電子課件-《磨工工藝與技能訓練(第二版)》-A02-1268-第四章

1、第四單元 圓錐面磨削課題一圓錐基礎知識課題二圓錐面磨削課題三精度檢驗及誤差分析課題一圓錐基礎知識一、圓錐面的應用及特點在機床和工具中，有許多使用圓錐面配合的場合， 如磨床頭架主軸孔和尾座錐孔與頂尖的配合、磨床砂輪架主軸與砂輪法蘭盤的配合、車床尾座錐孔與麻花鉆錐柄的配合等，如圖4-1所示。圓錐面用途廣泛的原因如下：一、圓錐面的應用及特點圖4-1圓錐面零件配合實例一、圓錐面的應用及特點1圓錐面配合同軸度較高，并能做到無間隙配合。2裝拆方便， 多次裝拆仍能保證精確的定心精度。3當圓錐角較?。ㄔ?以下）時可傳遞很大的轉矩。磨削圓錐面時除了對尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求外，還有對角度或錐度的精度

2、要求。要求較高的圓錐面的精度以接觸面的大小來評定。二、圓錐各部分的名稱及尺寸計算圖4-2圓錐表面的形成圖 4-3圓錐各部分的名稱二、圓錐各部分的名稱及尺寸計算2圓錐的尺寸計算圓錐半角/2是圓錐素線與軸線之間的夾角。二、圓錐各部分的名稱及尺寸計算二、圓錐各部分的名稱及尺寸計算三、圓錐的分類及應用1標準圓錐常用的標準圓錐有莫氏圓錐和米制圓錐兩種。（1）莫氏圓錐莫氏圓錐是機械制造業(yè)尤其是機床業(yè)中應用最為廣泛的一種。如磨床頭架、主軸孔、車床主軸孔、頂尖、鉆頭柄、鉸刀柄等都是采用莫氏圓錐。莫氏圓錐分成7個號碼， 即0、1、2、3、4、5、6。莫氏圓錐是從英制換算過來的， 當號數(shù)不同時，其錐度和圓錐角等各

3、部分尺寸都不相同， 見表4-1。此外，莫氏圓錐又分為有舌尾和無舌尾兩種形式，如圖4-5所示。三、圓錐的分類及應用三、圓錐的分類及應用圖4-5莫氏圓錐） 有舌尾圓錐） 無舌尾圓錐三、圓錐的分類及應用（2）米制圓錐米制圓錐按尺寸大小分成7個號碼，即4、6、80、100、120、160和200號。它的號碼是用圓錐的大端直徑表示的， 錐度都一樣，規(guī)定為：C=1:200，圓錐半角/2=12556。2一般用途圓錐除了常用的莫氏圓錐、米制圓錐外，國家標準產(chǎn)品幾何量技術規(guī)范（GPS）圓錐的錐度與錐角系列（GB/T157-2001）中還規(guī)定了一般用途圓錐的錐度與角度， 見表4-2。三、圓錐的分類及應用三、圓錐的

4、分類及應用三、圓錐的分類及應用3特殊用途圓錐特殊用途圓錐是用來制造某些行業(yè)中有關機器設備的圓錐面配合零部件的。國家標準（GB/T157-2001）中對這類圓錐也有規(guī)定，見表4-3。三、圓錐的分類及應用三、圓錐的分類及應用4專用圓錐除上述三類圓錐外，根據(jù)機械制造中的需要，還有一些錐度被列為專用圓錐。如1:16、3:20、7:24等，主要用于錐螺紋、鏜床主軸和工具配合等圓錐面。返回課題二圓錐面磨削一、外圓錐面磨削方法外圓錐面一般在外圓磨床或萬能外圓磨床上磨削，根據(jù)工件形狀和錐（角）度大小，可以采用以下三種方法磨削。1轉動工作臺磨外圓錐面磨削時，一般采用縱磨法，也可采用綜合磨削法。在回轉工作臺時，首

5、先了解工作臺右端標尺上的刻度的含義。通常刻度有兩種表示方法，刻度的右邊為錐度，左邊為角度，如圖4-7所示。在頂尖距為1m的外圓磨床上，工作臺最大回轉角度，逆時針一般為69，順時針為3。因此用這種方法只能磨削圓錐角小于1218的外圓錐。一、外圓錐面磨削方法圖4-6轉動工作臺磨外圓錐面圖4-7工作臺圓錐刻度標尺一、外圓錐面磨削方法用轉動工作臺磨外圓錐面，機床調(diào)整方便，工件裝夾簡單，精度容易控制，質量較好。因此，除了工件圓錐角過大，受工作臺轉動角度限制外，一般都采用這種方法。（1）操作方法和步驟1）工件安裝。工件安裝在兩頂尖之間（或用三爪自定心卡盤裝夾），裝夾時應使工件圓錐的大端靠近磨床頭架方向，

6、并注意中心孔的清理和潤滑。2）確定工作臺轉動角度。3）轉動工作臺。用扳手將上下工作臺之間的螺釘松開，轉動調(diào)整螺桿，將上工作臺相對下工作臺逆時針轉至需要的圓錐半角/2，當刻線與基準零線對齊后將鎖緊螺釘鎖緊。一、外圓錐面磨削方法4）試磨外圓錐面。外圓錐面試磨后，用套規(guī)檢查錐度是否正確。方法是：在工件表面順著圓錐素線方向（全長上） 均勻涂上三條（三等分分布）顯示劑，將工件放入套規(guī)中，使錐面相互貼合，用手緊握工件在30范圍內(nèi)轉動一次，取出工件觀察顯示劑被摩擦后的痕跡。如果工件大端顯示劑被擦去痕跡深，小端痕跡淺，或者沒有被擦去，說明圓錐工件的角度大于圖樣要求；反之，工件小端顯示劑被擦去痕跡深，大端痕跡淺

7、，說明工件的角度小于圖樣要求；如果工件整個測量面均有顯示劑被擦去的痕跡，而且深淺基本一致，說明圓錐面的角度符合圖樣要求。根據(jù)擦痕情況判斷圓錐角大小，確定上工作臺調(diào)整的方向和調(diào)整量，然后再試磨，直到圓錐角度找正為止。一、外圓錐面磨削方法2轉動頭架磨外圓錐面當工件的圓錐半角超過上工作臺所能回轉的角度時， 可采用轉動頭架的方法來磨削外圓錐面。磨削時把工件裝夾在頭架卡盤中，根據(jù)工件圓錐半角/2，將頭架逆時針轉過同樣大小的角度/2 ，然后進行磨削。一、外圓錐面磨削方法（1）操作方法和步驟1）工件安裝。工件裝夾在頭架卡盤中（或頭架主軸內(nèi)）， 用百分表校正，使工件的旋轉中心與主軸旋轉中心一致。2）確定頭架轉

8、動角度。根據(jù)工件圖樣選擇相應的公式計算出圓錐半角/2 ，圓錐半角/2即是頭架的轉動角度。3）轉動頭架。松開頭架底座與工作臺間的鎖緊螺釘， 根據(jù)工件圓錐半角/2 ，將頭架逆時針轉過同樣大小的角度/2（見圖4-8a），角度值可從頭架下面底座刻度盤上確定。但是，頭架刻度并不很準確，必須經(jīng)過試磨后再進行調(diào)整。當刻線與基準零線對齊后將鎖緊螺釘鎖緊。一、外圓錐面磨削方法圖4-8轉動頭架磨外圓錐面） 轉動頭架磨外圓錐面） 磨伸出較長的外圓錐面一、外圓錐面磨削方法4）試磨外圓錐面。移動工作臺，使工件進入磨削區(qū)， 并根據(jù)圓錐面長短調(diào)整好行程距離，緊固擋鐵。試磨工件， 磨出即可。用套規(guī)檢查錐度是否正確，如果不正確

9、，則調(diào)整頭架轉動的角度。除了利用頭架調(diào)整外，也可以用工作臺配合進行微調(diào)，比頭架調(diào)整更為方便。這種方法適用于錐度較大、長度較短的工件。一、外圓錐面磨削方法5）粗磨外圓錐面。粗修砂輪，粗磨外圓錐面，留精磨余量。6）精磨外圓錐面。精修砂輪，精磨外圓錐面，使工件符合圖樣要求。（2）轉動頭架磨外圓錐面的特點1）角度調(diào)整范圍較大，應用較廣，適合磨削錐度較大而長度較短的工件。2）可采用縱向磨削，工件表面粗糙度值減小，加工質量較好。3）工件在卡盤上裝夾時，應將工件找正后才能磨削。一、外圓錐面磨削方法3）工件在卡盤上裝夾時，應將工件找正后才能磨削。3轉動砂輪架磨外圓錐面（1）轉動砂輪架磨外圓錐面的加工范圍轉動砂

10、輪架磨外圓錐面主要用于磨削錐度較大而長度較長的工件。因為工件的錐度較大，超過工作臺回轉范圍， 所以無法用轉動工作臺的方法來磨削；又因為工件較長， 也不能用轉動頭架的方法來磨削，只能用轉動砂輪架的方法來磨削，如圖4-9所示。一、外圓錐面磨削方法圖4-9轉動砂輪架磨外圓錐面一、外圓錐面磨削方法（2）操作方法這種方法砂輪架轉過的角度應等于工件的圓錐半角 /2。磨削時注意工作臺不能作縱向進給，只能用砂輪的橫向進給來進行磨削。因此工件的圓錐素線長度應小于砂輪的寬度，否則只能用分段接刀的方法進行磨削，這是比較困難的。其次，修整砂輪時，必須將砂輪架轉回零位，調(diào)整機床比較麻煩。另外，由于工作臺不能縱向運動，不

11、易提高工件精度和降低表面粗糙度值，因此一般情況下很少采用。（3）轉動砂輪架磨外圓錐面的特點1）機床調(diào)整較麻煩，生產(chǎn)效率較低。2）磨削時只能做橫向進給，不能做縱向移動，工件加工質量差。二、內(nèi)圓錐面磨削方法1轉動工作臺磨圓錐孔在萬能外圓磨床上磨圓錐孔的方法，如圖4-10所示。磨削時，將工作臺轉過一個與工件圓錐半角/2相同的角度， 并使工作臺帶動工件做縱向往復運動，砂輪做橫向進給。這種方法由于受工作臺轉動角度的限制，因此，僅限于磨削圓錐角小于18、長度較長的內(nèi)圓錐。例如磨削各種機床主軸、尾座套筒的內(nèi)圓錐等。二、內(nèi)圓錐面磨削方法（1）操作方法和步驟1）工件的裝夾用三爪卡盤或四爪卡盤夾持工件，并進行找正

12、。找正外圓徑向圓跳動量，誤差不大于0.005mm；找正內(nèi)圓磨具砂輪主軸軸線與工件回轉軸線等高度，誤差不大于0.02mm。長度較長的工件，通常采用一端用卡盤夾緊，另一端用閉式中心架支撐的方式裝夾。二、內(nèi)圓錐面磨削方法2）選擇砂輪根據(jù)工件圓錐孔小端直徑和孔的長度選擇合適的砂輪和接長軸，并裝到機床上緊固。圓錐孔磨削時，砂輪直徑的選擇原則：磨削圓錐孔時，砂輪直徑應小于圓錐孔的最小直徑，一般只要砂輪經(jīng)過修整后能進入圓錐孔小端，并有23mm退刀距離即可。如果砂輪直徑過小，會降低砂輪線速度， 影響磨削效率和砂輪使用壽命。接長軸的選擇與內(nèi)圓磨削相同。3）確定工作臺轉動角度根據(jù)工件圖樣選擇相應的公式計算出圓錐半

13、角/2 ，圓錐半角/2即是上工作臺應轉動的角度。二、內(nèi)圓錐面磨削方法4）轉動工作臺根據(jù)工件圓錐半角 /2的大小，將上工作臺相對下工作臺順時針轉過同樣大小的 /2角度；調(diào)整工作臺行程擋鐵的位置。5）試磨圓錐孔在圓錐孔兩端對刀試磨，根據(jù)誤差值調(diào)整機床工作臺； 采用縱向磨削法磨圓錐孔，使內(nèi)圓錐面磨出2/3以上，然后進行角度檢驗，根據(jù)檢驗結果確定工作臺的角度調(diào)整。確定圓錐角度的方法與轉動工作臺磨外圓錐面基本相同。二、內(nèi)圓錐面磨削方法6）粗磨圓錐孔粗修砂輪，粗磨圓錐孔，留精磨余量。7）精磨圓錐孔精修砂輪，精磨圓錐孔，使工件符合圖樣要求。二、內(nèi)圓錐面磨削方法（2）轉動工作臺磨圓錐孔的注意事項1）在磨削圓錐

14、孔時，要先將上工作臺轉到相應的角度位置，然后再調(diào)整擋鐵距離，不能顛倒。因為，隨著上工作臺角度位置的偏移，砂輪在工件孔內(nèi)的磨削位置也會產(chǎn)生偏移，使砂輪端面碰撞工件內(nèi)端面或磨削時不能清根。2）在找正錐度對刀時，要先從圓錐孔大端處切入，然后再在小端處對刀，這樣可避免砂輪端面碰撞圓錐孔小端孔壁。3）在磨削圓錐孔時，磨床頭架不能偏離工作臺中心太遠， 特別是磨錐角較大的工件時尤其應注意，否則會產(chǎn)生砂輪架退不出去或搖不進來，使磨削無法正常進行。二、內(nèi)圓錐面磨削方法2轉動頭架磨圓錐孔磨削時，將頭架轉過一個與工件圓錐半角/2相同的角度， 使工作臺做縱向往復運動，砂輪做微量橫向進給，如圖4-11所示。這種方法可以

15、在內(nèi)圓磨床上磨削各種錐度的內(nèi)圓錐以及在萬能外圓磨床上磨削錐度較大的內(nèi)圓錐。由于采用縱向磨削，能使工件獲得較高的精度及較小的表面粗糙度值。因此，一般長度較短、錐度較大的工件都采用這種磨削方法。有的工件兩端有左右對稱的內(nèi)圓錐且精度較高，磨削時，先把外端內(nèi)圓錐磨正確，不變動頭架的角度，將內(nèi)圓砂輪搖向對面，再磨里面一個內(nèi)圓錐，如圖4-12所示。采用這種方法，工件不需卸下，能保證兩對稱內(nèi)圓錐的錐度相等，保證極小的同軸度誤差。二、內(nèi)圓錐面磨削方法圖4-11轉動頭架磨圓錐孔圖 4-12磨削左右對稱內(nèi)圓錐的方法三、技能訓練1外圓錐面磨削（1）圖樣和技術要求分析圖4-13量棒三、技能訓練（2）選擇設備（3）選擇

16、砂輪（4）磨削方法（5）磨削用量三、技能訓練三、技能訓練三、技能訓練（8）注意事項1）精磨時應檢查中心孔質量。2）莫氏NO.5圓錐一般磨至尺寸的上極限偏差，以便在工件圓跳動超差時加以修正。三、技能訓練2錐套（1）圖樣和技術要求分析（2）選擇設備（3）選擇砂輪三、技能訓練（4）磨削方法零件的加工工藝為車削、熱處理、磨削。內(nèi)、外圓錐面精度要求較高，均分粗、精磨削。（5）磨削用量（內(nèi)圓）1）砂輪圓周速度砂輪圓周速度一般為30m/s。三、技能訓練三、技能訓練圖4-15專用夾具1-心軸2-螺母三、技能訓練（7）工件磨削步驟1）研磨中心孔。2）調(diào)整機床。用轉動工作臺法磨外圓錐，找正工作臺角度， 粗磨外圓錐

17、莫氏NO.4，留精磨余量。3）翻下內(nèi)圓磨具至工作位置。4）選擇合適的砂輪接長軸。5）工件用四爪單動卡盤與中心架裝夾，校正外圓錐面徑向圓跳動誤差在0.005mm以內(nèi)。6）找正工作臺角度，粗磨內(nèi)圓錐莫氏NO.3，留精磨余量。三、技能訓練7）精磨內(nèi)圓錐莫氏NO.3至圖樣要求。8）翻上內(nèi)圓磨具。9）工件用圓錐心軸裝夾，精磨外圓錐莫氏NO.4至圖樣要求。三、技能訓練（8） 注意事項1）工件的中心孔需研磨。2）粗磨外圓錐時，需注意其圓度公差以滿足磨內(nèi)圓錐的精度要求。3）磨內(nèi)圓錐時，需注意排屑和冷卻。4）正確選擇內(nèi)圓砂輪的直徑和接長軸，應減小接長軸的彎曲變形。5）磨內(nèi)圓錐時需注意正確調(diào)整砂輪在錐孔小端處的位

18、置， 防止發(fā)生碰撞。6）使用心軸時應擦凈心軸表面，減小定位誤差。7）精確調(diào)整工作臺的角度。三、技能訓練3磨銑床刀桿（1）圖樣和技術要求分析三、技能訓練（6）工件磨削步驟1）研磨中心孔。2）磨工件。找正工作臺，使工件圓柱度誤差在0.005mm 以內(nèi)。三、技能訓練圖4-16銑床刀桿三、技能訓練返回課題三精度檢驗及誤差分析一、錐度（或角度） 的檢驗1用圓錐量規(guī)檢驗用圓錐量規(guī)檢驗又叫涂色法檢驗，最常用的量具是圓錐套規(guī)和圓錐塞規(guī)（見圖4-17），主要用于檢驗標準內(nèi)圓錐和外圓錐的錐度，如莫氏錐度和其他標準錐度。一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-17圓錐量規(guī)） 圓錐套規(guī)） 圓錐塞規(guī)一、錐度（或角度） 的檢驗2

19、用角度樣板檢驗在成批和大量生產(chǎn)圓錐角度要求不高的工件時，可根據(jù)圓錐半角的大小制成專用的角度樣板來測量工件。一、錐度（或角度） 的檢驗3用萬能角度尺檢驗萬能角度尺的結構如圖4-19所示，它可以測量0320范圍內(nèi)的任何角度。一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-19萬能角度尺1-尺身2-角尺3-游標4-制動器5-基尺6-直尺7-卡塊8-螺母9-小齒輪10-扇形齒輪一、錐度（或角度） 的檢驗萬能角度尺由尺身1、基尺5、游標3、角尺2、直尺6、卡塊7和制動器4等組成?；?可帶著尺身1沿著游標3轉動， 轉到所需角度時，可用制動器4鎖緊?？▔K7可將角尺2和直尺6固定在所需的位置上。測量時，可轉動背后的螺母8，

20、 通過小齒輪9帶動扇形齒輪10，使基尺5改變角度。用萬能角度尺測量工件的方法如圖4-20所示。一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-20用萬能角度尺測量工件的方法一、錐度（或角度） 的檢驗4用正弦規(guī)檢驗正弦規(guī)是利用三角形中的正弦關系來計算、測量角度的一種精密量具，主要用于檢驗外圓錐面，在制造有圓錐的工件中使用比較普遍。正弦規(guī)結構簡單，如圖4-21所示，它由后擋板1、側擋板2、兩個精密圓柱3及工作臺4等組成。根據(jù)兩圓柱中心距L和工作臺平面寬度B制成寬型和窄型兩種正弦規(guī)，具體規(guī)格可見表4-4。正弦規(guī)的兩個圓柱的中心距有很高的精度。如L=100mm的寬型正弦規(guī)，其偏差為0.003mm；同時，工作臺的平面度

21、誤差以及兩個圓柱之間的等高度誤差都極小，因此可以用于精密測量。一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-21正弦規(guī)1-后擋板2-側擋板3-精密圓柱4-工作臺一、錐度（或角度） 的檢驗一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-22所示為在正弦規(guī)上用千分表測量圓錐塞規(guī)錐度。如果千分表在a點和b點兩處的讀數(shù)相同，則表示塞規(guī)錐度正確；如果兩處的讀數(shù)不同，則說明塞規(guī)錐度有誤差。當a點高于b點時表明塞規(guī)圓錐角大，若b點高于a點則表明塞規(guī)圓錐角小。使用正弦規(guī)測量的計算舉例如下。一、錐度（或角度） 的檢驗圖4-22在正弦規(guī)上用千分表測量圓錐塞規(guī)錐度一、錐度（或角度） 的檢驗一、錐度（或角度） 的檢驗一、錐度（或角度） 的檢驗一、

22、錐度（或角度） 的檢驗二、圓錐尺寸的確認在磨削圓錐時，除了要有正確的錐度（角）以外，還必須控制錐面的大端或小端直徑尺寸，即通過對內(nèi)外圓錐面的直接或間接測量，進行圓錐尺寸的確認。錐度量規(guī)就是圖4-17所示的圓錐量規(guī)，它除了有精確的圓錐形表面外，在圓錐塞規(guī)的錐面大端處有兩圈刻線，如圖4-17b所示；在圓錐套規(guī)的小端處有一個臺階，如圖4-17a所示。這些刻線和臺階就是檢驗工件圓錐大端和小端直徑的公差范圍。用圓錐塞規(guī)檢驗錐孔時，如果大端處的兩條刻線都進入錐孔的大端，就表明錐孔大了；如果兩條刻線都未進入錐孔的大端，則表明錐孔小了；如果工件錐孔大端在圓錐塞規(guī)大端兩條刻線之間， 則確認錐孔尺寸符合要求，如圖

23、4-23a所示。二、圓錐尺寸的確認用圓錐套規(guī)檢驗外錐體的方法與圓錐塞規(guī)相同，只是圓錐套規(guī)控制的是工件外錐體小端直徑公差，由套規(guī)小端的臺階來測量。測量時工件外錐體小端直徑應在套規(guī)臺階之間，才確認為合格，如圖4-23b所示。用上述方法檢驗，若大端或小端尚未達到尺寸要求時，必須要再進給磨削。圓錐的大、小端直徑用一般通用量具很難測量正確，用量規(guī)測量也只能量出工件端面到量規(guī)臺階中間平面的距離a（見圖4-24）。要確定磨去多少余量才能使大、小端尺寸合格，可按下式計算：二、圓錐尺寸的確認圖4-23用錐度量規(guī)測量） 測量錐孔） 測量外錐體圖4-24圓錐尺寸余量確定） 確定錐孔余量） 確定外錐體余量二、圓錐尺寸的確認三、磨削產(chǎn)生廢品的原因及預防