普通车床加工外圆锥度，这样实现精确控制-数控专题

普通车床加工外圆锥度，这样实现精确控制

时间:2023-01-12 作者: 来源:数控之家

在机械传动和装配中，锥度配合应用广泛。如果设计人员给定了内孔的锥度尺寸，要求加工出外圆锥与之相配合，那么对于操作人员来说，是相当困难的，这是因为外圆锥的锥度不好控制、不好测量。
攀钢主厂区的机械加工设备都是C6120、CA6140这种类型的，车床在转动小滑板车削圆锥时，最小偏转精度为1°，对于要求精度配合高的外圆锥加工则很难达到配合要求。
下面利用其他测量仪器，采用相对测量法控制圆锥的锥度，从而达到配合要求。

2 短圆锥小滑板手动车削

图1所示零件主要由圆锥和螺纹组成，圆锥部分主要尺寸如图2所示，主要包括：①圆锥角α，为两条素线间的夹角。②圆锥半角α/2，也即车削时小滑板转动的角度。③最大端直径D，简称大端直径。④最小端直径d，简称小端直径。⑤圆锥长度L，即大端直径与小端直径在轴线上的距离。
图1　零件
图2　圆锥部分主要尺寸
车削锥度时，小滑板转动角度为α/2，如图3所示。
图3　小滑板转动角度示意
小滑板转动α/2角度时，根据三角函数关系，tan（α/2）＝（D-d）/（2L）＝（40-20）/（2×50）＝0.2，可得α/2＝11°20′。即小滑板转动的角度是11°20′，小滑板的转角分度是1°一格，没有细分到20′，只能靠万能角度尺边测量边调整小滑板，不仅费时费力，而且车削出来的圆锥角度不准确，工件精度不高，难以达到配合要求。
为了解决此问题，分析图2中阴影部分直角三角形（见图4），车锥度时，车刀行走轨迹为从C点到B点，根据勾股定理可以计算出车刀行走轨迹的长度（见图5）。
图4　阴影部分直角三角形
图5　车刀行走轨迹的长度
车削时，刀尖从C点到B点的距离可以通过小滑板的刻度盘来控制，当车刀走了50.99mm时，刀尖离开车床轴心线的距离刚好是10mm时，就证明车削的圆锥角度是正确的；否则不正确，即小滑板的转动角度也不正确。在加工锥度前，可以先模拟加工。转动小滑板后，先摇动小滑板50.99mm，再用量具监测刀尖离开车床轴心线的距离是不是10mm，就可以知道小滑板转角是否正确。通过这种方法可以直观地调整小滑板角度，直到锥角正确。具体操作方法如图6所示。
图6　具体操作方法示意
1）先精车一段外圆，表面粗糙度值要小，圆柱长度上不出现锥度。可用千分尺测量圆柱的两端，如果两端圆柱尺寸相同，则说明圆柱没有锥度。
2）计算百分表移动量，根据勾股定理计算BC边长，正好是车锥度时小滑板要行走的长度（BC＝50.99mm）。
3）将小滑板先逆时针移到11°～12°，锁紧小滑板的任一颗螺钉，然后把百分表的底座吸在小滑板刀架上，把百分表的触头顶在外圆上（见图6）。
4）将小滑板对准零位，百分表指向10mm的刻度位置，向前进给小滑板，百分表的触头就会缓慢伸出。当小滑板移动了50.99mm，百分表移动距离＜10mm时，说明锥度小了，这时松开锁紧螺钉，将锥度调大；当小滑板移动了50.99mm，百分表移动距离＞10mm时，说明锥度大了，这时应把锥度调小；当小滑板移动了50.99mm，百分表也移动了10mm时，说明此时的锥度是正确的，可以进行车削。
调整时的注意事项如下。
1）用来确定锥度的外圆，其本身不能出现锥度现象，否则确定出来的锥度就不准确。如果车削出的外圆出现锥度，则可将百分表顶在尾座套筒上来找正锥度。
2）百分表磁力表座要吸牢固，表架上的连杆螺钉要拧紧，不能松动。
3）百分表的测量杆要垂直于外圆轴线，必要时可以用小直角尺来校正垂直度，而且百分表的测量杆触头应该尽量在外圆靠近轴线的母线上。
4）百分表的测量行程应尽量大。10mm量程的较多，如果需要也可以准备1个30～50mm量程的。
5）加工内圆锥时，此方法也可以使用。

3 长圆锥床鞍自动走刀车削

床鞍自动走刀车削锥度如图7所示，其实就是偏移尾座法加工锥度，把车床尾座横向偏移一段距离S后，使工件回转轴线与车床主轴轴线相交，并使其夹角＝工件圆锥半角α/2，由于床鞍沿主轴线平行进给，所以车成了一个锥度。此方法适用于锥度较小（锥度＜3°）、长度较长的工件。
图7　床鞍自动走刀车削锥度
3.1 尾座偏移量S的计算
尾座偏移量S≈L0tan（α/2）＝L0（D-d）/（2L）或S＝CL0/2，式中，S为尾座偏移量（mm）；D为最大圆锥直径（mm）；d为最小圆锥直径（mm）；L为圆锥长度（mm）；L0为工件全长（mm）；C为锥度。
例如：在两顶尖之间加工一外圆锥度工件，已知D＝80mm，d＝76mm，L＝600mm，L0＝1000mm，求尾座的偏移量S。根据公式，解得S＝L0（D-d）/（2L）＝1000×（80-76）/（2×600）＝3.3（mm）。
3.2 尾座的偏移测量
用百分表装在刀架上进行尾座的偏移测量（见图8）。
图8　尾座的偏移测量
3.3 车削加工步骤
床鞍自动走刀加工圆锥，工件的装夹如图9所示，粗车外圆锥如图10所示，精车外圆锥如图11所示。
图9　工件的装夹
图10　粗车外圆锥
图11　精车外圆锥
3.4 床鞍自动走刀车削外圆锥的特点
1）适合加工锥度较小（锥度＜3°）、锥体较长的外圆锥工件，因受尾座偏移量的限制，不能加工锥度较大的工件。
2）床鞍可以纵向自动进给，使表面粗糙度值Ra减小，工件表面质量好。
3）因顶尖在中心孔中是歪斜的，接触不良，所以顶尖和中心孔磨损不均匀。
4）由于工件是双顶尖装夹，鸡心夹传递动力，所以不能加工内圆锥和整体外圆锥。

4 结束语

以上两种加工圆锥的方法，都是充分利用了三角函数关系进行数据计算，再通过百分表这一检测工具，间接地调整出圆锥半角，从而达到车削外圆锥的目的，提高了工件圆锥半角的精度。此两种方法在使用普通机床加工外圆锥上具有推广意义。'
东莞市海博创智能科技有限公司专业生产注塑机专用机械手及其他自动化设备丨点焊机器人丨搬运型丨通用型机器人丨喷涂机器人丨为注塑生产工厂提高自动生产力丨提高生产稳定性丨生产效率和品质丨并适当减少生产人员丨从而使注塑生产工厂更具有市场竞争优势。本公司从产品规划设计丨制造丨组装丨销售丨服务丨综合为客户提供最佳的整体自动化解决方案与服务丨并广泛应用于电子丨通讯丨汽车丨家电等领域。为塑胶业界提供高品质丨高效率丨价格合理的自动化产品。一般项目：智能机器人的研发；工业机器人制造；工业机器人安装、维修；工业机器人销售；智能基础制造装备销售；智能基础制造装备制造；工业自动控制系统装置制造；工业自动控制系统装置销售；仪器仪表制造；智能仪器仪表销售；电力电子元器件制造；电力电子元器件销售；普通机械设备安装服务；网络与信息安全软件开发；技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术转让、技术推广；货物进出口；技术进出口。代理精密CNC车床，CNC铣床，CNC磨床销售液压油丨导轨油丨主轴油丨齿轮油丨压缩机油丨导热油丨防锈油丨乳化油丨淬火油丨火花机油丨空压机油丨真空泵油丨成型油丨拉伸油丨金属加工油丨发动机油、白矿油和食品级润滑油等。