

本发明第一方面提供的一种车削加工中刀具的对准方法，通过切削力曲线图判断属于哪种误差形式。当刀具存在的所述误差形式为所述中心刀低误差时，通过先建立所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程，再建立所述刀具的切削刃在切削所述工件后形成的中心圆台侧面的母线在刀具进给方向上的投影长度在所述主轴坐标系中的轨迹方程，然后再建立建立模拟切削力模型和模拟切削力曲线图。当所述模拟切削力曲线图和所述切削力曲线图拟合时，得到中心刀低误差。最后将刀具根据得到的中心刀低误差进行对准。本发明提供的对准方法简单，并且可准确计算出其中心刀低误差值，可使刀具完全对准主轴中心，大大提高了工件表面的质量。

其中，所述建立所述刀具的切削刃在主轴坐标系中的轨迹方程，包括：