實習教學找正圓錐半角的工藝改進與應用

在機械行業中，錐度配合件屬無間隙配合，它具有同軸度高、定位準確、能傳遞較大扭矩（α≤3°）、裝拆方便等優點，廣泛應用于各種機械設備和工刃具中。因此車削圓錐成為車工實習教學中的重要課題，在車工等級考核以及各類車工競賽中也是必考內容之一。教材《車工技能訓練（第四版）》中采用傳統的轉動小滑板車削圓錐，通過不斷測量修正的方式找正圓錐半角（α/2），找正需要相當長時間，而且對操作者的經驗性有較大的依賴，操作時還需兼顧角度與尺寸余量等，學生掌握起來有較大的難度，經常出現角度還沒校對零件余量已經不足，以致工件報廢。有沒有一種更高效、優質、學生更易于掌握的圓錐加工方法？我們在長期的教學過程中，通過不斷的改進、比對、實踐，開發了一種更實用、高效的“百分表間接找正法”，能準確地調整小滑板角度，既能很好地達到控制圓錐角度的目的，又方便快捷，學生也能很快掌握，取得了較好的教學效果。本文就較實用的工藝方法在實習教學中的應用與大家共同探討。

一、對教材中介紹轉動小滑板找正圓錐半角方法的工藝分析

同行都知道，車床的轉盤回轉刻度值的最小單位是“度”，而工件的圓錐半角通常要求精確到“分”和“秒”。

傳統的圓錐加工方法中，通常先將車床小滑板轉盤回轉刻度值調整為略大于工件圓錐半角（若小于圓錐半角，會使圓錐素線車長而難以修正圓錐長度尺寸），然后通過試車圓錐，檢測角度，再根據檢測結果，微量轉動小滑板調整找正工件的圓錐半角，然后再試車，再檢測。不斷反復數次，直到逐步找正工件圓錐半角角度。教材《車工技能訓練（第四版）》中介紹轉動小滑板找正圓錐半角的方法有圓錐套規檢測法、萬能角度尺檢測法和用角度樣板透光檢測法三種。

以上方法在找正圓錐半角過程中，一方面經反復數次試車試測圓錐需要較長時間，工效得不到提高；另一方面由于反復數次對圓錐表面進行試車試測，一旦粗車把握不好，余量車沒了，圓錐半角卻沒有找正，易造成圓錐工件尺寸的精度得不到保證，甚至造成工件報廢；其次是當零件形狀復雜基準不統一時，會出現不易或不能測量錐角的情況，給找正圓錐角帶來困難。

二、用百分表間接找正圓錐半角的工藝方法

經過對教材中轉動小滑板找正圓錐半角方法的分析，針對它存在的缺陷，要解決這些問題，只有選擇更為實用、高效及精確的找正方法。在教學過程中，經過不斷探索實踐，我們選用了百分表找正圓錐半角的方法，縮短了找正時間，提高了車削圓錐工效，學生在生產實習中運用此方法取得了較好的效果。

1.找正圓錐半角的原理

在直角三角形ABC中（如圖1所示），AC與AB所形成的夾角α/2是工件的圓錐半角，它所形成的關系是正切直角三角形的關系tgα/2=BC/AC。斜邊AB是圓錐體的表面素線，是車削圓錐表面的走刀軌跡。當車刀的刀尖由縱向A點走到B點時，只要控制好直角邊AC長度和直角邊BC位移距離，就能得到準確的圓錐半角（α/2），達到精確找正小滑板轉動角度的目的。

2.百分表找正圓錐半角的具體操作

根據以上關系和車削圓錐半角的加工原理，角度α/2和長度AC在圖樣中是已知參數，百分表找正圓錐半角前，應先計算出直角邊BC的位移距離，然后再進行百分表找正圓錐半角的工作。

找正圓錐半角的方法（如圖2所示）：即將磁力百分表座固定在車床床身導軌上，并使百分表表頭觸及小滑板的側邊（小滑板中心線應與主軸中心線平行）。同時百分表校對零，然后松開小滑板下面轉盤的兩螺母，逆時針方向調整小滑板，使百分表的讀數等于直角邊BC的位移距離，然后鎖緊轉盤上的螺母，大拖板向主軸方向作縱向移動直角邊AC的長度，此時百分表的讀數為零，找正圓錐半角工作完成。

3.百分表間接找正圓錐半角實例

例如：加工一條莫氏4號錐棒工件（如圖3所示），已知莫氏4號錐角α=2°58′30″，圓錐部分長度AC=100。

先求出直角邊BC的位移距離。

BC＝tgα/2×AC＝tg（2°58′30″÷2）×100=2.6㎜

用百分表找正莫氏4號錐棒工件的圓錐半角：將磁力百分表座固定在床身導軌上，同時百分表對零，并松開小滑板下面轉盤的兩螺母，逆時針方向調整小滑板，使百分表讀數等于2.6㎜（BC的位移距離），然后再鎖緊轉盤上的螺母，大拖板向主軸方向作縱向移動100㎜（直角邊AC的長度），此時百分表的讀數為零，找正圓錐半角工作完成。

三、新方法在常用標準錐度、莫氏錐度的加工中的推廣及經驗數據

為了使學生在應用百分表找正圓錐半角的方法操作方便，也為了使本方法在各類標準圓錐加工中得到推廣使用。本人通過大量計算，得出各種常用標準圓錐、莫氏錐度用新方法加工所需要的數據，并通過多次實踐校對得到經驗數據，總結如表1所示。

四、百分表找正圓錐半角車圓錐法的優勢及取得的成績

教材中傳統的找正圓錐半角的方法，學生需要在操作過程中，經反復數次試車試測，工效較低。另外，由于試車試測反復數次較多，有時把余量車沒了，圓錐角卻沒有找正好，對操作者的經驗要求較高。而且當零件形狀復雜、基準不統一時，還會出現不易或不能測量錐角的情況，給找正圓錐角帶來困難。

而運用“百分表找正圓錐半角”的方法，讀數直觀，操作簡便，且能一次找正完成，找正圓錐工效較高；圓錐半角找正準確，加工好的工件的錐度用涂色法檢查，接觸面高達95%以上，精度較高，很實用。兩者的對比見表2。

五、“百分表找正圓錐半角”存在的不足及解決方案

再好的工藝方法都有利有弊，“百分表找正圓錐半角”的方法也有它的不足之處。對于錐角較大的工件，當大拖板移動的長度設定為100㎜（長度越長精度越高）時，計算后的找正圓錐半角百分表的讀數BC的位移距離大于10㎜，而一般百分表的量程為10㎜，因此無法找正圓錐半角；若要縮短大拖板移動的長度使BC的位移距離小于百分表量程，又會降低找正圓錐半角的精度。

解決方案：對于錐角較大的工件，仍設定大拖板的移動長度為100㎜，若找正錐角百分表的讀數BC的位移距離大于10㎜時，可選擇百分表（0～10㎜）配合量塊（1～100㎜）使用，減小百分表的讀數，以方便、準確地控制圓錐角度。

通過多年的教學實踐，筆者發現該方法找正圓錐半角優質、高效，學生易于掌握，在實習教學中取得了良好的效果。另外，該方法也適合在各常用工具圓錐單件、小批量加工中使用，有較大的推廣價值。

在實習教學中要勇于創新，勤于思考，多從教學的實際出發，開發、研究更適用、好用的加工工藝，并把創新的理念傳達給每個學生，在提高學生操作技能水平的同時，培養學生的創新意識，使實習教學煥發出勃勃生機與活力。

（作者單位：廣東省工商高級技工學校）