圆锥零件的车削加工

圆锥零件的车削加工

1. 圆锥零件概述

在车床上有多种方法可车削圆锥面。采用不同方法车削圆锥面，对应加工的零件尺寸范围、结构形式、加工精度、使用性能和批量大小有所不同，无论哪一种方法，都是为了使刀具的运动轨迹与零件轴心线成一斜角，从而加工出所需要的圆锥面零件。为了降低生产成本，使用方便，我们把常用的零件圆锥表面按标准尺寸制成标准圆锥表面，即圆锥表面的各部分尺寸，按照规定的几个号码来制造，使用时只要号码相同，就能紧密配合和互换。

一、常用的标准圆锥

常用的标准圆锥有下列两种：

1．莫氏圆锥

莫氏圆锥在机器制造业中应用得最广泛的一种，如车床主轴锥孔、顶尖、钻头柄、铰刀柄等都用莫氏圆锥。莫氏圆锥分成7个号码，即0、1、2、3、4、5和6号，最小的是0号，最大的是6号。但它的号数不同，锥度也不相同。由于锥度不同，所以斜角a也不同。

表7-1为莫氏圆锥参数。

注：l．锥角的偏差是根据锥厦的偏差折算列入的。

2．当用塞规检查内锥时，内锥大端端面必须位于塞规的两刻线之间，第一条刻线决定内锥大端直径的公称尺寸，第二条刻线决定内锥大端直径的最大极限尺寸。

3．套规必须与配对的塞规校正。套规端面应与塞规上第一条线前面边缘相重合，允许套规端面超出塞规上第一条刻线，但不超过0．1mm距离。

2．公制圆锥

公制圆锥有8个号码，即4、6、80、100、120、140、160和200号。它的号码就是指大端直径，锥度固定不变，即K=1：20。例如80号公制圆锥，它的大端直径是80mm，锥度K=1：20。

二、圆锥表面的精度和公差

圆锥表面的精度主要是指锥度，在国家标准GBll334-89中，

规定了各种圆锥角的公差数值(见表7-2)。

在锥度较大时，标准锥角规定有l20。、90。、75。、60。、45。和30。。在锥度较小时，标准锥度规定有：1：3、1：5、1：7、1：8、1：10、1：12、1：15、1：20、1：30、1：50、1：100和1：200。

图7-1为圆锥角公差。

1．相配合的锥度和角度零件

对于相配合的锥度和角度零件，根据用途不同而规定不同的锥度和角度公差。在国标GBll334中，将锥度公差分为10个精度等级(1～10级，l级最高)。各精度中按公称尺寸的不同而分别规定公差，公差对于零线为对称分布，以角度的分或秒计量。公称尺寸由圆锥的母线长度或角度的短边长度决定。

在标准中所规定锥度的精度等级，应用范围举例如表7-3。

锥度公差的标记举例如下：如锥度1：20，6级精度的锥度公差，写成l：20K6。

2．非配合的锥度和角度公差

对于非配合的锥度和角度公差，在国标GBll334中规定有自由角度公差。其精度等级分为ATl、AT2、AT3和A，r4级，各级精度也是按照公称尺寸的不同分别规定公差，且公差对于零线也是对称分布的。公称尺寸按圆锥的母线长度或角度的短边长度决定。对于自由角度公差的选用：一般机械加工零件用2级，必要时可采用l级；冷冲、压铸和硬模铸造可用2级或3级；热冲、锻压和砂型铸造则用3级或4级。

下面分别介绍调整小拖板角度、偏移尾架、靠模等几种圆锥面车削方法以供参考和选择。

2. 通过调整小拖板的角度车削圆锥

转动小拖板车削圆锥面最为常见。对于车削长度较短、锥度角a较大的圆锥面零件，车削时只要将车床小拖板按零件要求的锥度a转动该角度即可，即将小拖板转到与工件中心线成a／2角度。这种方法操作简单，调整范围大，而且能保证一定的精度。转动小拖板车削圆锥的示意图如图7-2所示。

一、转动小拖板角度的车削圆锥步骤

调整小拖板角度，车削圆锥零件的加工过程如下：

1．计算转动小拖板角度

小拖板转动角度的大小应等于工件的锥角。如果工件时锥角值未直接给出，则要根据已知条件计算求出，计算工件锥角的方法如下：

(1)在零件图上注有锥度C或斜度M值时，计算方法如下：t9号=M=导，求得号值。

(2)在加工图上注有工件大端直径D、小端直径d和长度L值时，计算方法如下：

求得号值。

这两种计算公式计算结果相差不大，因小拖板刻度一般相差半度，所以采用以上两种公式做近似计算均可。

2．安装车刀

根据被加工材料性质，选择好车刀，松开小刀架安装车刀，车刀必须安装在工件回转轴线的水平位置，否则会影响圆锥的精度，车刀安装若不对中心(偏高或偏低)时，会造成圆锥的锥度误差和母线直度误差。

3．选择切削用量，控制吃刀深度

选择切削速度、进给速度，以上参数可参考附表进行选择。根据切削锥面的锥度大小和工件锥孔大端平面离开锥形塞规过端线的距离L 7，可选择车刀的吃刀深度。

若已知工件锥孔大端平面离开锥形塞规过端线的距离，则吃刀深度t值为：

式中：t为吃刀深度，mm；L 7为工件锥孔大端平面距离锥形塞规的过端线距离，口为锥孔锥角C为锥度标示值，mm0例：已知工件的锥孔锥角为8。，用锥形塞规测量时，工件锥孔大端平面距离锥形塞规的过端线L 7=4mm，求吃刀深度t。

即吃力深度为0．280mm。

4．进给车削圆锥

在采用转动小拖板方法车削圆锥时，可以采用手动进给车削或自动走刀进给。手动进给一般不均匀，会影响工件的粗糙度和精度，为克服这一缺陷，可在床身上安装小拖板自动进给机构，利用装在光杠上的主动齿轮传递动力进行车削。 5．反复车削校正圆锥尺寸(1)校正小拖板转动角度获知小拖板应转动的角度后，可实际调整，但因实际操作不

可能一次转动小拖板就能精确地达到这个角度，因此，对精度要求较高的圆锥，要求在其加

工过程中，在还留有一定加工余量时，采用锥形塞规或套规来校正小拖板的转角，直到符合工件锥度的精度要求为止。现以加工校正圆锥孔锥度为例进行说明，其校正过程如下：

1)计算所得的角度，初次转动小拖板车削圆锥孑L。

2)检查涂有显示剂(如白粉笔、红丹粉等)的锥形塞规放入锥孑L内运转后的痕迹。若摩擦痕迹均匀，说明锥孔锥度适当。若锥形塞规大端有摩擦痕迹，而小端处无，则说明锥孑L的锥度过小，必须适当增大拖板的转动角度，反之，则应适当减小拖板的转动角度。

3)调整小拖板转角。少量进给车削一刀，再重复上述方法进行检查校正。

4)反复进行以上校正检查过程，直到锥形塞规上摩擦痕迹均匀时为止，这时小拖板转角已符合工件锥度的精度要求，可以进行圆锥工件的精确加工了。若加工圆锥体，则可用锥形套规按以上相同方法进行角度的检查校正。

(2)反复测量调整圆锥直径尺寸

涂色检查内外圆锥的方法，仅是解决校正圆锥的锥度，而圆锥的最大、最小圆锥直径尺寸还须用下列方法进行测量和控制

1)卡钳和千分尺测量法。在测量孔径时，将内卡钳脚卡在锥孔的口上，在测量锥体直径时，卡在锥体最大端或最小端处，测量过程中卡钳或千分尺应与工件的轴线垂直，该法适用于单件或小批量生产。

2)锥形塞规(或套规)测量法。根据工件的直径尺寸和公差，在锥形塞规上刻两根圆周线表示过端和止端，如图7-3所示。在测量锥孔时，如果锥孑L的大端平面在两条刻线之问，说明锥孔最大圆锥直径尺寸符合公差要求；如果超过了止端刻线，说明锥孔尺寸已超过公差范围；如果两条刻线都没有进入锥孔，则说明锥孔尺寸还小，需再车去一些。此法用于工件批量较大的情况。

当锥孔(或锥体)的轴向位置有精度要求时，还需控制它的尺寸基准面至锥形塞规刻线(或锥形套规缺口)之间的距离，使其符合工件的装配要求。

二、刀架辅助刻线的作用及划法

在采用转动小拖板车削圆锥面时，有时因零件的锥度很大，小拖板转动的角度大于小拖板刻度盘上的刻度值(一般小拖架刻度自0位起左右各50。)，这时仅靠转盘原有的刻度就无法准确地转动刀架，如果在小拖板转盘上作一辅助线，便可弥补上述的不足了。为了使辅助刻度线尽可能精确，可按如下过程做刻度线：1)安装一个45。标准角度块于花盘上，并进行校正。校正时应使角度块的M面平行于水平面，M7面平行于车床主轴回转中心线。小拖板辅助刻度线做法如图7-4所示。

2)以标准角度块校准小拖板。将小拖板逆时针转动45。，在小拖板上安装百分表，以标准角

度块的45。斜面为基准，校正小拖板的45。位置。

3)划一条对准中拖板的0位刻线。在小拖板转盘上刻线的左面对准中拖板的0位线刻划一条辅助线，根据这条辅助线小拖板便可以准确地转过90。。

4)顺时针方向转动小拖板时，在小拖板转盘刻线的右面也刻划一条辅助线。

注意在车削伞齿轮坯及其他锥度较大而长度较短的工件时，必须在粗车时就使用万能量角器或角度卡板进行检验和校正，否则很容易造成工件报废。

在图7-4中，M和M'面分别为角度块上平行于水平面和车床主轴中心线平面。根据刀架辅助刻度线，小刀架可以准确地转过90。。其工作过程如上所述。

3. 偏移尾座车圆锥

对于锥度较小而工件长度较长的圆锥体，如果精度要求不高。可以采用偏移尾座的方法进行车削。其车削过程如下：

1．工件装夹

工件可采用两顶针装夹。把车床尾座向里或向外偏移一定距离，使工件回转轴线与车床主轴轴线形成一交角，其大小等于圆锥体的斜角值。尾座偏移的方向由零件的锥角方向确定。当工件锥体的小端在尾座处，尾座就要向里移动。反之，则尾座向外移动。一般车床尾座的最大偏移量为一给定值，因此车削的锥度范围有一定的限制，且不能车削圆锥孔零件。尾座偏移后的顶针接触方式如图7-5(a)、(b)所示。

这两种工件装夹基本可削除由尾座偏移产生的工件回转阻滞。但按图7-5(b)装夹会对加工精度有一定影响，图7-5(a)装夹效果则较好。

使用两顶针装夹时，应注意使工件的总长和中心孑L深浅要保持一致，以免加工锥度产生影响。

2．计算与调整尾座偏移量

1)计算尾座偏移量。采用偏移尾座的方法车削时，如图7-6所录 昆峦的偏稳暑，的可拈下音计笪．

式中：e为尾座的偏移量，mm；Z为两顶针间的距离，mm；D为圆锥大端直径，mm；d为圆锥小端直径，rnm；L为圆锥体长度，mmo

当工件的总长等于锥体长度L时，L=1，则：

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