車(chē)削加工外圓錐度的精確控制方法

易小虎

攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司修建分公司 四川攀枝花 617000

1 序言

在機(jī)械傳動(dòng)和裝配中，錐度配合應(yīng)用廣泛[1]。如果設(shè)計(jì)人員給定了內(nèi)孔的錐度尺寸，要求加工出外圓錐與之相配合，那么對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)，是相當(dāng)困難的，這是因?yàn)橥鈭A錐的錐度不好控制、不好測(cè)量。

攀鋼主廠(chǎng)區(qū)的機(jī)械加工設(shè)備都是C6120、CA6140這種類(lèi)型的，車(chē)床在轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車(chē)削圓錐時(shí)，最小偏轉(zhuǎn)精度為1°，對(duì)于要求精度配合高的外圓錐加工則很難達(dá)到配合要求。

下面利用其他測(cè)量?jī)x器，采用相對(duì)測(cè)量法控制圓錐的錐度，從而達(dá)到配合要求。

2 短圓錐小滑板手動(dòng)車(chē)削

圖1所示零件主要由圓錐和螺紋組成，圓錐部分主要尺寸如圖2所示，主要包括：①圓錐角α，為兩條素線(xiàn)間的夾角。②圓錐半角α/2，也即車(chē)削時(shí)小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。③最大端直徑D，簡(jiǎn)稱(chēng)大端直徑。④最小端直徑d，簡(jiǎn)稱(chēng)小端直徑。⑤圓錐長(zhǎng)度L，即大端直徑與小端直徑在軸線(xiàn)上的距離[2]。

圖1 零件

圖2 圓錐部分主要尺寸

車(chē)削錐度時(shí)，小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)角度為α/2，如圖3所示。

圖3 小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)角度示意

小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)α/2角度時(shí)，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，tan（α/2）＝（D－d）/（2L）＝（40－20）/（2×50）＝0.2，可得α/2＝11°20′。即小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是11°20′，小滑板的轉(zhuǎn)角分度是1°一格，沒(méi)有細(xì)分到20′，只能靠萬(wàn)能角度尺邊測(cè)量邊調(diào)整小滑板，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且車(chē)削出來(lái)的圓錐角度不準(zhǔn)確，工件精度不高，難以達(dá)到配合要求。

為了解決此問(wèn)題，分析圖2中陰影部分直角三角形（見(jiàn)圖4），車(chē)錐度時(shí)，車(chē)刀行走軌跡為從C點(diǎn)到B點(diǎn)，根據(jù)勾股定理可以計(jì)算出車(chē)刀行走軌跡的長(zhǎng)度（見(jiàn)圖5）。

圖4 陰影部分直角三角形

圖5 車(chē)刀行走軌跡的長(zhǎng)度

車(chē)削時(shí)，刀尖從C點(diǎn)到B點(diǎn)的距離可以通過(guò)小滑板的刻度盤(pán)來(lái)控制，當(dāng)車(chē)刀走了50.99mm時(shí)，刀尖離開(kāi)車(chē)床軸心線(xiàn)的距離剛好是10mm時(shí)，就證明車(chē)削的圓錐角度是正確的；否則不正確，即小滑板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度也不正確。在加工錐度前，可以先模擬加工。轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板后，先搖動(dòng)小滑板50.99mm，再用量具監(jiān)測(cè)刀尖離開(kāi)車(chē)床軸心線(xiàn)的距離是不是10mm，就可以知道小滑板轉(zhuǎn)角是否正確。通過(guò)這種方法可以直觀(guān)地調(diào)整小滑板角度，直到錐角正確。具體操作方法如圖6所示。

圖6 具體操作方法示意

1）先精車(chē)一段外圓，表面粗糙度值要小，圓柱長(zhǎng)度上不出現(xiàn)錐度?？捎们Х殖邷y(cè)量圓柱的兩端，如果兩端圓柱尺寸相同，則說(shuō)明圓柱沒(méi)有錐度[3]。

2）計(jì)算百分表移動(dòng)量，根據(jù)勾股定理計(jì)算BC邊長(zhǎng)，正好是車(chē)錐度時(shí)小滑板要行走的長(zhǎng)度（BC＝50.99mm）。

3）將小滑板先逆時(shí)針移到11°～12°，鎖緊小滑板的任一顆螺釘，然后把百分表的底座吸在小滑板刀架上，把百分表的觸頭頂在外圓上（見(jiàn)圖6）。

4）將小滑板對(duì)準(zhǔn)零位，百分表指向10mm的刻度位置，向前進(jìn)給小滑板，百分表的觸頭就會(huì)緩慢伸出。當(dāng)小滑板移動(dòng)了50.99mm，百分表移動(dòng)距離＜10mm時(shí)，說(shuō)明錐度小了，這時(shí)松開(kāi)鎖緊螺釘，將錐度調(diào)大；當(dāng)小滑板移動(dòng)了50.99mm，百分表移動(dòng)距離＞10mm時(shí)，說(shuō)明錐度大了，這時(shí)應(yīng)把錐度調(diào)??；當(dāng)小滑板移動(dòng)了50.99mm，百分表也移動(dòng)了10mm時(shí)，說(shuō)明此時(shí)的錐度是正確的，可以進(jìn)行車(chē)削。

調(diào)整時(shí)的注意事項(xiàng)如下。

1）用來(lái)確定錐度的外圓，其本身不能出現(xiàn)錐度現(xiàn)象，否則確定出來(lái)的錐度就不準(zhǔn)確。如果車(chē)削出的外圓出現(xiàn)錐度，則可將百分表頂在尾座套筒上來(lái)找正錐度。

2）百分表磁力表座要吸牢固，表架上的連桿螺釘要擰緊，不能松動(dòng)。

3）百分表的測(cè)量桿要垂直于外圓軸線(xiàn)，必要時(shí)可以用小直角尺來(lái)校正垂直度，而且百分表的測(cè)量桿觸頭應(yīng)該盡量在外圓靠近軸線(xiàn)的母線(xiàn)上[4]。

4）百分表的測(cè)量行程應(yīng)盡量大。10mm量程的較多，如果需要也可以準(zhǔn)備1個(gè)30～50mm量程的。

5）加工內(nèi)圓錐時(shí)，此方法也可以使用。

3 長(zhǎng)圓錐床鞍自動(dòng)走刀車(chē)削

床鞍自動(dòng)走刀車(chē)削錐度如圖7所示，其實(shí)就是偏移尾座法加工錐度，把車(chē)床尾座橫向偏移一段距離S后，使工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與車(chē)床主軸軸線(xiàn)相交，并使其夾角＝工件圓錐半角α/2，由于床鞍沿主軸線(xiàn)平行進(jìn)給，所以車(chē)成了一個(gè)錐度。此方法適用于錐度較小（錐度＜3°）、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件[5]。

圖7 床鞍自動(dòng)走刀車(chē)削錐度

3.1 尾座偏移量S的計(jì)算

尾座偏移量S≈L0tan（α/2）＝L0（D－d）/（2L）或S＝CL0/2，式中，S為尾座偏移量（mm）；D為最大圓錐直徑（mm）；d為最小圓錐直徑（mm）；L為圓錐長(zhǎng)度（mm）；L0為工件全長(zhǎng)（mm）；C為錐度。

例如：在兩頂尖之間加工一外圓錐度工件，已知D＝80mm，d＝76mm，L＝600mm，L0＝1000mm，求尾座的偏移量S。根據(jù)公式，解得S＝L0（D－d）/（2L）＝1000×（80－76）/（2×600）＝3.3（mm）。

3.2 尾座的偏移測(cè)量

用百分表裝在刀架上進(jìn)行尾座的偏移測(cè)量（見(jiàn)圖8）。

圖8 尾座的偏移測(cè)量

3.3 車(chē)削加工步驟

床鞍自動(dòng)走刀加工圓錐，工件的裝夾如圖9所示，粗車(chē)外圓錐如圖10所示，精車(chē)外圓錐如圖11所示。

圖9 工件的裝夾

圖10 粗車(chē)外圓錐

圖11 精車(chē)外圓錐

3.4 床鞍自動(dòng)走刀車(chē)削外圓錐的特點(diǎn)

1）適合加工錐度較?。ㄥF度＜3°）、錐體較長(zhǎng)的外圓錐工件，因受尾座偏移量的限制，不能加工錐度較大的工件。

2）床鞍可以縱向自動(dòng)進(jìn)給，使表面粗糙度值Ra減小，工件表面質(zhì)量好。

3）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。

4）由于工件是雙頂尖裝夾，雞心夾傳遞動(dòng)力，所以不能加工內(nèi)圓錐和整體外圓錐[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上兩種加工圓錐的方法，都是充分利用了三角函數(shù)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，再通過(guò)百分表這一檢測(cè)工具，間接地調(diào)整出圓錐半角，從而達(dá)到車(chē)削外圓錐的目的，提高了工件圓錐半角的精度。此兩種方法在使用普通機(jī)床加工外圓錐上具有推廣意義。