在研究鉆尖數控刃磨理論，設計鉆尖數控刃磨機床時，除考慮從運動關系上能夠磨出正確形態的鉆尖外，還應重視各種誤差因素對鉆尖刃磨結果的影響。刃磨質量低的刃磨設備不僅磨出的鉆頭達不到要求，而且浪費人力、財力和原材料。但是無針對性地提高刃磨設備的精度，既不合理，又不現實。鉆尖數控刃磨工藝系統中，每個環節的誤差對*終刃磨質量的影響程度是不同的。本文分析系統中影響刃磨精度的各種誤差因素，特別是確定主要影響因素，為合理提高鉆尖的刃磨精度提供參考。

 

　　1影響刃磨精度的因素分析鉆尖數控刃磨的機械加工工藝系統，由硬件和軟件組成。硬件包括控制驅動部分和機械部分：控制驅動部分是指微機及控制接口電路、步進電動機及位置檢測元件等；機械部分則包括機床、砂輪、夾頭和鉆頭等。軟件包括工藝方案、計算程序和控制程序等。在工藝系統中可能影響刃磨精度的誤差及其來源。

 

　　機床運動的控制脈沖信號來自微機及控制接口電路，只要接口電路設計合理，產生脈沖信號誤差的可能性比較小。一旦出現，則是故障，且具有破壞性，它影響加工的穩定性，不屬于刃磨精度問題。

 

　　步進電動機是機床運動的動力源，它的步距精度和運行中的失步，直接影響各數控軸的運動精度和定位精度，必須加以控制。可以通過選擇高精度大功率步進電動機或細分步距的辦法，也可以選用閉環和半閉環控制。

 

　　位置檢測元件在刃磨中主要用于初始零點定位，它的檢測誤差會直接影響坐標軸的零點定位精度。機床作為刃磨的主體，是加工誤差的主要來源。各坐標軸的零點定位誤差、定位誤差和運動累積誤差，機床制造時的形位誤差，機床加工中的熱變形及剛性都會影響刃磨精度。因為砂輪直接與鉆尖接觸，所以砂輪的磨損以1∶1的比例影響磨削精度。

 

　　夾頭是工件的重要定位元件，它對刃磨精度的影響主要為：夾頭本身制造誤差，工件在夾頭的定位誤差，夾頭在工件頭架上的定位誤差等。夾頭本身的制造誤差可通過其加工精度來減小；關鍵是定位誤差，數控系列刃磨機采用的是彈性自動定心夾頭，工件在夾頭上的定位誤差是一個常規問題，本文不作分析。

 

　　夾頭在工件頭架上的定位形式如所示，配合間隙，會引起鉆尖位置徑向偏差，即= 2 1+ l s l t（1）式中l s??鉆頭伸出長度l t??頭架導向長度磨后鉆尖型面產生幾何偏心。這種鉆頭在使用中會產生徑向振擺而加大孔徑，所以應適當減小間隙和鉆頭伸出長度l s，加大導向長度l t。

 

　　鉆頭本身的原始誤差和剛性也會影響刃磨精度。如已經彎曲的鉆頭，刃磨后的對稱度偏差就很大，因此刃磨前需對鉆頭進行篩選，剔除不合格鉆頭。在裝夾鉆頭時，應盡可能減小鉆頭伸出長度，以保證刃磨時鉆頭有足夠剛性。

 

　　鉆尖數控刃磨屬一次安裝，工藝方案主要體現在軟件控制程序中。計算過程產生的計算誤差和控制中插補誤差對刃磨精度有影響，因此必須減少近似性計算，選擇合適的插補方法，以減少由此帶來的原理性誤差。綜上所述，在諸多的誤差因素中，尤以機床誤差對刃磨精度的影響*大。

 

　　2數控軸定位誤差對刃磨精度的影響機床各數控軸的定位誤差對磨后鉆尖結構參數精度的影響程度，將因刃磨原理和機床結構的不同而不同。由于存在誤差敏感方向，同一臺機床的不同坐標軸的影響程度也不同。為了能從誤差和精度的角度對數控系列刃磨機的刃磨原理和機床結構的合理性充分認識，以及借此指導今后的刃磨機設計，有必要對機床定位誤差的傳遞規律進行分析研究。

 

　　以六自由度（六數控軸）的鉆尖刃磨機為例。六自由度的鉆尖刃磨機有6個坐標軸（數控軸） ，在刃磨錐面鉆尖時， C1軸起調整角向位置和刃磨分度作用， C2軸用于錐面成形運動， C3軸用于調整半錐角0及錐軸傾斜角# 0，X、Y軸用于調整水平面內鉆尖相對砂輪的位置以及完成進給運動， Z軸用于在垂直平面內鉆尖相對于砂輪位置的調整。刃磨的過程實際為6個坐標軸的運動合成。為便于比較，選該機刃磨錐面鉆尖，且以各坐標軸定位誤差對磨后結構參數主刃鋒角和圓周后角f c的影響為例，進行分析。

 

　　2. 1錐面鉆尖刃磨參數分析如所示，建立坐標系O 1 XYZ，坐標原點O 1在鉆芯尖上；選擇矢量坐標系Oij k，坐標原點O為鉆頭軸線與錐軸在面Oik上投影的交點。兩坐標系的Z軸、k軸與鉆頭軸線重合。O 2為錐軸與j軸的交點。圓錐頂點為P.0為錐頂角的半角，決定了圓錐的大小。C X和C Y表示錐頂點P的i、j坐標值的絕對值，決定了鉆尖在錐面上的位置。0為鉆頭軸線和砂輪面在Oik面上的交角，決定了鉆頭軸線相對錐軸的位置。0、C C、C Y、0等4個刃磨參數決定了所磨鉆尖后刀面的形狀。普通麻花鉆的刃溝是一螺旋面，在鉆尖軋制或磨溝時就已成形，不受鉆尖后刀面刃磨方法的影響。

 

　　但是它的一部分與后刀面相交形成主切削刃，這一部分為前刀面。如所示，選擇矢量坐標系Oij k，坐標原點選在離鉆尖p 0處， A B段即為前刀面與后刀面相交形成的主切削刃。改變p 0值時，會影響前刀面在坐標系Oij k中的初始位置，從而導致主切削刃位置的變化。可見，前刀面影響主切削刃形狀。令%= B- p 0，因此確定%為另一刃磨參數。至此，得到了鉆尖的5個刃磨參數，即： C X、C Y、0、0、%.2. 2C1軸的定位誤差C1 C1軸無論是起調整角向位置作用，還是分度作用，它產生的C1都是通過影響刃磨參數%來間接影響和f c的。C1與%的誤差%的關系為% = r 0 tanC1（ 2）式中r 0??鉆芯半徑表示了定位誤差C1與鉆尖結構參數、f c的誤差、f c的關系曲線（刃磨參數為： C X = 50，C Y = 3，0 = 14°，0 = 60°，%= 0）。

 

　　從中可以看出，隨著C1的增加（從鉆尖尾部看，逆時針） ，主刃鋒角和圓周后角誤差比例向負向增大。后角誤差比主刃鋒角誤差大。它們的關系為= - 1 150C1f c = - 1 80C1（3）從式（3）中可以看出誤差傳遞系數遠小于1，因此C1軸方向對于、f c屬于誤差非敏感方向。2. 3C2軸的定位誤差C2軸用于錐面成形運動，它所引起的誤差C2對錐面鉆尖的結構參數基本不會產生影響。2. 4C3軸的定位誤差C3 C3軸用于調整半錐角0及錐軸傾斜角# 0。C3軸產生的定位誤差會對5個刃磨參數中的4個產生影響，即： C X、0、0和%，使它們產生C XC3與鉆尖結構參數、f c的誤差、f c的關系曲線。從圖中可以看出，隨著C3的增大，誤差、f c比例增大，而且C3對后角誤差影響大，C3 = 0. 5°時，f c達2. 5°。它們的關系式為= 1. 67 C3f c = 5 C3（ 5）同樣道理， C3軸用于調整錐軸傾斜角# 0時，C3與鉆尖結構參數、f c的誤差、f c的關系為= 1. 33 C3f c = 4. 5 C3（ 6）它們的誤差傳遞系數都大于1，尤其對于f c來說，誤差放大倍數高達5倍。因此應嚴格控制使C3軸產生誤差的因素。

 

　　2. 5X軸的定位誤差X X軸產生的定位誤差會導致刃磨參數C X、%出現誤差C X和%，如所示。X與它們關系為C X = cos（0 - 0）sin 0 sin 0 - 1 X = X tan 0（ 7）為X與鉆尖結構參數、f c的誤差、f c的關系曲線。從圖中可以看出，隨著X的增大，誤差、f c也成比例增大，它們的關系為它們的誤差傳遞系數比C2、C3軸的小，均小于1，但比C1大得多。

 

　　2. 6Y軸的定位誤差Y軸產生的定位誤差會導致刃磨參數C X、%出現誤差C X和%，如所示，Y與它們的關系為C X = sin（0 - 0）sin 0 sin 0Y = Y（ 9）f c的誤差、f c的關系曲線，從圖中可以看出，隨著Y的增大，、f c成比例增大，但f c增大的比例小，它們的關系為= 0. 8 Yf c = 0. 25 Y（ 10）與X軸的定位誤差影響相反，Y對影響大，誤差傳遞系數也大。

 

　　2. 7Z軸的定位Z如所示， Z軸方向產生Z的偏差，引起的砂輪徑向鉆尖相對砂輪位置的變動量p r。Z與p r的關系為pr = Z sinZ R S（ 11）式中R S??砂輪半徑由于砂輪半徑很大（ R S = 150 mm） ， sinZ R S很小，所以pr很小。因此沿軸方向產生的誤差對錐面鉆尖刃磨精度的影響很小。這個方向為誤差非敏感方向。

 

　　3結束語從刃磨錐面鉆尖時的誤差傳遞規律來看， 6個數控軸定位誤差對刃磨精度的影響程度從大到小的排序是： C3軸、Y軸、X軸、C1軸、Z軸和C2軸。C3軸是該機床刃磨精度的*薄弱環節，在機床設計時，應盡量減小它的定位誤差傳遞系數，以確保鉆尖刃磨精度。