[发明专利]一种超精密车削加工的水平对刀误差计算模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种超精密车削加工的水平对刀误差计算模型的构建方法，所述方法利用超精密慢刀伺服车床加工得到零件，使用Zygo‑ZeGage轮廓仪，对零件的加工表面进行面型拟合，得到被检区域的球径r，建立水平对刀误差x′关于球径检测值r的数学计算模型，通过检测结果速确定水平方向的对刀误差x′值，对加工参数进行精准修正。该数学模型可以快速、精准地表达出微小水平对刀误差并进行修正，从而将超精密加工与检测进行有效集成，大大提高超精密车削加工质量和生产效率。

技术领域

本发明属于精密制造技术领域，涉及一种超精密车削加工的水平对刀误差计算模型的构建方法。

背景技术

分析超精密车削过程可以知道，机床运动精度、刀具尺寸精度、刀具位置精度是影响其加工质量的三个主要因素。同前两个因素相比，刀具空间位置不太容易进行精准测量，包括刀尖距主轴回转中心的水平距离x以及竖直方向的高度差h，如图1所示。

x与h的数值往往需要利用对刀块通过多次试加工—检测—调整的过程来反复修正，最终依然会有微米级的误差无法精准识别，而该误差会直接影响模具最终的形状精度和检测结果，是制约模具加工质量的主要因素。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明针对刀具位置误差的检测方法及其对模具加工精度的影响规律，提供了一种超精密车削加工的水平对刀误差计算模型的构建方法。该数学模型可以快速、精准地表达出微小水平对刀误差并进行修正，从而将超精密加工与检测进行有效集成，大大提高超精密车削加工质量和生产效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超精密车削加工的水平对刀误差计算模型的构建方法，包括如下步骤：

步骤一、加工零件，刀尖在距工件回转中心的水平距离的测量值为x₁，实际值为x₂水平对刀误差x′用如下公式表示：

x′＝x₁-x₂；

步骤二、根据零件曲面面型的结构特征，得到被检区域的大圆的理想轮廓，其半径值为R，理想轮廓的四分之一圆心角记为w₁，模具实际检测范围在竖直投影方向的半径值记为b，参数R、w₁以及b之间存在如下关系：

参数R、w₁以及x₁之间存在如下关系：

步骤三、使用Zygo-ZeGage轮廓仪，对零件曲面面型进行面型拟合，得到零件曲面面型被检区域的球径r，实际轮廓对应其拟合圆周的四分之一圆心角记为w₂，参数r、w₂以及x₂之间存在如下关系：

步骤四、根据步骤一、步骤二、步骤三得到的数据，建立水平对刀误差x′与球径检测值r的数学计算模型为：

即：

利用上述方法构建的计算模型可应用于精密制造技术领域中，当利用其进行水平对刀误差修正时，包括如下步骤：

步骤一、利用超精密慢刀伺服车床加工得到零件；

步骤二、使用Zygo-ZeGage轮廓仪，对零件的加工表面进行面型拟合，得到被检区域的球径r，建立水平对刀误差x′与球径检测值r的数学计算模型；

步骤三、通过检测结果快速确定水平方向的对刀误差，从而进行精准修正。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：