圆锥面车削工艺技能研究
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摘 要：锥面配合是机械中经常出现的零件形状，本文介绍了锥度测量方法，对常用的圆锥面车削工艺转动小滑板法、偏移尾座法、仿形法和宽刃法进行了研究。从实际出发，制定合适的工艺规程，改进车削工艺，不断提高产品质量和经济效益。
关键词：圆锥面;车削;工艺
1 绪论
机器零件中除了常规形状外，有很多锥形零件，带有锥面配合主要是因为当圆锥角较小时，可以传送比较大的扭矩，锥度的配合同轴程度较高，即使反复拆装也能做到无间隙配合。在普通车床上进行圆锥面车削，通过实践总结了一些实用方法，如转动小滑板法、偏移尾座法、仿形法和宽刃法等。
2 锥度测量方法
2.1 外锥面检测
外锥面检测包括对圆锥角度和圆锥精度的检测。圆锥角度检测常用工具是万能角度尺或使用角度样板，圆锥精度经常使用正弦规或涂色法来测定。万能角度尺的使用应根据被测角度的大小，选择不同的测量方法。角度样板属于专用量具，用于成批和大量生产，缺点是不能测得实际角度值，只能做粗放测度。正弦规测量方法通过使用正弦三角函數计算原理，间接测量圆锥精度。涂色法检测标准圆锥，要求被检测工件的外锥表面不能有毛刺，且粗糙值满足一定的标准要求。
2.2 内锥面检测
检测内圆锥锥度时常采用以下几种方法，使用专用工具、使用两个钢球测量锥孔圆锥角等。
使用专用工具。专用工具的各部尺寸是按照被加工圆锥孔情况制作的。它由外主体和内主体组成，将其放入圆锥孔内，并让外主体和内主体的右端（测量端）都抵住圆锥孔面，工件锥度合格时，外主体的主左端缘应在内主体上刻线的合格范围之内。
用两个钢球测量锥孔圆锥角。将半径为R和r的大小两个钢珠分别放入孔中，测出钢珠最高点的深度，先计算圆锥半角a/2。根据两钢珠中心距L=（H+r）-（h+R），在直角三角形ABC中得：
两个圆锥半角等于圆锥角，即等于锥度。
3 车削圆锥的方法
3.1 转动小滑板法
转动小滑板法适用于车削较短的圆锥，角度调整范围大，能车削内外圆锥。
该方法只能加工锥面不长的工件。使用时，先将小滑板转盘上的螺母松开使转盘可以转动，转到圆锥半角a/2刻度上，调整转盘对齐基准零线，固定螺母。
作行程是否确定小滑板行程，工作行程应大于圆锥加工的长度。粗体圆锥车应找正圆锥的角度，先校正锥度，留精车余量0.5mm。精车圆锥体时提高工件转速，双手缓慢均匀的转动小滑板手柄精车圆锥体至尺寸。
3.2 偏移尾座法
偏移尾座法适用于车削锥度小、锥形部分较长的外圆锥面，该方法可以自动走刀，缺点是不能车削整圆锥和内椎体，因受尾座偏移量的限制，不能加工锥度较大的工件。使用时横向移动尾座上层滑板，尾座发生偏移S，使车床主轴线与尾座两顶尖连线相交形成圆锥半角α/2的角度。尾座偏移量计算如下：
上式中L为工件锥体部分长度，L0表示工件总长度，D为锥体大头直径，d为锥体小头直径。将车刀沿主轴轴线方向移动切削，这时工件就被车成一个圆锥体。在实际应用中，计算出的偏移量S不能超出尾座允许的偏移量。
3.3 仿形法
仿形法是一种加工齿形的方法，使用的刀具与被加工齿轮齿槽法向截面形状相符。利用这一特点，在卧式车床上安装一套仿形装置，将刀具按照仿形装置法向截面轨迹对工件进行加工，调整车刀运行轨迹与圆锥面素线平行，车刀可以同时进行纵向和横向进给，加工出所需的圆锥面。
3.4 宽刃法
宽刃法适用于车削较短的圆锥，使用宽刃法车削圆锥时，一般选用高速工具钢车刀，前角20°-30°，后角8°-10°。车刀的刀刃必须刃磨平直，调整与主轴轴线的夹角至圆锥半角α/2的角度。先用车孔刀粗车内锥面，留精车余量;换宽刃锥孔车刀精车，将宽刃刀的切削刃伸入孔内长度应大于锥长，横向或纵向进给，低速车削。采用横向进给的方法加工出外圆锥面时，切削深度应小于0.1mm，切削速度不宜过高。
3.5 数控车削圆锥面的编程分析
数控车削圆锥面的加工路线是刀具相对工件的运动轨迹和方向，因此进行编程时应首先考虑工件要达到的加工精度要求;其次，为了减少刀具空行程时间，要注意对加工路线的选择，不易过长;为了使刀具在切割过程中不留下刀痕，应减少刀具在工件轮廓中的停留时间，选择好切入切出方向;最后为了提高编程效率尽量简化其中的数值计算工作量。
4 圆锥面车削质量分析
车削圆锥面时，造成圆锥面车削误差的原因很多，总结主要有锥度不准确、圆锥母线不直、表面粗糙度不和要求等原因。
不管使用哪种车削圆锥方法，车刀安装好后，都要检查刀尖是否与工件的旋转中心对准，以避免出现双曲线误差。保证车刀锋利，精车圆锥表面要一次走刀车完，不允许中间磨刀或换刀。采用转动小滑板车削外圆锥时，小滑板转动角度在开始时应稍微大于圆锥半角，然后逐渐调小直到锥度正确。车刀在中途经刃磨后再装刀时，必须调整垫片厚度，重新对中心。
5 总结
本文分析了车削圆锥常用的转动小滑板法、偏移尾座法、仿形法和宽刃法等，一个零件可以使用多种不同的加工方法制造，从实际出发，制定合适的工艺规程，根据对工件的加工精度要求合理选择刀具及车削工艺，积累经验，不断提高产品质量。
参考文献：
[1]王霞.车削内圆锥面的工艺方法[J].经济视野，2013，2.
[2]孙建彬，王建中，等.精密车削圆锥面及在线自检技术[J].机械制造，2016，45（1）.
作者简介：龙伟（1971-），男，四川雅安人，中技，高级技师，研究方向：数控加工。
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