普车实习课作为技工院校数控车工专业的基础课, 它是一门实践性较强的课程, 也是一门较难学习和掌握的课程, 这门课的教与学矛盾比较突出, 给学校教师的教学工作提出一定的挑战。特别是在加工圆锥体工件时, 需要较强的专业知识和专业操作技能。下面就此谈谈自己的一些见解。
1 圆锥面结构的工艺特点
在机床与工具中, 圆锥面配合应用得很广泛。例如:车床主轴圆锥孔与前顶尖的配合, 麻花钻与锥套的配合等。圆锥面配合获得广泛应用的主要原因有:1) 当圆锥面的锥角较小 (3°以下) 时, 可传递很大的扭矩;2) 配合紧密, 装拆方便, 经多次装拆, 仍能保证精确的定心作用;3) 配合精度高的圆锥面, 能获得较高的同轴度。圆锥面零件, 可分为外圆锥和内圆锥 (圆锥体和圆锥孔) 两种。
2 加工方法
普通机床上工外圆锥体, 是技工学校学生加工比较困难的工件, 加工圆锥体时, 除了对尺寸精度、形位精度和表面粗糙度有要求外, 还有角度 (或锥度) 精度要求。对于要求较高的圆锥面, 常用涂色法来检验, 其精度是以接触面的大小来评定的。
加工圆锥体工件是将小滑板下面转盘的螺母松开, 把转盘转至所需要的圆锥半角 (α/2) 的刻度上, 与基准零线对齐, 然后固定转盘上的螺母。如图1。
车削方法和步骤:
1) 装夹工件和安装车刀。
根据加工图纸要求装夹工件和选择车刀, 车刀必须安装在工件回转轴线的水平位置, 否则会影响圆锥的精度, 车刀安装若不对中心 (偏高或偏低) 时, 会造成圆锥的锥度误差和母线直度误差, 车出来的圆锥素线将不是直线, 而是双曲线。装好车刀后, 转正刀架后接下来进行的车削。
2) 确定小滑板转动角度。
在车削以前得根据被加工零件给定的已知条件, 可应用以下公式计算圆锥半角。
tan a/2=c/2= (D-d) /2L
式中a/2—圆锥半角, °;
C—锥度;
D—最大圆锥直径, mm;
d—最小圆锥直径, mm;
L—最大圆锥直径与最小圆锥直径之间的轴向距离, mm;
应用上面公式计算出a/2, 需要三角函数表比较麻烦。当圆锥半角a/2<6°时, 是用乘上一个常数的近似方法快速计算出圆锥半角。即:a/2=常数× (D-d) /L
3) 粗车圆锥体。
车削前调整小滑板导轨与镶条间配合间隙, 调整前先擦清上、下导轨, 发现有毛刺等要用锉刀或油石修整然后涂油润滑。手动进给速度要保持均匀和不间断车削。在车削的过程中, 吃刀量会逐渐减小, 当车至终端, 将中滑板退出, 小滑板则快速后退复位。车外圆锥与车外圆一样, 也要分粗、精车。粗车圆锥时, 应找正圆锥的角度, 留精车余量0.5~1mm。粗车时应找正圆锥角度, 用锥形套规检验前, 要求将圆锥车平整, 表面粗糙度应小于Ra3.2um。检验时用锥形套, 在刀架装夹上百分表。如图2, 移动小滑板, 根据小滑板的刻度确定移动距离b, 同时百分表的读数变化值为a。
举例如下:需要加工的圆锥体锥度C=1:20;即α=2°51′31″±4′
那么α/2=1°25′24″±2′
为了计算方便, 小滑板每次移动距离为b=40mm
根据公式:a=sin (α/2) ×b
a1=sin (1°25′24″-2′) ×40=0.96mm
a2=sin (1°25′24″+2′) ×40=1.04mm
根据上述计算结果, 调整小滑板旋转角度, 然后移动小滑板40mm, 当百分表的读数变化值范围在0.96 mm~1.04 mm之间时, 可以确定小滑板的转动角度α/2在公差范围内, 然后加工圆锥体。
4) 尺寸的控制。
(1) 圆锥体长度的控制。
车削过程中, 刀具从小径端运动到大径端的切削过程中, 机床的中滑板没有移动, 也就是说任何一个长度的圆锥体在切削过程中刀具在大端和小端的时候, 中滑板刻度值是不变的, 根据这一点我们在圆锥车削过程中采用一种快捷方式来控制长度。
(2) 圆锥角度的控制法。
根据图纸计算出最大圆锥直径与最小圆锥径之差后, 近似转动小拖板圆角半径将百分表座安装在小刀架上百分表测头垂直接触在尾座活动套筒上并有一定压力 (尾座摇出后固定) 摇动小拖板手柄行程为圆锥素线长度或成一定比例关系。读取百分表行程数值该数值应等于圆锥大头直径与小头直径差的1/2或成一定比例如有误差请调整百分表误差。退回小滑板行程。重复走刀测试百分表行程。确认行程为大小头直径差的1/2准确, 但要注意尾座套筒的误差。
3 实例加工
现以C6140机床, 加工图3为例, 说明转动小滑板圆锥体的普通车床加工过程:
1) 车削前准备。
(1) 刀具:90°外圆车刀 (YG8) 。
(2) 量具: (1) 游标卡尺 (2) 万能角度尺 (3) 百分尺。
(3) 毛坯:Φ50×70灰口铸铁。
检查标准如下表。
2) 工件的加工步骤。
(1) 根据图纸要求检查毛坯是否符合要求, 按要求装夹工件和车刀, 注意刀尖要对准工件中心。
(2) 根据图样尺寸计算出圆锥半角, 即a/2=1°26′。
(3) 小滑板逆时针转动刻度的度数要对准。
(4) 车刀对准工件端面, 中滑板进刀, 均匀摇动小滑板车出一段锥面, 用百分表圆锥工件长度来测量角度。
(5) 角度尺寸调整准确后, 均匀摇动小滑板, 将锥体及小端直径尺寸精车到。
3) 在加工过程中, 要特别注意对以下问题的控制。
(1) 刀尖必须严格对准工件旋转, 避免产生双曲线 (母线不直) 误差。
(2) 车削圆锥前对圆柱直径的要求;一般应按圆锥体大端直径放余1mm左右。
(3) 车刀刀刃要始终保持锋利, 工件表面应一刀车出。
(4) 应两手握小滑板手柄, 均匀移动小滑板。
(5) 粗车时, 进刀量不宜过大, 应先找正锥度, 以防工件车小而报废。一般留精车余量0.5mm。
(6) 用百分表检测时, 百分表的测量应打在工件的圆锥体表面中心出上, 并与工件轴心线垂直。
(7) 在转动小滑板, 应大于圆锥半角 (a/2) , 然后逐步找正。注意消除中滑板的间隙。
(8) 小滑板不宜过松, 以防工件表面车削痕迹粗细不一。
(9) 当车刀在中途刃磨以后装夹时, 必须重新调整, 使刀尖严格对准工件中心。
(10) 防止扳手在扳小滑板紧固螺帽时打滑而撞伤手。
圆锥零件在我国机械行业中应用非常之广泛, 主要用于一些定位配合件, 密封件以及工具配合联接件等等。随着数控技术的发展与运用, 锥体工件的加工精度有了很大的提高, 但是数控车工加工技术的基础是普车。本文这种方法只适用于在普通车床加工锥度较大、长度较短的圆锥体和圆锥孔工件 (圆锥孔只是和圆锥体转动小滑板的方向相反, 其他车削等方式都一致) 和精度要求不太高的工件。
摘要：在技工院校的普车实习课中, 车削圆锥体车是一个非常重要的课题, 通过长期实习教学经验和实习教学过程的反思, 总结了车削圆锥体工件的加工要点和操作要领, 本文主要研讨采用转动小滑板车削圆锥体工件的优化方法技巧, 以供大家参考。
关键词：圆锥面结构的特点,加工方法,实例分析
参考文献
[1] 唐大鹏.车工工艺学.成都:西南交通大学出版社, 2006.8
[2] 陆根奎.车工技师培训教材.北京:机械工艺出版社, 2001.
[3] 周根玲.车工生产实习.中国劳动出版社, 1996.