车床小拖板转角的快捷精确调整方法

毛青

摘 要：在车床上采用转动小拖板车圆锥，是生产实践中较为常用的车削加工工艺。根据圆锥锥度，借助百分表精确调整车床小拖板转角，也是应用较为普遍的方法。但在小拖板转角调整过程中，许多操作者没有注意运用数学规律来控制小拖板转角误差，随意调整、盲目操作，增加了小拖板转角误差调整次数，降低了调整过程的工作效率。为解决这一问题，本文从控制原理、量具安装、误差检测、角度调整及跳动偏差等方面，详细介绍车床小拖板转动角度的快捷、精确调整方法。

关键词：圆锥锥度；转角调整；量具安装；误差检测；跳动偏差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.031

在车床上转动小拖板车削圆锥是较为常见的圆锥加工方法，小拖板转角的调整速度和准确性，直接影响工作效率和圆锥加工精度。小拖板转角的调整方法多种多样，本文介绍一种借助百分表快捷、精确调整小拖板转角的方法，以供参考。

1 控制原理

要用转动小拖板的方法正确加工圆锥、保证圆锥加工精度，就必须设法让车床小拖板转动的角度等于圆锥半角α/2，而圆锥半角α/2与圆锥锥度C之间存在着确定的函数关系，C=tan（α/2），只要精确控制圆锥锥度C，就能够保证圆锥半角α/2的角度精度。借助百分表调整小拖板转角的方法，是将车床小拖板转动一个预定的角度α/2之后，再根据圆锥的锥比C，转换出小拖板特定移动量与百分表跳动量之间的对应关系，即小拖板按预设数据量移动一个特定的距离OB时、百分表跳动量为一个对应的数值AB，见图1a及图1b，充分利用百分表示值精度和小拖板传动精度均较高的特点，以小拖板配合百分表来精确控制圆锥锥度C，达到间接控制小拖板转角精度的目的。

当小拖板按要求精确移动了一个预定的距离OB时，如果百分表跳动量存在误差BE，则表明小拖板转角也存在误差，见图1c，必须调整小拖板转角，减小误差，以满足圆锥半角精度要求。调整小拖板转角时，如不注意利用数学规律控制小拖板转角调整量，每次调整的调整量随意确定，盲目进行调整，将浪费大量的调试辅助时间，严重影响工作效率。提高小拖板转动角度调整的准确性、减少调整次数、提高工作效率的关键，在于充分利用ΔOBE和ΔODF两个相似三角形对应边成比例的性质，按照百分表跳动量的实际误差BE的大小，精确计算百分表的调整值DF，将小拖板轴线由OF精确调整至OD，避免盲目调整，保证工作效率。如果应用得当，一般仅需调试2-3次即可快速、精准地控制小拖板转角。

2 调整方法

图1b中，圆锥锥度为C=1：20，圆锥半角α/2=1°25′56″±6′。采用转动小拖板的方法车削该圆锥时，必须在车削加工前将小拖板转动角度精确地调整至α/2=1°25′56″±6′。小拖板转角调整方法如下。

（1）粗调转角。松开小拖板转盘锁紧螺母，按小拖板转盘上的角度刻线，将小拖板逆时针旋转一个角度，这个角度约为1°25′56″。因小拖板角度刻线分度值为1°，精度非常低，因此小拖板实际转角只能估测，存在误差在所难免。为保证小拖板的转角精度，可借助百分表对小拖板转角是否存在误差进行检测判断，而后再根据检测判断结果对小拖板转角的调整量进行精确控制。

（2）量具安装。这里所用的量具为钟表式百分表，分度值为0.01mm，量程为5mm，表座为磁性表座。百分表的安装是小拖板转角调试过程中十分关键的一个环节，将对调试精度、尤其对调试工作效率产生非常大的影响，百分表安装得当，调试速度将成倍提高。安装百分表时，首先要注意的是百分表磁性表座的安装位置，磁性表座应安装在小拖板顶面上，见图1a，磁性表座对称中心至小拖板旋转中心的距离OD，应等于小拖板调试移动量OB的整数倍，即OD=n×OB，n为整数。为便于计算，此处取n=10。安装百分表时还须注意，表座横向支架杆应与小拖板移动方向相互垂直、且悬壁长度尽可能缩短，百分表测量杆则应垂直于测量基准面，以减少测量误差。

（3）误差检测。这里所指的误差检测，并非直接检测车床小拖板的转角误差，而是根据圆锥锥比所确定的小拖板移动量与百分表跳动量之间的对应关系，间接判断小拖板的转角误差。在图1a的三角形ΔOAB中，可取直角边OA长度为锥比的后项，即OA=20mm。此时，根据圆锥锥度定义，直角边AB的对应值为圆锥锥比的前项的1/2，即AB=0.5mm，最后用勾股定理计算三角形斜边的长度即OB=20.01mm。当我们旋转小拖板手柄，并用小拖板刻度盘精确控制小拖板沿三角形斜边OB移动20.01mm时，百分表跳动量应为0.5mm，则对应的小拖板转角即为圆锥半角α/2。若小拖板沿OB移动20.01mm，而百分表跳动量不等于0.5mm，出现跳动量误差BE，见图1c，则表明小拖板转角也存在误差，需要根据转角误差的大小对小拖板转动角度进行调整。误差检测完成后，须将小拖板退回原位，保持磁性表座对称中心至小拖板旋转中心的距离等于预设的整数倍，为精调小拖板转角做好准备。

（4）精调转角。图1c中，因ΔOBE和ΔODF為两个相似三角形，其对应边成比例，即BE/DF=OB/OD，又因OD=n×OB，故得DF =BE×n×OB / OB= n×BE。现取n =10，假设粗调转角后的小拖板沿OE移动20.01mm时，百分表实际跳动量AB=0.43mm，则百分表跳动量误差为BE=AE-AB=0.5-0.43=0.07mm。那么精调小拖板转角时，百分表的调整量为DF = n×BE=10×0.07=0.7mm，即为了减少小拖板转角误差，需微量调整小拖板转角，将小拖板对称中心线从OD转动至OF，调整幅度可用百分表进行监测，百分表调整量应为DF =0.7mm。

重复误差检测和精调转角两个步骤，直至百分表跳动量误差BE值小于允许的偏差值即可。

（5）跳动偏差。图1b中，按图纸标注的技术要求，圆锥半角允

（下转第14页）

（上接第40页）

许有±6′的偏差，因此进行误差检测时，同样允许百分表跳动量AE存在相应的偏差，百分表跳动量的极限偏差值可依据圆锥半角的极限偏差值进行计算。由于圆锥半角为α/2=1°25′56″±6′，也可表示为α/2=1.432°±0.1°，故圆锥半角最大值为（α/2）max=1.432°+0.1°=1.532°， 最小值为（α/2）min=1.432°-0.1°=1.332°， 据此可计算百分表跳动量AE的最大值和最小值，其最大值和最小值分别为：

AE max =AB·tan（α/2）max=20×tan1.532°=0.535mm

AE min= AB·tan（α/2）min =20×tan1.332°=0.465mm

百分表跳动量AE的最大极限偏差和最小极限偏差分别为：

es= AE max – AE=0.535-0.5=0.035mm

ei= AE min – AE=0.465-0.5=-0.035mm

即百分表跳动量AE=0.5±0.035mm。

3 锥度换算

有些圆锥零件图只标注圆锥角α或圆锥半角α/2、没有直接标注圆锥锥度C，且精度要求比较高时，可根据圆锥半角角度值，换算出圆锥锥度C，并以锥比的形式来表示，为全球便于调试，圆锥锥比的前项可化为1，后项可为整数、也可为小数。已知圆锥半角α/2，则圆锥锥度C=tan（α/2）=1：（1/tan（α/2））= 1：cot（α/2）。例如，设圆锥半角α/2=3°，则圆锥锥度C= 1：cot（α/2） =1：cot3°=1：19.081。根据圆锥半角α/2的大小换算出圆锥锥度C之后，即可按照前述方法，借助百分表快速、精确地调整车床小拖板转动角度。

需要注意的是，在实际应用中，如果圆锥半角角度值很小、角度公差又较大时，可采用近似算法，即将小拖板移动量OB取近似值，近似等于锥比后项OA，能在保证精度的前提下，简化计算，提高效率。如果角度公差较小、精度要求较高时，可考虑增加一个量程较大的百分表，用于精密检测小拖板移动量，以提高小拖板转动角度调试精度。

参考文献：

[1]唐大鹏.车工工艺学[M].成都：西南交通大学出版社，2012.

[2]金福昌.車工[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]陈宏钧.车工计算及应用手册[M].北京：机械工业出版社，2013.

[4]陈则钧.车工工作手册（第2版）[M].北京：化学工业出版社，2012.

[5]韩英树.车工实用技巧100例[M].北京：机械工业出版社，2010.