一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法

摘要

一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，针对数控车床，利用微进给补偿装置作为附加硬件，对导轨直线度偏差、零件直线度偏差和零件尺寸偏差进行补偿。建立三次样条函数，利用插值法对导轨直线度偏差进行两次补偿，将补偿后的导轨作为基准，检测零件的直线度，并利用微进给补偿装置对零件直线度偏差和尺寸偏差进行补偿加工，从而实现高尺寸精度和直线度轴类零件的加工。本发明使机床的实际加工精度高于其本身的最大加工精度，从而满足零件加工精度的要求。补偿后导轨的直线度和定位精度可以达到亚微米级精度。

主权项

一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，将微进给补偿装置安装于数控车床遛板上，在数控车床导轨上选取n个测量间隔点，控制数控车床沿导轨单向移动m次，在微进给补偿装置的伸出端检测每次各测量间隔点在X方向的原始偏差数据Zix，i＝1,2,…,n；根据原始偏差数据，计算得到每次检测车床沿导轨单向移动时各测量间隔点在X方向的直线度和直线度偏差值，再根据每次的测量结果取平均，计算得到各测量间隔点在X方向的直线度偏差y_i，所述X方向与导轨在水平面内垂直，n、m为正整数，微进给补偿装置的出事伸出量为0；步骤2，拟合样条函数得到两个相邻测量间隔点之间的直线度偏差连续函数；步骤3，在相邻两个测量间隔点之间设置N‑1个附加间隔点，所述附加间隔点应使得相邻的附加间隔点之间或者相邻的附加间隔点与测量间隔点之间的直线度偏差的差值小于待加工轴类零件的表面粗糙度要求值；步骤4，控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，预伸出量α大于m次测量得到的导轨直线度最大值，小于微进给补偿装置行程；步骤5，读取数控车床导轨实时位置，在测量间隔点和附加间隔点，根据步骤2建立的直线度偏差连续函数计算微进给补偿装置在当前位置的第一伸出量，第一伸出量δs_j＝预伸出量α‑当前位置直线度偏差y_j，j＝1,2,…,(N*n‑N+1)，并驱动微进给补偿装置在X方向进行伸缩运动，使微进给补偿装置的伸出量为第一伸出量，在此条件下，控制数控车床沿导轨单向移动w次，在微进给补偿装置的伸出端检测每次各测量间隔点在X方向的补偿后原始偏差数据，根据补偿后原始偏差数据，计算得到每次检测各测量间隔点的补偿后直线度偏差值，再根据每次的测量结果取平均，计算得到导轨在X方向的补偿后直线度偏差h_i，w是正整数；步骤6，判断各坐标点重复性，若重复性指标达到误差阈值以上，则进入步骤7，若重复性指标未达到误差阈值以上，则结束操作；重复性指标为w次测量补偿后直线度偏差值符号保持不变的坐标点的数量与所有坐标点数量的比；步骤7，将h_i与y_i相加，得到各测量间隔点直线度偏差修正值k_i；步骤8，获取待加工轴类零件，所述待加工轴类零件的加工余量小于微进给补偿装置行程；步骤9，根据k_i，拟合样条函数，建立直线度偏差修正连续函数；步骤10，控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，预伸出量为α；将加工刀具安装在微进给补偿装置伸出端，将待加工轴类零件安装在加工位置，读取数控车床导轨实时位置，在测量间隔点和附加间隔点，根据步骤9建立的直线度偏差修正连续函数计算微进给补偿装置在当前位置的第二伸出量δm_j，第二伸出量δm_j＝预伸出量α‑当前位置直线度偏差修正值k_j，并驱动微进给补偿装置在X方向进行伸缩运动，使微进给补偿装置的伸出量为第二伸出量,在此条件下，在微进给补偿装置的伸出端检测轴类零件一条水平母线上各测量间隔点的零件直线度偏差l_i；步骤11，检测一个测量间隔点处轴类零件的截面直径，得到该测量间隔点处直径单边余量a；步骤12，将各测量间隔点直线度偏差修正值k_i和零件直线度偏差l_i进行累加，得到在各测量间隔点直线度偏差修正终值c_i，c_i＝(k_i‑b)+(l_i‑e)，其中b和e分别为步骤11中所述的测量间隔点处的直线度偏差修正值和轴类零件直线度偏差；步骤13，根据c_i，拟合样条函数，计算直线度偏差修正终值连续函数；步骤14，控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，伸出量等于步骤11测得的单边余量a，读取数控车床导轨实时位置，在测量间隔点和附加间隔点位置，根据直线度偏差修正终值连续函数计算微进给补偿装置在当前位置的第三伸出量δu_j，第三伸出量δu_j＝a‑当前位置直线度偏差修正终值c_j，驱动微进给补偿装置在X方向进行伸缩运动，使微进给补偿装置的伸出量为第三伸出量，控制数控车床沿导轨单向移动，利用微进给补偿装置上的加工刀具对待加工轴类零件进行加工。