[发明专利]精密基准球复合加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及球面的加工方法，尤其涉及空间圆包络的精密基准球复合加工方法。

背景技术

精密基准球用作于检测基准，形位公差要求苛刻（球面圆度不大于0.005mm）。插补圆形路径车削是球面加工的传统方法。该方法原理简单，但影响球面外形精度的因素较多，如机床运动轴的定位误差、动态误差，数控系统插补误差等，球面加工质量不高（球面圆度一般在0.01mm以上）。磨削加工方式存在加工效率低，一致性差等问题。

有关球面加工轨迹生成方法的专利有美国专利No.1,663,192号。该专利采用了在车床刀架上增加辅助机构的方法摆动刀具，从而完成球面加工。具体过程是，在刀架上安装辅助机构，实现刀具绕垂直于车床主轴的轴旋转，在车床主轴高速旋转条件下，通过手动调节摇柄改变刀具位置，完成球面加工。采用这种方法避免了刀具插补运动的误差。但辅助机构设计复杂，组件的间隙、加工精度等引入了新的误差源，且被加工球连同主轴高速旋转，工艺性不高。另外，文献[Topological and Kinematic analysis applied for 5-axis spherical precision grinding machine]中提出了一种精密球面磨削加工方法，该方法需要成型刀具，加工效率不高，且无法避免机床运动轴动态误差等对球面加工精度的影响。

发明内容

本发明解决的问题是现有球面加工方法加工的基准球的球面精度低和效率低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种精密基准球复合加工方法，该方法包括如下步骤：在车铣复合机床上车削棒料，调整棒料的回转轴与车铣复合机床的主轴同轴；修正动力头的回转轴的位置，使其与车铣复合机床的主轴的同轴度不大于0.003mm；粗加工所述棒料，形成留有余量的粗车球；调整动力头的回转轴与车铣复合机床的主轴的夹角为                                                ，式中，是棒料靠近粗车球的一段小棒的半径、是基准球的半径、是小棒的直径和基准球的直径的交点与该基准球的直径的端点之间的距离；找正所述粗车球的球心；设定动力头的转速不大于1000r/min，车铣复合机床的主轴转速不大于1r/min，沿动力头的回转轴的方向进刀至粗车球的球面与车铣复合机床的交点，精加工所述粗车球。

可选地，所述同轴度不大于0.002mm。

可选地，所述余量不大于1mm。

可选地，所述余量不大于0.5mm。

可选地，所述找正粗车球的球心的具体步骤包括沿着车铣复合机床的主轴方向找正粗车球的球心。

可选地，所述动力头的转速是800r/min，车铣复合机床的主轴转速是0.5r/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过设定动力头的转速不大于1000r/min，车铣复合机床的主轴的转速不大于1r/min，沿动力头的回转轴的方向进刀至粗车球的球面与车铣复合机床的交点，这样，基准球的球面被等效为两个有空间位置关系的圆的运动包络面，然后利用动力头的回转轴与车铣复合机床的主轴的夹角来定义机床动力头和主轴的位置关系，从而，通过合成车铣复合机床的动力头回转运动与车铣复合机床的主轴回转运动，形成球面加工轨迹，进而得到车铣复合机床各轴对应的运动参数，进行球面高精度加工，大大减少了球面加工的误差来源，球面加工精度仅受车铣复合机床的主轴与动力头的回转轴之间位置精度的影响，不存在插补误差、定位误差以及机床运动轴动态误差，球面的加工精度高。

附图说明

图1是本发明精密基准球复合加工方法的结构示意图；

图2是计算动力头的回转轴与车铣复合机床的主轴的夹角的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1和图2，本发明精密基准球复合加工方法包括如下步骤：

S1：在车铣复合机床上车削棒料1，调整棒料1的回转轴11与车铣复合机床的主轴同轴,通过调整棒料1的回转轴11与车铣复合机床的主轴同轴保证了精密基准球的圆度。