浅谈空行程试切削车外圆锥面的方法

肖峥嵘

摘 要：本文就外圆锥面车削过程中车刀的对刀要求、工件的装夹以及车削时如何利用平面几何的计算公式从数学方面保证圆锥半角a/2的问题，探讨操作简单、灵活方便的车削方法，可为职业院校学生操作实习提供参考。

关键词：外圆锥面 圆锥半角 空行程试切削方法

在机床和工具中，有许多地方使用圆锥面配合，如车床主轴锥孔与顶尖的配合，车床尾座锥孔与麻花钻锥柄的配合等。在加工圆锥面时，除了有较高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度精度要求外，还要有角度的精度要求，即角度的精度还要以加、减角度的分或秒来要求。为此，笔者结合多年工作经验，探讨空行程试切削车外圆锥面的方法。

一、外圆车刀的刃磨要求

外圆车刀的刃磨要求：先磨去车刀前面、后面上的焊渣，并将车刀底面磨平；粗磨主后面和副后面；粗磨主后面，同时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，同时磨出前角；磨断屑槽，包括圆弧型和直线型；精磨主后面和副后面，刃磨后，使刀刃口平直；车刀的手工研磨，使刀面表面粗糙度极小。

二、工件的装夹

为了提高效率，在满足工件技术要求的前提下，粗、精车加工可采用一夹一顶装夹，或三爪卡盘装夹。装夹后，如果工件跳动太大，需要校正工件。校正工件时，将变速挡调到空挡位置，用手转动工件，采用划针盘校正或采用外径百分表触头接触工件进行校正。

三、外圆锥面的车削方法

在车工工艺与技能训练课程中介绍的外圆锥面车削方法有四种：转动小滑板法、偏移尾座法、仿形法和宽刀刃车削法。转动小滑板法是将刀架小滑板按工件的圆锥半角α/2的要求转动一个相应的角度，使车刀的运动轨迹与所要加工的圆锥面平行。转动小滑板法操作简便，调整范围广，主要适用于单件、小批量生产，特别适用于工件长度较短、圆锥角较大的圆锥面。

笔者在转动小滑板法基础上探讨了一种创新的方法，即采用空行程试车削法。该方法是在不使用刀具试车削工件的情况下，即可判断出小滑板转动的角度是否正确。它的原理是根据平面几何知识，判断小滑板转动角是否正确，具体操作方法如下图所示。

图中EC与AC所形成的夹角，即工件中圆锥部分的圆锥半角α/2。斜边AB即是圆锥表面的圆锥线。它是车削圆锥表面时的进刀轨迹。当车刀的刀尖沿轴向移动距离AC时，必须相应地沿径向移动距离BC。这样，明显地形成直角三角形的正切关糸tan（α/2）=BC/AC。根椐圆锥公式，锥度C=（D-d）/L，AE=（D-d）/2。若BC=AE，则三角形ABC与ACE全等，那么角BAC与ACE相等。下面笔者介绍空行程试车削外圆锥面的方法。

方法一，例如：车削锥度C1：10的圆锥工件，根据公式，即中滑板横向移动1毫米，大滑板纵向移动20毫米。具体操作如下：首先把小滑板底部的紧固螺母松开，转动小滑板至接近圆锥所需要的圆锥半角α/2，然后紧固螺母。以平面为基准，在工件外圆上刻线20毫米，采用大滑板刻度或游标卡尺测量。用外圆车刀刀尖接触工件平面，退至与外圆相交的棱边A点，移动小滑板至刀尖对准工件外圆刻线20毫米处，记住中滑板刻度值B点，再移动中滑板至刀尖接触外圆20毫米刻线位置，记住中滑板刻度值C点，若在C点中滑板刻度值与在B点中滑板刻度值相差2毫米，即从B点到C点距离是1毫米，BC=AE，说明小滑板转动的圆锥半角α/2是正确的。若BC>AE，则小滑板转动圆锥半角α/2大了，若BC

方法二，根据上图，在圆锥半角α/2精度要求很高时，车削锥度C1∶10的圆锥工件，可采用外径百分表操作。具体方法是，用移动小滑板和在精车的工件外圆基础上操作。首先把磁性百分表座固定在刀架横向前端侧平面上，把百分表的触头接触工件压缩几毫米，然后把小滑板底部的紧固螺母松开，将小滑板转动近似的角度，记下百分表的读数值，转动小滑板的手柄，利用小滑板刻度盘的读数控制纵向移动距离20毫米。根据直角三角形勾股定理，计算好斜边小滑板的实际行程，再观察百分表的读数是否刚好转过一圈，即中滑板横向移动1毫米，这样小滑板转过的角度就是圆锥工件的圆锥半角α/2。这种车削圆锥面的方法也是空行程试切削法，并且精度高，操作简单，适合职业院校学生实习操作或竞赛使用。

四、锥度车削误差分析及解决措施

一是采用方法一时，车床导轨与工件的中心线之间的平行度，是影响圆锥精度的因素之一，外圆车刀刀尖接触工件时的误差也是影响圆锥精度的因素，可以在调整小滑板时通过适当增减来计算中滑板的读数。

二是采用方法二时，可以把工件外圆作为纵向移动的基准，并要求工件中心线与导轨的平行度一致。如果发现工件中心线与导轨不平行时，就需要在调整小滑板时，适当增减百分表读数。

三是在实践中，往往出现车床的纵向移动距离与大滑板的刻度盘读数距离不一致，使小滑板转动的角度产生误差，其原因可能是因刻度盘锁紧螺母没有锁紧或刻度盘接触面之间存在污垢产生摩擦阻力造成的。因此，需要定期清洗刻度盘接触面之间存在的污垢，保持清洁润滑。

四是为了保证圆锥面的尺寸精度和表面粗糙度要求，车刀的刀体应具有足够的刚性，车削时应保持切削刃锋利，进刀均匀，并要选择合理的切削速度，这样才能满足圆锥面的车削要求。

空行程试车削外圆锥面的方法，还可以用于车削内圆锥面，并可以用于职业院校普通车工学生生产与实习。

参考文献：

[1]王公安.车工工艺学（第四版）[M].北京：中国社会劳动保障出版社，2005.

[2]陈海魁.车工技能训练（第四版）[M].北京：中国社会劳动保障出版社，2005.

（作者单位：湖南省汽车技师学院）