第四單元 圓錐面的車(chē)削

第四單元圓錐面的車(chē)削課題一車(chē)外圓錐面課題二車(chē)內(nèi)圓錐面和圓錐配合件課題一車(chē)外圓錐面一、圓錐的概念及尺寸計(jì)算1.圓錐面和圓錐

圓錐面是指由與軸線成一定角度且一端相交于軸線的一條直線段AB（母線）繞該軸線旋轉(zhuǎn)一周所形成的表面。由圓錐面和一定的軸向尺寸、徑向尺寸所限定的幾何體稱(chēng)為圓錐，如圖4-1a所示。如截去尖端，即成截錐體，如圖4-1b所示。2.圓錐的基本參數(shù)和計(jì)算公式

圓錐分為外圓錐和內(nèi)圓錐兩種，如圖4-2所示。

圓錐的基本參數(shù)（見(jiàn)圖4-3）包括以下幾種：

二、標(biāo)準(zhǔn)工具圓錐

為了制造和使用方便，降低生產(chǎn)成本，機(jī)床、工具和刀具上的圓錐已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，即圓錐的各部分尺寸可按照規(guī)定的幾個(gè)號(hào)碼來(lái)制造。使用時(shí)，只要號(hào)碼相同，即能互換。標(biāo)準(zhǔn)工具圓錐已在國(guó)際上通用，不論哪個(gè)國(guó)家生產(chǎn)的機(jī)床或工具，只要符合標(biāo)準(zhǔn)都具有互換性。常用標(biāo)準(zhǔn)工具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(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種，如車(chē)床上的主軸錐孔、頂尖錐柄、麻花鉆錐柄和鉸刀錐柄等都是莫氏圓錐。莫氏圓錐有0~6號(hào)共七種號(hào)碼，其中最小的是0號(hào)（MorseNo.0），最大的是6號(hào)（MorseNo.6）。莫氏圓錐號(hào)碼不同，其線性尺寸和圓錐半角均不相同，車(chē)削莫氏圓錐時(shí)小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)角度見(jiàn)表4-1。2.米制圓錐米制圓錐有七個(gè)號(hào)碼，即4號(hào)、6號(hào)、80號(hào)、100號(hào)、120號(hào)、160號(hào)和200號(hào)。米制圓錐的號(hào)碼是指圓錐的大端直徑，其錐度固定不變，即C=1∶20，例如，100號(hào)米制圓錐的最大圓錐直徑D=100mm，錐度C=1∶20。米制圓錐的優(yōu)點(diǎn)是錐度不變。三、外圓錐的檢測(cè)

圓錐角度的檢測(cè)方法有很多種，針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)圓錐或錐角較大的圓錐，通常用以下幾種方法進(jìn)行檢測(cè):1.角度或錐度的檢測(cè)（1）用游標(biāo)萬(wàn)能角度尺檢測(cè)將游標(biāo)萬(wàn)能角度尺調(diào)整到要測(cè)的角度，基尺通過(guò)工件中心靠在工件端面上，直尺靠在圓錐面素線上，用透光法進(jìn)行檢測(cè)，如圖4-4所示。

（3）用角度樣板檢測(cè)

角度樣板屬于專(zhuān)用量具。在成批和大量生產(chǎn)時(shí)，為減少輔助時(shí)間，可直接將設(shè)定好圓錐角的樣板放置于工件上，通過(guò)透光檢查圓錐角合格與否，如圖4-6所示。這種方法精度較低，且不能測(cè)得實(shí)際的角度值。

（4）用圓錐環(huán)規(guī)檢測(cè)

將圓錐環(huán)規(guī)輕輕地套在工件上，用手捏住圓錐環(huán)規(guī)左、右兩端輕輕晃動(dòng)，若大端有間隙，說(shuō)明圓錐角太?。蝗粜《擞虚g隙，說(shuō)明圓錐角大了，如圖4-7所示。此時(shí)可用扳手松開(kāi)小滑板轉(zhuǎn)盤(pán)鎖緊螺母（須防止扳手碰撞轉(zhuǎn)盤(pán)，引起角度變化），按角度調(diào)整方向，用銅棒輕輕敲動(dòng)小滑板，使小滑板微量轉(zhuǎn)動(dòng)，然后擰緊轉(zhuǎn)盤(pán)鎖緊螺母。試車(chē)后再次用圓錐環(huán)規(guī)檢測(cè)，若左、右兩端均不能晃動(dòng)時(shí)，表明圓錐角基本正確。（5）用涂色法檢測(cè)

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓錐或配合精度要求較高的外圓錐工件，可使用圓錐環(huán)規(guī)采用涂色法進(jìn)行檢測(cè)，如圖4-8所示。被檢測(cè)工件外圓錐的表面粗糙度Ra值應(yīng)小于3.2μm，且無(wú)毛刺。檢測(cè)時(shí)要求工件與環(huán)規(guī)表面清潔。具體檢測(cè)步驟見(jiàn)表4-2。2.圓錐尺寸的檢驗(yàn)外圓錐尺寸主要用圓錐環(huán)規(guī)檢驗(yàn)。在圓錐環(huán)規(guī)上，根據(jù)工件的直徑尺寸和公差，在環(huán)規(guī)小端處開(kāi)有軸向距離為m的缺口，表示通端和止端。測(cè)量外圓錐時(shí)，如果錐體的小端平面在缺口之間，說(shuō)明其小端直徑合格；若錐體未能進(jìn)入缺口，說(shuō)明其小端直徑大了；若錐體小端平面超過(guò)了缺口，說(shuō)明其小端直徑小了，如圖4-9所示。四、游標(biāo)萬(wàn)能角度尺1.游標(biāo)萬(wàn)能角度尺的結(jié)構(gòu)游標(biāo)萬(wàn)能角度尺的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示，它可用用于測(cè)量0°~320°范圍內(nèi)的任意角度。測(cè)量時(shí)，基尺帶著主尺沿著游標(biāo)尺轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到所需的角度時(shí)，可以用鎖緊裝置鎖緊?？▔K將直角尺和直尺固定在所需的位置上。測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)背面的捏手，通過(guò)小齒輪帶動(dòng)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使基尺改變角度。

3.游標(biāo)萬(wàn)能角度尺的測(cè)量方法用游標(biāo)萬(wàn)能角度尺測(cè)量圓錐角度時(shí)，應(yīng)根據(jù)角度的大小選擇不同的測(cè)量方法，見(jiàn)表4-3。若將直角尺和直尺都卸下，由基尺和主尺上的扇形板組成的測(cè)量面還可以測(cè)量角度為230°~320°的工件。

在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到一般用途的圓錐和特定用途的圓錐，具體車(chē)削時(shí)小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)角度參見(jiàn)表4-5。

3.轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車(chē)外圓錐的方法

（1）車(chē)刀的裝夾

1）工件的回轉(zhuǎn)中心必須與車(chē)床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。

2）車(chē)刀的刀尖必須嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件的回轉(zhuǎn)中心；否則，車(chē)出的圓錐素線不是直線，而是雙曲線，如圖4-16所示。

3）車(chē)刀的裝夾方法和車(chē)刀刀尖對(duì)準(zhǔn)工件回轉(zhuǎn)中心的方法與車(chē)端面時(shí)裝刀方法相同。

（2）小滑板鑲條的調(diào)整

車(chē)削外圓錐面前，應(yīng)檢查及調(diào)整小滑板導(dǎo)軌與鑲條間的配合間隙。

若配合間隙調(diào)得過(guò)緊，手動(dòng)進(jìn)給費(fèi)力，小滑板移動(dòng)不均勻，在圓錐表面留下停頓痕跡，影響表面質(zhì)量。若配合間隙調(diào)得過(guò)松，則小滑板間隙太大，車(chē)削時(shí)刀紋時(shí)深時(shí)淺，影響表面質(zhì)量和圓錐素線的直線度。配合間隙應(yīng)調(diào)整合適，過(guò)緊或過(guò)松都會(huì)使車(chē)出的錐面表面粗糙度值增大，且圓錐的素線不直。

（3）粗車(chē)外圓錐面

1）按圓錐大端直徑和圓錐面長(zhǎng)度車(chē)成圓柱，然后再車(chē)圓錐面，去除余量①和②。如圖4-17a所示。

2）移動(dòng)中滑板和小滑板，使車(chē)刀刀尖與軸端外圓面輕輕接觸后，小滑板向后退出；中滑板刻度調(diào)至零位，作為粗車(chē)外圓錐面的起始位置，如圖4-17b所示。

3）中滑板按刻度向前進(jìn)，調(diào)整背吃刀量，當(dāng)車(chē)至終端時(shí)，將中滑板退出，小滑板則快速后退復(fù)位，如圖4-17c所示。

4）檢測(cè)圓錐角度。

（4）精車(chē)外圓錐面

小滑板轉(zhuǎn)角調(diào)整準(zhǔn)確后，精車(chē)外圓錐面主要是提高工件的表面質(zhì)量及控制外圓錐面的尺寸精度。因此，精車(chē)外圓錐面時(shí)，車(chē)刀必須鋒利、耐磨，進(jìn)給必須均勻、連續(xù)。其背吃刀量的控制方法有計(jì)算法和移動(dòng)床鞍法，見(jiàn)表4-6。

（5）轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車(chē)外圓錐的特點(diǎn)

1）可以車(chē)削各種角度的內(nèi)、外圓錐，適用范圍廣泛。

2）操作簡(jiǎn)便，能保證一定的車(chē)削精度。

3）由于轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法只能用手動(dòng)進(jìn)給，故勞動(dòng)強(qiáng)度較大，表面質(zhì)量也較難控制；而且車(chē)削錐面的長(zhǎng)度受小滑板行程限制。

轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法主要適用于單件、小批量生產(chǎn)中車(chē)削圓錐半角較大且錐面不長(zhǎng)的工件。

3.偏移尾座的方法先將前、后兩頂尖對(duì)齊（尾座上層和下層零線對(duì)齊），然后根據(jù)計(jì)算所得的尾座偏移量S，采用以下幾種方法偏移尾座上層。

（1）利用尾座刻度偏移

（2）利用中滑板刻度偏移（3）利用百分表偏移

（4）利用錐度量棒或標(biāo)準(zhǔn)樣件偏移技能訓(xùn)練1用轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)外圓錐一、訓(xùn)練任務(wù)車(chē)削如圖4-23所示圓錐堵頭，練習(xí)用轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)外圓錐。二、車(chē)削圓錐堵頭圓錐堵頭車(chē)削工藝圖如圖4-24所示，圓錐堵頭的車(chē)削步驟見(jiàn)表4-7。三、轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)圓錐的注意事項(xiàng)

1.車(chē)刀刀尖必須對(duì)準(zhǔn)工件軸線，避免產(chǎn)生雙曲線誤差。車(chē)刀在中途刃磨后再次裝夾時(shí)，必須重新調(diào)整，使刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件軸線。

2.車(chē)外圓錐前，一般應(yīng)按最大圓錐直徑留余量1mm左右。

3.應(yīng)注意消除小滑板間隙。小滑板不宜過(guò)松，以防圓錐表面車(chē)削痕跡粗細(xì)不一。

4.粗車(chē)時(shí)背吃刀量不宜過(guò)大，應(yīng)先校正錐度，以防將工件車(chē)小而報(bào)廢。一般留精車(chē)余量0.5mm。

四、轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)外圓錐質(zhì)量分析轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車(chē)外圓錐時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題的產(chǎn)生原因和預(yù)防方法見(jiàn)表4-8。技能訓(xùn)練2用偏移尾座法車(chē)外圓錐一、訓(xùn)練任務(wù)車(chē)削如圖4-25所示的圓錐塞規(guī)，練習(xí)用偏移尾座法車(chē)外圓錐面。二、車(chē)削圓錐塞規(guī)圓錐塞規(guī)的車(chē)削步驟見(jiàn)表4-9。三、偏移尾座法車(chē)圓錐的注意事項(xiàng)

1.參考“轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車(chē)圓錐的注意事項(xiàng)”和“兩頂尖裝夾精車(chē)軸類(lèi)零件時(shí)容易產(chǎn)生的問(wèn)題和注意事項(xiàng)”。

2.尾座套筒伸出的長(zhǎng)度不宜超過(guò)套筒總長(zhǎng)的1/2。

3.車(chē)削時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意兩頂尖的松緊程度和前頂尖的磨損情況，以防過(guò)松而使工件飛出傷人。松緊程度應(yīng)適中，以手能轉(zhuǎn)動(dòng)工件為宜。

4.如果是批量生產(chǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制工件總長(zhǎng)和中心孔大小，中心孔大小須保持一致，否則會(huì)產(chǎn)生角度誤差。

四、偏移尾座車(chē)外圓錐質(zhì)量分析偏移尾座車(chē)外圓錐時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題的產(chǎn)生原因和預(yù)防方法見(jiàn)表4-10。課題二車(chē)內(nèi)圓錐面和圓錐配合件一、內(nèi)圓錐面的檢測(cè)方法1.角度或錐度的檢測(cè)內(nèi)圓錐的角度或錐度使用圓錐塞規(guī)（見(jiàn)圖4-26）采用涂色法檢測(cè)。具體檢測(cè)要求與用圓錐環(huán)規(guī)檢測(cè)外圓錐相同，將顯示劑涂在塞規(guī)表面，判斷圓錐角大小的方法剛好相反。若小端顯示劑被擦去，大端未被擦去，說(shuō)明圓錐角大了；反之，若大端顯示劑被擦去，小端未被擦去，則說(shuō)明圓錐角小了。2.圓錐尺寸的檢測(cè)

圓錐尺寸主要用圓錐塞規(guī)檢測(cè)。根據(jù)工件的直徑尺寸和公差在圓錐塞規(guī)大端開(kāi)有軸向距離為m的臺(tái)階（或兩條刻線），分別表示通端與止端。檢測(cè)時(shí)，若錐孔大端平面在兩條刻線之間（或臺(tái)階兩端面之間），說(shuō)明錐孔尺寸合格；若錐孔大端平面超過(guò)止端刻線，說(shuō)明錐孔尺寸大了；若通端、止端兩條刻線都沒(méi)有進(jìn)入錐孔，說(shuō)明錐孔尺寸小了，如圖4-27所示。二、車(chē)內(nèi)圓錐面的方法車(chē)內(nèi)圓錐面（圓錐孔）比車(chē)外圓錐面困難，因?yàn)檐?chē)削時(shí)車(chē)刀在孔內(nèi)切削，不易觀察和測(cè)量。為了便于加工和測(cè)量，裝夾工件時(shí)應(yīng)使錐孔大端直徑的位置在外端（靠近尾座方向），錐孔小端直徑的位置則靠近車(chē)床主軸。在車(chē)床上加工內(nèi)圓錐面的方法主要有轉(zhuǎn)動(dòng)人小滑板法、寬刃刀法和鉸內(nèi)圓錐法。1.轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)內(nèi)圓錐（1）錐孔車(chē)刀的選擇及裝夾錐孔車(chē)刀刀柄尺寸受錐孔小端直徑的限制，為提高刀柄剛度，宜選用圓錐形刀柄，且刀尖應(yīng)與工件回轉(zhuǎn)中心等高，以免出現(xiàn)內(nèi)圓錐面雙曲線誤差，如圖4-28所示。裝夾車(chē)刀時(shí)，應(yīng)使刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件回轉(zhuǎn)中心，刀柄伸出的長(zhǎng)度應(yīng)保證其切削行程，刀柄與工件錐孔間應(yīng)留有一定空隙。車(chē)刀裝夾好后應(yīng)在停車(chē)狀態(tài)沿工件孔全長(zhǎng)試走一遍，檢查是否發(fā)生碰撞。車(chē)刀對(duì)中心的方法與車(chē)端面時(shí)對(duì)中心的方法相同。在工件端面有預(yù)制孔時(shí)，可采用表4-11所列的方法對(duì)中心。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)內(nèi)圓錐的方法 轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車(chē)內(nèi)圓錐的步驟見(jiàn)表4-12。（3）精車(chē)內(nèi)圓錐控制尺寸的方法 精車(chē)內(nèi)圓錐控制尺寸的方法見(jiàn)表4-13。

（2）車(chē)削方法

1）先用內(nèi)孔車(chē)刀粗車(chē)內(nèi)錐面，留精車(chē)余量。

2）換寬刃錐孔車(chē)刀精車(chē)，寬刃刀的切削刃伸入孔內(nèi)長(zhǎng)度大于圓錐長(zhǎng)度，橫向（或縱向）進(jìn)給，低速車(chē)削，如圖4-30所示。

3）車(chē)削時(shí)使用切削液進(jìn)行潤(rùn)滑，可使車(chē)出內(nèi)錐面的表面粗糙度Ra值達(dá)到1.6μm。3.鉸內(nèi)圓錐（1）錐形鉸刀當(dāng)內(nèi)圓錐直徑較小且精度要求較高時(shí)，可用鉸削方法加工內(nèi)圓錐面。用鉸削方法加工的內(nèi)圓錐面精度比車(chē)削加工的高，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6~0.8μm。錐形鉸刀（見(jiàn)圖4-31）分為粗鉸刀和精鉸刀兩種。粗鉸刀槽數(shù)比精鉸刀少，切削刃上開(kāi)有一條右旋螺旋分屑槽，將切削刃分割成若干段短切削刃，使切屑容易排出。精鉸刀直線刀齒的錐度精確，有0.1~0.2mm的棱邊，以保證內(nèi)圓錐質(zhì)量。（2）鉸削方法在車(chē)床上鉸削內(nèi)圓錐面時(shí)，將鉸刀裝夾在尾座套筒的錐孔內(nèi)，鉸削前必須將尾座套筒軸線調(diào)整到與車(chē)床主軸軸線同軸位置；否則，鉸出的錐孔不正確，表面質(zhì)量也不高。

鉸削內(nèi)圓錐面的方法如下：

1）當(dāng)內(nèi)圓錐的孔徑和錐度較大時(shí)，先用直徑比圓錐孔小端直徑小1~1.5mm的麻花鉆鉆底孔，然后粗車(chē)內(nèi)圓錐面，并留0.1~0.2mm的余量，最后用精鉸刀鉸削成形。

2）當(dāng)內(nèi)圓錐的孔徑和錐度較小時(shí)，鉆孔后直接用錐形鉸刀粗鉸錐孔，然后用精鉸刀鉸削成形。

三、車(chē)內(nèi)、外圓錐配合件為保證內(nèi)、外圓錐面的良好貼合，車(chē)削內(nèi)、外圓錐配合件時(shí)，關(guān)鍵在于將小滑板調(diào)整至同