淺談圓錐麵配合零件在普通車床上加工的（de）改進
2020-12-10 來源： 福（fú）州（zhōu）第一技師學院 作者（zhě）：林寶忠
摘要：以職業院校技能競賽車加工項目試題（tí）為例，描述了圓錐麵配合零（líng）件在普通車床上常規車（chē）削加工方法及（jí）存在的問題，結合競賽輔導經驗，針對（duì）存在的問（wèn）題提出了利用百（bǎi）分表（biǎo）配合車削加工圓錐麵配合零件的（de）改進方法，及利用三角（jiǎo）形關係解決圓錐零件配（pèi）合間距（jù）的改進方法（fǎ）。
關鍵詞：車加工；圓錐麵；百分表（biǎo）；競賽（sài）
雖然當（dāng）今工業智能化日（rì）益發展，但是在平時（shí）的設備和工具中基礎零部件仍然占據著重要地位，特別是許多圓錐麵的配合零件仍被廣泛應用，如普通車床主軸的錐孔與前頂尖（jiān）錐柄的配合，麻花鑽頭的錐柄與變徑錐套之間配合等。技工學校是培養技能型才的重要基地，普通車（chē）床的（de）技能訓（xùn）練已經成為各類中職、技（jì）工學（xué）校機械專業教學與訓練的重要課題。
圓錐零件是機械（xiè）零（líng）件結構中重要的組成部（bù）分，其車削也是機械（xiè）零件中較難掌握的加工工藝之一，利用普通車床加工各種（zhǒng）形狀和精度的圓錐麵（miàn）配合零件也是車工必須掌握的重要內容，圓錐麵配合零件的加工是各類車加工技能競賽的重（chóng）要考點之一（yī）。
本文以福建省中職院校技能競賽車（chē）加工項目試題為例，如圖 1。
圖 1 車加工項目試（shì）題
1 、零件的車削要求分析
1.1 精度（dù）要求
分（fèn）析該（gāi）中職類車加工競賽試題的車削工藝，圖樣中的加工基本要求：錐度是 1:5±5′，要求圓錐麵的（de）配合件 1、2 的配斷麵間隙為 0.1- 0.3，表麵粗糙度要求為 1.6μm 塗色法檢查配合接（jiē）觸麵≥70%。
1.2 競賽要求
車加工項目技能競賽追求三個“度（dù）”，即精度、速度（dù）和粗糙（cāo）度。即在日常的訓（xùn）練指導中教師應該經常分析學生（shēng）的工藝（yì）安排、切削用量選擇（zé）及工量夾具的（de）使用（yòng）等。在加工過程中合（hé）理選擇刀具和優（yōu）化切削用量（liàng），在最短時間內用熟練的操作確（què）保關鍵得分點，保證在規定的時間內完成切削項（xiàng）目。 因此，用（yòng）優化的加工工藝和方法以便節約加工時間至關重要。
2 、傳統的車削方法及存在的主要問題
在普通車床上加工圓錐零件（jiàn）時主要保證圓錐角（jiǎo）度和（hé）尺寸精度，首先先控製圓錐角度，其次再（zài）精車保（bǎo）證尺寸精度（dù）。經過零（líng）件的分析（xī），該零件的（de）圓錐半角較大且圓錐麵對應的直線距離（lí）較短，適用於（yú）轉動小滑板的車削法。常用的轉動小滑板法車圓錐（zhuī）零件即在車削工件的圓錐麵零件前將車床的小滑板轉過一定角度, 使車床小（xiǎo）滑板移動的手動進（jìn）給方向與工（gōng）件主軸中心線的夾角等於計算的（de）圓錐半角 α/2 。該方法特點（diǎn）是操作簡單且可加工錐角範圍較大的內外（wài）錐零件，缺點就是圓錐角精（jīng）度較（jiào）差且受小滑（huá）板轉（zhuǎn）動行程的限製不能車削長的圓傳統的加工（gōng）步驟是：
2.1 小滑板轉動角度的確定
通過查表（biǎo）或者數學計算確定錐度1:5 的圓錐半角是 5°42′38″；
2.2 轉動小（xiǎo）滑板的方法
鬆開小滑板下的轉盤上兩個螺母，觀測小滑板中（zhōng）間刻度零線，用目測的方法轉動小滑板的角度至（zhì）計算的圓錐半（bàn）角，粗略對準後再通過試（shì）車削測量多（duō）次找正。
2.3 粗車外圓錐麵
先移動中滑板（bǎn）調（diào）整（zhěng）好切削深度再雙手交替轉動小（xiǎo）滑板的手柄將零件車（chē）削到外圓位置。然後調整萬能角度尺（chǐ）至要測（cè）得的圓錐半角，基尺靠在零件端麵並穿過工件（jiàn）中心，刀口尺貼在圓錐麵的切線（xiàn）上，再用透光法檢驗並微調小滑板下的轉盤（pán）角度。多次試切測量至合格的（de）角度要求。
2.4 精（jīng）車（chē）圓錐麵
小滑板的轉角（jiǎo）調整準確後，提高主（zhǔ）軸（zhóu）轉速、降低進給量，精車圓錐麵保證表麵粗糙度和尺寸精度。這種方法雖然簡單但是在加工圓錐零件時（shí）因車（chē）床小滑板（bǎn）轉盤的刻度值精（jīng）確度較低，而且常見圓錐的圓錐角度基本不是整數，故（gù）角（jiǎo）度的小數部分隻能用目測方式對準。因目測存在較大誤差，所以車削圓錐（zhuī）時經一次角度調整加（jiā）工的錐度難以達到圖樣要求，一般要需（xū）要試車削後測（cè）量錐度再微調小（xiǎo）滑板的轉角，經過多次反複後才能逐步使錐度準確。因（yīn）此在競（jìng）賽加工圓錐配合零件費（fèi）時費力而（ér）達不到精（jīng）度要求。
3 、改進方法
在輔導技能競賽及教學工作的幾年中，通過（guò）教（jiāo）學實踐和結合競賽輔（fǔ）導經驗,在不斷的研（yán）究、總結下，對於圓（yuán）錐麵配合零件的（de）車削也有了一定的認知，在此談（tán）談車削圓錐麵配合零件的方法改進。
3.1 校準錐度的改進方法
通過理解圓錐的基本參數（shù）（如（rú）圖 2）。可推（tuī）演（yǎn）為直角三角形來表達錐度，如上例的錐度 1:5 可計算轉變為：徑向半徑差(D- d)=1mm，錐麵對應的（de）水平長度 L=10mm，根據直角三角形關係式可得轉動小滑板（bǎn）移（yí）動的距離即斜邊 c=10.05mm。轉動（dòng）小滑板轉盤（pán）時應用鍾（zhōng）表式百分表和機床尾座（zuò）伸出（chū）套筒的光滑麵調整圓錐半角的方法如下：百分表吸附在刀架邊緣並垂直對準尾座套筒中（zhōng）心位（wèi）置，鬆開小滑板（bǎn）下的轉盤上兩個螺（luó）母，轉動小滑板的轉盤至需要的圓錐半（bàn）角並（bìng）且將百分（fèn）表的（de）刻度盤對零，百分表壓（yā）入兩圈（2mm）後（hòu）指針調零，然後消除間隙後轉動小滑板向左移動10.05mm，最後用微調小滑板下的轉盤直至百分表指針示數變化為1，說明錐度半角校準（zhǔn）完畢，然後按圖紙要求加工圓錐麵。
如果競（jìng）賽過程中的圓錐配（pèi）合麵的錐度與樣題不一致，或者以盲題的方式呈（chéng）現給選手（shǒu），例如錐度改為 1：12，如（rú）何應變呢？同樣的原理，百分表壓入兩圈（2mm）後指針調（diào）零，然後（hòu）消除間隙後轉動小滑板向左（zuǒ）移動略大於 2 倍的水平長度（即 2×12）mm，再微調小滑板下的轉盤直至百分表指針（zhēn）示數變化為 1。
該改進的方法減少圓錐半角繁瑣的計算（suàn）過程，彌（mí）補現階段技工院校學生（shēng）計算能力的不足，且節約了非加（jiā）工的銜接時間（jiān）。
圖 2 圓（yuán）錐的基本參數
3.2 內圓錐麵的加工（gōng）改進方法
測量（liàng）工件端麵並精車外圓錐麵後（hòu），保持小滑板轉盤轉動的角度一致，安裝反向鏜刀（左偏刀）於刀架，車床主（zhǔ）軸反轉加工內（nèi）錐麵。這（zhè）種方法即可以保證內外圓錐（zhuī）麵配合更佳（jiā），而且節省了內錐零件再次校準錐度（dù）的時間（jiān）。
3.3 控製圓（yuán）錐配合間距的改進方法
如上例，對於錐度 1:5 的圓錐配合零件間的配合間隙為（wéi）0.1- 0.3。按傳統的加工方法為使用經驗法和結合多次切削測量的形（xíng）式。此方法（fǎ）費時且難於達到精度要（yào）求。利用三角形關係的改進方法準確控製圓錐零件的配合間距，從（cóng）錐度零件軸向移動和徑向變化關（guān）係圖（圖 3） 所（suǒ）示，可以快速計算軸向變化 1mm徑（jìng）向（xiàng）需調整0.1mm。半精車結束後測量（liàng）軸向配合間距，（實際測（cè）量值（zhí） - 理論間（jiān）距值）×0.1mm即為中滑板的精車餘量。經過一次調整中（zhōng）滑板的徑向精車餘量可直接精車到位，保證圓錐配合間（jiān）距合格。
圖 3 軸向（xiàng）移動和徑向變（biàn）化關係
通（tōng）過以上車削方法的改進，效果顯著（zhe）：a.通過多次的實（shí）踐統計，改進（jìn）的方法單項切削（xuē）可節省 15 分鍾，提高效率（lǜ），為後續的加工提（tí）供了充足的時間條（tiáo）件；b.應用“反刀法”車削的內外圓錐麵，經塗色法檢查配合接觸麵為≥98%，高於（yú）圖樣要求；c.經過三坐標（biāo）精密測量檢（jiǎn）驗，工件的尺（chǐ）寸精度特別是（shì）圓錐配合間距符合圖樣要求。以上改進符合技能競賽追求的三個“度”，即尺寸精度、加工速度和粗糙（cāo）度。
結束語
經過改進的圓錐（zhuī）麵配合零件的車削方法，在實操中提高了效率並有效地解決車加工（gōng）“圓錐（zhuī）麵配合零件的車削”技能實習教學的難（nán）點（diǎn），本人將改（gǎi）進（jìn）方法應用到車（chē）工實踐教學中（zhōng）取得了顯（xiǎn）著的教學成績。近年來我院車工工種的中（zhōng）、高級職業資格鑒定考（kǎo）核通過率大於92%以上，指導學生（shēng）參加省、市各級技能競賽在車加工項目中多次獲得了（le）市賽一、二等獎和省賽一、三等（děng）獎的好成績，也充分證明圓（yuán）錐麵配合零件的車削方法的改進是（shì）合適現（xiàn）階段的教學和（hé）技能競賽。
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