数控车削刀具刀尖高对零件加工精度的影响与对策

高晓东

( 江苏联合职业技术学院盐城机电分院，江苏盐城224005)

在数控车削加工中，车削刀具刀尖高与被加工零件的回转轴线不等高时，不仅使车刀的工作前角、后角的大小发生变化，而且会使加工零件产生径向尺寸误差和形状误差。

1 车刀刀尖与零件回转中心不等高对刀具工作角度和加工的影响

在一般情况下，车刀都磨有前角和后角，当车刀刀尖与零件回转中心等高时，这时车刀的工作角度等于车刀刃磨角度，如图1 所示，工作前角和刃磨前角均为γ0，工作后角和刃磨后角为α0。

图1 车刀刀尖与零件回转中心等高

1.1 车刀刀尖高于零件回转中心

如图2(a)所示，工作角度相对于刃磨角度发生了变化。由图2(a)可知:

式中:L 为车刀刀尖到零件回转中心的距离;

R 为工件半径。

图2 车刀刀尖高于零件回转中心

1.2 车刀刀尖低于零件回转中心

如图3(a)所示，工作角度相对于刃磨角度发生了变化。由图3(a)可知:

式中:L 为车刀刀尖到零件回转中心的距离;

R 为工件半径。

图3 车刀刀尖低于零件回转中心

2 车刀刀尖与零件回转中心不等高对尺寸精度的影响

2.1 对刀误差

数控车床对刀时，要把刀偏值输入到数控系统中，刀偏值就是工件的直径，而且对刀直径和工件直径相等。但当车刀刀尖与零件回转中心不等高时，如图4 所示，为工件半径，为对刀半径，显然对刀直径和工件直径不相等。由图4 可知，R，，故对刀误差为

图4 对刀误差和加工误差

2.2 加工误差

当车刀刀尖与零件回转中心不等高时，由于输入到数控系统中的刀偏值就是工件的直径(直接测量的直径尺寸)，所以在车削加工中，不存在直径尺寸误差。

根据以上分析，当车刀刀尖与零件回转中心不等高时，尺寸误差主要是对刀误差，如图4 所示加工后的工件，轴出现欠切现象，孔会出现过切现象。

误差与工件直径和车刀刀尖与零件回转中心的距离的关系，如图5 所示。

图5 误差关系图

当L 值不变时，工件直径D 越大，所产生的尺寸误差Δ 越小，反之，所产生的尺寸误差Δ 越大，而且，同一直径的圆柱所产生的尺寸误差相等，所以单纯靠增加径向进给量来补偿直径误差，不能同时保证台阶轴各段的精度要求。当工件直径D 不变时，L值越大，所产生的尺寸误差Δ 越大，反之，所产生的尺寸误差Δ 越小。

3 车刀刀尖与零件回转中心不等高对形状精度的影响

3.1 加工圆柱表面

加工圆柱表面时，由于圆柱表面的各个横截面的直径尺寸相等，误差也相等，所以当车刀刀尖与零件回转中心不等高时，对圆柱表面的形状并没有影响。

3.2 加工圆锥表面

加工圆锥表面时，若车刀刀尖与零件回转中心不等高时，如图4 所示，设OB = R1，则圆锥表面的各个横截面的方程为:R2=R21+L2。式中L 为定值，R1为变量。由方程可知加工圆锥表面时，实际车削出的工件母线是双曲线，如图6 所示。所以，加工同一锥度的内外圆锥面配合时，着色检验内外锥面接触比例，通常出现两端接触的现象，这是由车刀刀尖与零件回转中心不等高引起的。

3.3 加工圆弧表面

加工圆弧表面时，若车刀刀尖与零件回转中心不等高时，相差L 的距离，则圆弧表面的母线方程为:R2=(Rsinθ)2+h2，工件母线为一个类椭园，如图7所示。

图6 加工圆锥面产生的形状误差

图7 加工圆弧面产生的形状误差

4 保证车刀刀尖与零件回转中心等高的对策

通过以上分析可见，在数控车削加工中，若车刀刀尖与零件回转中心不等高，既影响零件的尺寸精度，又影响零件的形状精度。所以，必须使车刀刀尖与零件回转中心等高。

4.1 采用标准机夹式车刀

为保证车刀刀尖与零件回转中心等高，应尽可能地采用与机床配套的标准刀具。由于标准机夹式车刀已经系列化、标准化，能够保证车刀刀尖与零件回转中心等高。一般常用的标准机夹式车刀刀排厚度25 mm。

4.2 试切端面法

试切端面法是最直观、较准确的方法，当车刀车到工件端面旋转中心时，不留任何凸台为准，若刀具偏高或偏低可采用增减垫块来进行调整，通过不断增减垫块和试切端面，最终使车刀刀尖与零件回转中心等高。

4.3 使用专业对刀仪器

使用数控车专业对刀仪，可分为机械对刀仪和光学对刀仪，使对刀精度得到了很大的提高。

5 结束语

如果车刀刀尖与零件回转中心不等高，不仅会产生零件的尺寸误差和形状误差，也会导致车刀刀尖的崩裂损坏，形状误差很难靠其他方法补偿，所以在加工精度较高的零件时，必须要保证车刀刀尖与零件回转中心等高。

【1】周华.数控车削中刀具的选用及其对加工质量的影响［J］.湖北工业大学学报，2008(3):99 －101.

【2】周广平.浅析车刀几何参数对数控车床加工精度的影响［J］.机床与液压，2006(5):233 －234.