3-42 曲面恒切向数控车削技术

刘 宏 李尚政 张日升

　　采用常规的数控车削原理车削曲面，刀具刀尖与工件表面的接触点就在不断变化，导致切削角度参数也在不断变化，从而车削过程就处于非优化的状况；同时刀具刀尖的形状误差直接影响所加工曲面的精度。为解决此问题，从车削的原理着手，研究一种新的曲面车削原理与实现方法棗曲面恒切向数控车削技术。

　　曲面恒切向数控车削的原理是在数控车削加工曲面的过程中，切削刀具在按预定编程轨迹沿工件轮廓移动的同时，随着被加工曲面转动，使刀具始终位于曲面的法线方向，来保证刀具刀尖上的切削触点恒定不变，从而使刀具的切削角度参数不变。采用曲面恒切向数控车削技术能达到优化切削过程，改善加工系统力学环境的目的，进而消除数控车削刀具刀尖的形状误差对所加工曲面的直接影响，提高加工工件表面质量。曲面恒切向数控车削系统实现了曲面恒切向数控车削。曲面恒切向数控车削的关键在于刀具的平动和转动要实现高精度联动。曲面恒切向数控车削系统由机械平台、驱动装置、位置检测系统和控制系统等组成。机械平台是配备有恒切向车削刀架的车床本体，有3个运动控制轴，即x、z轴和恒切向车削刀架回转轴。恒切向车削刀架的作用是保证在车削加工曲面时，刀具始终位于所加工曲面的法向方向。车削系统的每个轴配备高精度编码器，以提高轴的运动定位精度。驱动装置由驱动器以及伺服电机组成。控制系统是具有多轴控制功能的开放式数控系统，完成z、x轴和恒切向车削刀架回转轴的全闭环控制。车床的x、z轴与工件曲面的法向角存在函数关系，根据函数关系建立相关的算法模型，编制相关数控软件，通过三轴联动完成曲面的恒切向车削。

　　通过合理设计，采用曲面恒切向数控车削系统的误差远小于常规数控车削刀具所产生的误差。曲面恒切向数控车削技术可以优化切削过程，改善加工系统的力学环境，从根本上避免了数控加工曲面的过程中，刀具刀尖的形状误差对加工曲面精度的影响，提高了加工工件的加工精度和表面质量。