试析圆锥的车削方法

蒋士文

摘要：在机床和工具中，有许多使用圆锥面配合的场合，它既有尺寸精度，又有角度要求，因此，在车削中要同时保证尺寸精度和圆锥角度。本文介绍了圆锥面的几种车削方法。

关键词：圆锥;车削方法

圆锥车削时，一般先保证圆锥角度，然后精车控制其尺寸精度。根据不同的情况，圆锥的车削分多种方法。

1. 车削外圆锥面

（1）转动小滑板法

转动小滑板法，是把小滑板按工件的圆锥半角α/2要求转动一个相应角度，使车刀的运动轨迹与所要加工的圆锥素线平行。

车外圆锥面和内圆锥工件时，如果最大圆锥直径靠近主轴，最小圆锥直径靠近尾座，小滑板应沿逆时针方向转一个圆锥半角α/2，反之则应顺时针方向转动一个圆锥半角α/2。

转动小滑板法可以车削各种角度的内外圆锥，适用范围广，且操作简便，能保证一定的车削精度，但由于小滑板只能用手动进给，故劳动强度较大，表面粗糙度也较难控制;而且车削锥面的长度受小滑板行程的限制。它适用于加工圓锥半角较大且锥面不长的工件。

（2）偏移尾座法

偏移尾座法适用于加工锥度小、锥形部分较长的工件。

采用偏移尾座法车外圆锥面，须将工件装夹两顶尖间、把尾座向里（用于车正外圆锥面）或者向外（用于车倒外圆锥面）横向移动一端距离S后，使工件回转轴线与车床主轴轴线相交一个角度，并使其大小等于圆锥半角α/2。由于床鞍进给是沿平行于主轴轴线的进给方向移动的，当尾座横向移动一端距离S后，工件就车成一个圆锥体。

用偏移尾座法车削圆锥时，尾座的偏移量不仅与圆锥长度L有关，而且还与两个顶尖之间的距离有关，这段距离一般可近似看作工件全长L0。

偏移尾座法适宜于加工锥度小、精度不高、锥体较长的工件，因受尾座偏移量的限制，不能加工锥度大的工件。它可以采用纵向自动进给，使表面粗糙度Ra值减小，工件表面质量较好。但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，不能加工整锥体或内圆锥。

（3）仿形法

仿形法车圆锥是刀具按照仿形装置（靠模）进给对工件进行加工的方法。在卧式车床上安装一套仿形装置，该装置能使车刀作纵向进给的同时，又作横向进给，从而使车刀的运动轨迹与圆锥面的素线平行，加工所需的圆锥面。

仿形法又称靠模法，它是在车床床身后面安装一固定靠模板，其斜角可以根据工件的圆锥半角α/2调整;取出中滑板丝杠，刀架3通过中滑板与滑块刚性连接。这样，当床鞍纵向进给时，滑块沿着固定靠模块中的斜槽滑动，带动车刀作平行于靠模板斜面的运动，使车刀刀尖的运动轨迹平行于靠模块的斜面，这样就车出了外圆锥面。

仿形法车外圆锥面调整锥度准确、方便、生产效率高，因而适合于批量生产。能够自动进给，表面粗糙度Ra值较小，表面质量好。靠模装置角度调整范围较小，一般适用于圆锥半角α/2在12°以内的工件。

（4）宽刃刀车削法

宽刃刀车外圆锥面，实质上也属于成形法车削，即用成形刀具对工件进行加工。它是在车刀安装后，使主切削刃与主轴轴线的夹角等于工件的圆锥半角α/2，采用横向进给的方法加工出外圆锥面。

宽刃刀车外圆锥面时，切削刃必须平直，刃倾角应为零度。车床及车刀必须具有很好的刚性，而且背吃刀量应小于0.1mm，切削速度宜低些，否则容易引起振动。

宽刃刀车削法主要适用于较短外圆锥面的精车工序。当工件的圆锥斜面长度大于切削刃长度时，可以采用多次接刀的方法加工，但接刀处必须平直。

2. 铰内圆锥面法

在加工直径较小的内圆锥面时，因为刀柄的刚性差，加工出的内圆锥面精度差，表面粗糙度值大，这时可以用锥形铰刀加工。用铰削方法加工的内圆锥面比车削加工的精度高，表面粗糙度Ra可达到1.6～0.8μm。

铰内圆锥面要采用锥形铰刀，锥形铰刀一般分为粗铰刀（和精铰刀两种。粗铰刀的槽数比精铰刀少，容屑空间大，这样对排屑有利。粗铰刀的刀刃上切了一条螺旋分屑槽，把原来很长的切削刃分割成若干短切削刃，切削时，把切屑分成几段，使切屑容易排除。精铰刀做成锥度很准确的直线刀齿，并还有很小的棱边（0.1～0.2mm），以保证锥孔的质量。

铰圆锥孔时，将铰刀安装在尾座套筒内，铰孔前必须用百分表把尾座中心调整到与主轴轴线重合的位置，否则铰出的锥孔不正确，表面质量也不高。

根据锥孔直径大小、锥度大小和精度高低不同，铰内圆锥面有以下三种工艺方法：

（1）钻—车—铰内圆锥面

当内圆锥的直径和锥度较大，且有较高的位置精度时，可以先钻底孔，然后粗车成锥孔，并在直径上留铰削余量0.1～0.2mm，再用铰刀铰削。

（2）钻—铰内圆锥面

当内圆锥的直径和锥度较小时，可以先钻底孔，然后用锥形粗铰刀铰锥孔，最后用精铰刀铰削成形。

（3）钻—扩—铰内圆锥面

当内圆锥的长度较长，余量较大，有一定的位置精度要求时，可以先钻锥孔，然后用扩孔钻扩孔，最后用粗铰刀、精铰刀铰孔。

铰内圆锥面时，参加切削的切削刃长，切屑面积大，排屑较困难，所以切削用量要选得小些。切削速度一般为5m/min以下，进给要均匀。进给量应根据锥度大小选取，锥度大，进给量要小些，反之可以大些。如铰莫氏锥孔时，钢件进给量一般为0.15～0.3mm/r，铸铁件进给量一般为0.3～0.5mm/r。

铰内圆锥面时必须浇充足的切削液，以减小表面粗糙度Ra值。铰钢件可以使用乳化液或切削油，铰合金钢或低碳钢可以使用植物油，铰铸件可以使用煤油或柴油。铰刀轴线必须与主轴轴线重合;较内圆锥面时，可以将铰刀装夹在浮动夹头上，浮动夹头装在尾座套筒锥孔中，以免因铰孔时由于轴线偏斜而引起工件孔径扩大，另外车床主轴只能顺转，不能反转，否则会使铰刀切削刃损坏。若碰到铰刀锥柄在尾座套筒内打滑旋转，必须立即停车，绝不能用手抓，以防划伤手;铰孔完毕后，应先退铰刀后停车。

参考文献：

[1]《车工工艺与技能训练》，中国劳动和社会保障出版社，2015。