試析圓錐的車削方法

蔣士文

摘要：在機(jī)床和工具中，有許多使用圓錐面配合的場(chǎng)合，它既有尺寸精度，又有角度要求，因此，在車削中要同時(shí)保證尺寸精度和圓錐角度。本文介紹了圓錐面的幾種車削方法。

關(guān)鍵詞：圓錐;車削方法

圓錐車削時(shí)，一般先保證圓錐角度，然后精車控制其尺寸精度。根據(jù)不同的情況，圓錐的車削分多種方法。

1. 車削外圓錐面

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法

轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法，是把小滑板按工件的圓錐半角α/2要求轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)角度，使車刀的運(yùn)動(dòng)軌跡與所要加工的圓錐素線平行。

車外圓錐面和內(nèi)圓錐工件時(shí)，如果最大圓錐直徑靠近主軸，最小圓錐直徑靠近尾座，小滑板應(yīng)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)一個(gè)圓錐半角α/2，反之則應(yīng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)圓錐半角α/2。

轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法可以車削各種角度的內(nèi)外圓錐，適用范圍廣，且操作簡(jiǎn)便，能保證一定的車削精度，但由于小滑板只能用手動(dòng)進(jìn)給，故勞動(dòng)強(qiáng)度較大，表面粗糙度也較難控制;而且車削錐面的長(zhǎng)度受小滑板行程的限制。它適用于加工圓錐半角較大且錐面不長(zhǎng)的工件。

（2）偏移尾座法

偏移尾座法適用于加工錐度小、錐形部分較長(zhǎng)的工件。

采用偏移尾座法車外圓錐面，須將工件裝夾兩頂尖間、把尾座向里（用于車正外圓錐面）或者向外（用于車倒外圓錐面）橫向移動(dòng)一端距離S后，使工件回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線相交一個(gè)角度，并使其大小等于圓錐半角α/2。由于床鞍進(jìn)給是沿平行于主軸軸線的進(jìn)給方向移動(dòng)的，當(dāng)尾座橫向移動(dòng)一端距離S后，工件就車成一個(gè)圓錐體。

用偏移尾座法車削圓錐時(shí)，尾座的偏移量不僅與圓錐長(zhǎng)度L有關(guān)，而且還與兩個(gè)頂尖之間的距離有關(guān)，這段距離一般可近似看作工件全長(zhǎng)L0。

偏移尾座法適宜于加工錐度小、精度不高、錐體較長(zhǎng)的工件，因受尾座偏移量的限制，不能加工錐度大的工件。它可以采用縱向自動(dòng)進(jìn)給，使表面粗糙度Ra值減小，工件表面質(zhì)量較好。但因頂尖在中心孔中是歪斜的，接觸不良，所以頂尖和中心孔磨損不均勻，不能加工整錐體或內(nèi)圓錐。

（3）仿形法

仿形法車圓錐是刀具按照仿形裝置（靠模）進(jìn)給對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。在臥式車床上安裝一套仿形裝置，該裝置能使車刀作縱向進(jìn)給的同時(shí)，又作橫向進(jìn)給，從而使車刀的運(yùn)動(dòng)軌跡與圓錐面的素線平行，加工所需的圓錐面。

仿形法又稱靠模法，它是在車床床身后面安裝一固定靠模板，其斜角可以根據(jù)工件的圓錐半角α/2調(diào)整;取出中滑板絲杠，刀架3通過中滑板與滑塊剛性連接。這樣，當(dāng)床鞍縱向進(jìn)給時(shí)，滑塊沿著固定靠模塊中的斜槽滑動(dòng)，帶動(dòng)車刀作平行于靠模板斜面的運(yùn)動(dòng)，使車刀刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡平行于靠模塊的斜面，這樣就車出了外圓錐面。

仿形法車外圓錐面調(diào)整錐度準(zhǔn)確、方便、生產(chǎn)效率高，因而適合于批量生產(chǎn)。能夠自動(dòng)進(jìn)給，表面粗糙度Ra值較小，表面質(zhì)量好。靠模裝置角度調(diào)整范圍較小，一般適用于圓錐半角α/2在12°以內(nèi)的工件。

（4）寬刃刀車削法

寬刃刀車外圓錐面，實(shí)質(zhì)上也屬于成形法車削，即用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工。它是在車刀安裝后，使主切削刃與主軸軸線的夾角等于工件的圓錐半角α/2，采用橫向進(jìn)給的方法加工出外圓錐面。

寬刃刀車外圓錐面時(shí)，切削刃必須平直，刃傾角應(yīng)為零度。車床及車刀必須具有很好的剛性，而且背吃刀量應(yīng)小于0.1mm，切削速度宜低些，否則容易引起振動(dòng)。

寬刃刀車削法主要適用于較短外圓錐面的精車工序。當(dāng)工件的圓錐斜面長(zhǎng)度大于切削刃長(zhǎng)度時(shí)，可以采用多次接刀的方法加工，但接刀處必須平直。

2. 鉸內(nèi)圓錐面法

在加工直徑較小的內(nèi)圓錐面時(shí)，因?yàn)榈侗膭傂圆?，加工出的?nèi)圓錐面精度差，表面粗糙度值大，這時(shí)可以用錐形鉸刀加工。用鉸削方法加工的內(nèi)圓錐面比車削加工的精度高，表面粗糙度Ra可達(dá)到1.6～0.8μm。

鉸內(nèi)圓錐面要采用錐形鉸刀，錐形鉸刀一般分為粗鉸刀（和精鉸刀兩種。粗鉸刀的槽數(shù)比精鉸刀少，容屑空間大，這樣對(duì)排屑有利。粗鉸刀的刀刃上切了一條螺旋分屑槽，把原來很長(zhǎng)的切削刃分割成若干短切削刃，切削時(shí)，把切屑分成幾段，使切屑容易排除。精鉸刀做成錐度很準(zhǔn)確的直線刀齒，并還有很小的棱邊（0.1～0.2mm），以保證錐孔的質(zhì)量。

鉸圓錐孔時(shí)，將鉸刀安裝在尾座套筒內(nèi)，鉸孔前必須用百分表把尾座中心調(diào)整到與主軸軸線重合的位置，否則鉸出的錐孔不正確，表面質(zhì)量也不高。

根據(jù)錐孔直徑大小、錐度大小和精度高低不同，鉸內(nèi)圓錐面有以下三種工藝方法：

（1）鉆—車—鉸內(nèi)圓錐面

當(dāng)內(nèi)圓錐的直徑和錐度較大，且有較高的位置精度時(shí)，可以先鉆底孔，然后粗車成錐孔，并在直徑上留鉸削余量0.1～0.2mm，再用鉸刀鉸削。

（2）鉆—鉸內(nèi)圓錐面

當(dāng)內(nèi)圓錐的直徑和錐度較小時(shí)，可以先鉆底孔，然后用錐形粗鉸刀鉸錐孔，最后用精鉸刀鉸削成形。

（3）鉆—擴(kuò)—鉸內(nèi)圓錐面

當(dāng)內(nèi)圓錐的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，余量較大，有一定的位置精度要求時(shí)，可以先鉆錐孔，然后用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，最后用粗鉸刀、精鉸刀鉸孔。

鉸內(nèi)圓錐面時(shí)，參加切削的切削刃長(zhǎng)，切屑面積大，排屑較困難，所以切削用量要選得小些。切削速度一般為5m/min以下，進(jìn)給要均勻。進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)錐度大小選取，錐度大，進(jìn)給量要小些，反之可以大些。如鉸莫氏錐孔時(shí)，鋼件進(jìn)給量一般為0.15～0.3mm/r，鑄鐵件進(jìn)給量一般為0.3～0.5mm/r。

鉸內(nèi)圓錐面時(shí)必須澆充足的切削液，以減小表面粗糙度Ra值。鉸鋼件可以使用乳化液或切削油，鉸合金鋼或低碳鋼可以使用植物油，鉸鑄件可以使用煤油或柴油。鉸刀軸線必須與主軸軸線重合;較內(nèi)圓錐面時(shí)，可以將鉸刀裝夾在浮動(dòng)夾頭上，浮動(dòng)夾頭裝在尾座套筒錐孔中，以免因鉸孔時(shí)由于軸線偏斜而引起工件孔徑擴(kuò)大，另外車床主軸只能順轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)，否則會(huì)使鉸刀切削刃損壞。若碰到鉸刀錐柄在尾座套筒內(nèi)打滑旋轉(zhuǎn)，必須立即停車，絕不能用手抓，以防劃傷手;鉸孔完畢后，應(yīng)先退鉸刀后停車。

參考文獻(xiàn)：

[1]《車工工藝與技能訓(xùn)練》，中國(guó)勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社，2015。