淺談空行程試切削車外圓錐面的方法

肖崢嶸

摘 要：本文就外圓錐面車削過程中車刀的對刀要求、工件的裝夾以及車削時如何利用平面幾何的計算公式從數(shù)學(xué)方面保證圓錐半角a/2的問題，探討操作簡單、靈活方便的車削方法，可為職業(yè)院校學(xué)生操作實(shí)習(xí)提供參考。

關(guān)鍵詞：外圓錐面 圓錐半角 空行程試切削方法

在機(jī)床和工具中，有許多地方使用圓錐面配合，如車床主軸錐孔與頂尖的配合，車床尾座錐孔與麻花鉆錐柄的配合等。在加工圓錐面時，除了有較高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度精度要求外，還要有角度的精度要求，即角度的精度還要以加、減角度的分或秒來要求。為此，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，探討空行程試切削車外圓錐面的方法。

一、外圓車刀的刃磨要求

外圓車刀的刃磨要求：先磨去車刀前面、后面上的焊渣，并將車刀底面磨平；粗磨主后面和副后面；粗磨主后面，同時磨出主偏角和主后角；粗磨副后面，磨出副后角和副偏角；粗磨前面，同時磨出前角；磨斷屑槽，包括圓弧型和直線型；精磨主后面和副后面，刃磨后，使刀刃口平直；車刀的手工研磨，使刀面表面粗糙度極小。

二、工件的裝夾

為了提高效率，在滿足工件技術(shù)要求的前提下，粗、精車加工可采用一夾一頂裝夾，或三爪卡盤裝夾。裝夾后，如果工件跳動太大，需要校正工件。校正工件時，將變速擋調(diào)到空擋位置，用手轉(zhuǎn)動工件，采用劃針盤校正或采用外徑百分表觸頭接觸工件進(jìn)行校正。

三、外圓錐面的車削方法

在車工工藝與技能訓(xùn)練課程中介紹的外圓錐面車削方法有四種：轉(zhuǎn)動小滑板法、偏移尾座法、仿形法和寬刀刃車削法。轉(zhuǎn)動小滑板法是將刀架小滑板按工件的圓錐半角α/2的要求轉(zhuǎn)動一個相應(yīng)的角度，使車刀的運(yùn)動軌跡與所要加工的圓錐面平行。轉(zhuǎn)動小滑板法操作簡便，調(diào)整范圍廣，主要適用于單件、小批量生產(chǎn)，特別適用于工件長度較短、圓錐角較大的圓錐面。

筆者在轉(zhuǎn)動小滑板法基礎(chǔ)上探討了一種創(chuàng)新的方法，即采用空行程試車削法。該方法是在不使用刀具試車削工件的情況下，即可判斷出小滑板轉(zhuǎn)動的角度是否正確。它的原理是根據(jù)平面幾何知識，判斷小滑板轉(zhuǎn)動角是否正確，具體操作方法如下圖所示。

圖中EC與AC所形成的夾角，即工件中圓錐部分的圓錐半角α/2。斜邊AB即是圓錐表面的圓錐線。它是車削圓錐表面時的進(jìn)刀軌跡。當(dāng)車刀的刀尖沿軸向移動距離AC時，必須相應(yīng)地沿徑向移動距離BC。這樣，明顯地形成直角三角形的正切關(guān)糸tan（α/2）=BC/AC。根椐圓錐公式，錐度C=（D-d）/L，AE=（D-d）/2。若BC=AE，則三角形ABC與ACE全等，那么角BAC與ACE相等。下面筆者介紹空行程試車削外圓錐面的方法。

方法一，例如：車削錐度C1：10的圓錐工件，根據(jù)公式，即中滑板橫向移動1毫米，大滑板縱向移動20毫米。具體操作如下：首先把小滑板底部的緊固螺母松開，轉(zhuǎn)動小滑板至接近圓錐所需要的圓錐半角α/2，然后緊固螺母。以平面為基準(zhǔn)，在工件外圓上刻線20毫米，采用大滑板刻度或游標(biāo)卡尺測量。用外圓車刀刀尖接觸工件平面，退至與外圓相交的棱邊A點(diǎn)，移動小滑板至刀尖對準(zhǔn)工件外圓刻線20毫米處，記住中滑板刻度值B點(diǎn)，再移動中滑板至刀尖接觸外圓20毫米刻線位置，記住中滑板刻度值C點(diǎn)，若在C點(diǎn)中滑板刻度值與在B點(diǎn)中滑板刻度值相差2毫米，即從B點(diǎn)到C點(diǎn)距離是1毫米，BC=AE，說明小滑板轉(zhuǎn)動的圓錐半角α/2是正確的。若BC>AE，則小滑板轉(zhuǎn)動圓錐半角α/2大了，若BC

方法二，根據(jù)上圖，在圓錐半角α/2精度要求很高時，車削錐度C1∶10的圓錐工件，可采用外徑百分表操作。具體方法是，用移動小滑板和在精車的工件外圓基礎(chǔ)上操作。首先把磁性百分表座固定在刀架橫向前端側(cè)平面上，把百分表的觸頭接觸工件壓縮幾毫米，然后把小滑板底部的緊固螺母松開，將小滑板轉(zhuǎn)動近似的角度，記下百分表的讀數(shù)值，轉(zhuǎn)動小滑板的手柄，利用小滑板刻度盤的讀數(shù)控制縱向移動距離20毫米。根據(jù)直角三角形勾股定理，計算好斜邊小滑板的實(shí)際行程，再觀察百分表的讀數(shù)是否剛好轉(zhuǎn)過一圈，即中滑板橫向移動1毫米，這樣小滑板轉(zhuǎn)過的角度就是圓錐工件的圓錐半角α/2。這種車削圓錐面的方法也是空行程試切削法，并且精度高，操作簡單，適合職業(yè)院校學(xué)生實(shí)習(xí)操作或競賽使用。

四、錐度車削誤差分析及解決措施

一是采用方法一時，車床導(dǎo)軌與工件的中心線之間的平行度，是影響圓錐精度的因素之一，外圓車刀刀尖接觸工件時的誤差也是影響圓錐精度的因素，可以在調(diào)整小滑板時通過適當(dāng)增減來計算中滑板的讀數(shù)。

二是采用方法二時，可以把工件外圓作為縱向移動的基準(zhǔn)，并要求工件中心線與導(dǎo)軌的平行度一致。如果發(fā)現(xiàn)工件中心線與導(dǎo)軌不平行時，就需要在調(diào)整小滑板時，適當(dāng)增減百分表讀數(shù)。

三是在實(shí)踐中，往往出現(xiàn)車床的縱向移動距離與大滑板的刻度盤讀數(shù)距離不一致，使小滑板轉(zhuǎn)動的角度產(chǎn)生誤差，其原因可能是因刻度盤鎖緊螺母沒有鎖緊或刻度盤接觸面之間存在污垢產(chǎn)生摩擦阻力造成的。因此，需要定期清洗刻度盤接觸面之間存在的污垢，保持清潔潤滑。

四是為了保證圓錐面的尺寸精度和表面粗糙度要求，車刀的刀體應(yīng)具有足夠的剛性，車削時應(yīng)保持切削刃鋒利，進(jìn)刀均勻，并要選擇合理的切削速度，這樣才能滿足圓錐面的車削要求。

空行程試車削外圓錐面的方法，還可以用于車削內(nèi)圓錐面，并可以用于職業(yè)院校普通車工學(xué)生生產(chǎn)與實(shí)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王公安.車工工藝學(xué)（第四版）[M].北京：中國社會勞動保障出版社，2005.

[2]陳海魁.車工技能訓(xùn)練（第四版）[M].北京：中國社會勞動保障出版社，2005.

（作者單位：湖南省汽車技師學(xué)院）