教学案例四车外圆锥面

教学案例四车外圆锥面

知识目标

1.学会外圆锥面的加工工艺分析

2.学会圆锥面零件的参数计算

3.学会外圆锥面零件的加工方法

技能目标

1.掌握车圆锥面零件车刀的安装方法

2.掌握圆锥面零件的检测方法

任务描述

加工圆锥轴零件，如图4-1所示，毛坯尺寸：φ45x122mm材料45#钢

4-1 圆锥轴

任务分析

该零件需要两次装夹：先加工φ42直径，再调头加工圆锥面。通过查表得莫氏4号锥度半角α/2=1°29′15″。

知识准备

一、圆锥的基本参数

圆锥的基本参数，如图4-2所示。

图4-2圆锥的基本参数

⒈圆锥半角α/2 圆锥角α是通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。在车削时，应用较多的是圆锥角α的一半，即圆锥半角α/2。

⒉最大圆锥直径D简称大端直径。

⒊最小圆锥直径d简称小端直径。

⒋圆锥长度L 最大圆锥直径处与最小圆锥直径处的轴向距离。

⒌锥度C 圆锥大、小端直径之差与长度之比，即：

L d

D C -

= (4-1)

锥角C确定后，圆锥半角α/2则能计算出。因此，圆锥半角α/2与锥度C属于同一基本参数。

二、圆锥各部分尺寸计算

圆锥半角α/2与其他三个参数的关系在图样上，一般标注D、d、L，而在车圆锥时，往往需要将小滑板油0°转动一定的角度，而转动的角度正好是圆锥半角α/2，因此必须计算出圆锥半角α/2。在图中5-4中，tanα/2=BC/AC BC=(D-d)/2 AC=L

tanα/2=(D-d)/2L (4-2)

应用式（3-2）计算α/2，须查三角函数表（比较麻烦）。当圆锥半角α/2＜6°时，可以用下列近似公式计算：

α/2≈28.7°×(D-d)/ L≈28.7°×C （4-3）

采用近似公式计算圆锥半角α/2时，应注意：

⑴圆锥半角应在6°以内。

⑵计算结果是“度”，度以后的小数部分是十进位的，而角度是60进位。应将含有小数部分的计算结果转化成度、分、秒。

三、转动小滑板法车外圆锥

因圆锥既有尺寸精度，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。一般先保证圆锥角度，然后精车控制其尺寸精度。车外圆锥面的主要方法有：转动小滑板法和宽刃刀车削法。

转动小滑板法是把刀架小滑板按工件圆锥半角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，如图4-3所示。转动小滑板法操作简便，调整范围广，主要选用于单件、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。

(a) (b)

图4-3 转动小滑板法车前顶尖

(a)前顶尖(b)车前顶尖

⒈装夹车刀

车刀刀尖必须严格对准工件的旋转中心，否则车出的圆锥素线将不是直线，而是双曲线。精车外圆锥主要考虑提高工件的表面质量并控制外圆锥的尺寸精度。因此，精车外圆锥时，车刀必须保持锋利、耐磨。

⒉确定小滑板的转动方向

车外圆锥和内圆锥工件时，如果最大圆锥直径靠近主轴，最小圆锥直径靠近尾座方向，小滑板应逆时针方向转动一个圆锥半角（α/2）；反之，则应顺时针方向转动一个圆锥半角（α/2）。

任务实施

一、工艺分析

⒈分析技术要求

⑴该工件主要表面的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度等要求都比较高。包括光轴和外圆锥面的加工。

⑵由于工件的精度要求较高，故加工过程应划分为粗车——半精车——精车等阶段。

⒉确定装夹方法

用三爪卡盘装夹

二、工、量、刀具选择

⑴工具选择 圆锥环规和样板等。 ⑵量具选择

25～50mm 的千分尺和游标卡尺。 ⑶刀具选择

90°粗车刀、90°精车刀。 3、设备 CA6140型车床

三、车削圆锥轴头的操作步骤

步骤1：检查毛坯尺寸。

步骤2：夹住毛坯外圆，伸长约50mm,找正、夹紧；车端面，车平即可；粗、精车外圆至0

05.042-φmm,长至卡爪，外圆倒角。

步骤3：掉头装夹，伸出约95mm ，找正、夹紧；车端面，保持总长120mm ；车外圆26.13φmm ；转动小滑板粗、精车外圆锥面至尺寸要求，外圆锥面倒角。

任务评价

每位同学完成一件后，卸下工件，仔细测量是否符合图样要求，对车削的工件进行评价，外圆锥轴的评分表，见表4-1。

表4-1 外圆锥轴评分表 序号

考核项目

考核内容及要求

配分

评分标准 自检结果 检测结果 得分 1 外圆

005.042-φmm ，R a ≤3.2μm

10/2 超差不得

分 2 26.31φmm ，R a ≤3.2μm

10/2 超差不得分

3 2±1.5mm

5 4

外圆锥面 莫氏4号，R a ≤1.6μm

25/3

超差不得分

5 26.31 mm

4 超差不得分 6 80mm

5 超差不得分 7 长度尺寸

120mm 10 超差不得分 8

倒角

C2 2 不符合要求，不得分 9 C1

2 不符合要求，不得分 10 外观 有毛刺、损伤、畸形等缺陷

5 扣1～5分 11

严重畸形

5

扣5分 12

安全文明生产

按国家颁布的有关法规或企业自定的有关规定执行

10

不符合要求酌情倒扣5～10分，发生较大事故者取消考试资格

13

完成时间

60min

未按时完成倒扣10

分

合 计

知识链接

外圆锥检测

⒈用圆形游标角度尺检测锥度

对于角度或精度不高的圆锥表面，可用圆形游标角度尺检查。如图4-4所示，把角度尺调整到要检测的角度，角度尺的角尺与工件平面（通过中心）靠平，直尺与工件斜面接触，通过透光的大小来找正小滑板的角度，反复多次直至达到要求为止。