數控車床車削軸類零件時產生錐度的解決方法

石善政

在數控車床加工軸類零件的過程中，無論是加工外圓還是內孔，都不可避免地產生帶錐度現象。加工出來的工件尺寸，兩端直徑公差不一致，一頭尺寸大，另一頭尺寸小，使得加工尺寸超出公差范圍，這是數控車削加工過程中最常見的缺陷。給數控車削加工的生產帶來了困難，不但降低了工作效率，還縮小了機床加工的工藝范圍。我經過長期加工驗證和摸索，對消除這種現象的一些方法進行了總結，并尋找到了一種既避開復雜的調整過程，又不需要專門技術人員操作，簡單、方便又能解決錐度問題的好方法。下面我就這些問題談談觀點及體會。

1.數控車床車削軸類零件時產生錐度的原因

1.1床身不水平，使床身導軌與主軸的軸線不平行。

機床四角及床身中部地腳螺栓、調整墊鐵松動，導致導軌面水平直線度及垂直面內的傾斜度嚴重超標。使得主軸軸線與導軌不平行，出現大小頭現象。

1.2床身導軌磨損。

由于導軌磨損不均勻，使車刀走刀軌跡與工件軸線不平行。

1.3主軸與軸承間隙太大，影響工件加工精度。

1.4車削前，未找正后頂尖與主軸軸線同軸，出現偏移量。

尾座中心與機床主軸中心不一致，在這種情況下，如果說采用一夾一頂或兩頂尖支撐工件進行加工的話，就會產生偏移量，從而形成錐度。

1.5尾座套筒與尾座內孔之間的間隙大。

尾座套筒長期使用，磨損嚴重。造成尾座套筒與尾座內孔之間的間隙越來越大，在進行一夾一頂或兩頂尖支撐工件進行加工時，會發生偏擺，不但會形成錐度，連外圓表面的圓柱度也無法保證。

1.6采用活動頂尖支撐時，活動頂尖本身的徑向間隙大。

活動頂尖本身存在軸承徑向間隙，對于一般精度的工件來說，可以滿足精度要求。若工件精度要求較高，那么由于活動頂尖的跳動不但使加工的外圓圓度超差，而且會形成錐度。

1.7車刀剛性不足，加工過程中發生讓刀。

若加工過程中發生讓刀，會導致尾座方向直徑尺寸小于卡盤方向直徑尺寸。

1.8車刀幾何角度不科學。

在機床完好的情況下，受刀具幾何角度的影響，產生的徑向切削力Fy大，加工后切削變形大，工件也會形成錐度。

2.消除意外錐度的方法

2.1從機床方面考慮。

2.1.1、檢驗測量機床精度，校正主軸軸線跟床身導軌的平行度。

若發現機床四角及床身中部地腳螺栓、調整墊鐵有松動，那么導軌面水平直線度及垂直面內的傾斜度將嚴重超標，甚至呈扭曲狀，不但會讓車削的外圓產生錐度，還會影響其他精度。出現這種情況，必須調整機床四角及床身中部地腳螺栓及墊鐵，重新校正床身導軌面水平直線度及垂直面內的傾斜度符合要求，并緊固地腳螺釘。

2.1.2車削前，找正后頂尖，使之與主軸軸線同軸。

當發現工件有錐度存在后，先測量錐度數值，然后根據錐度數值的大小，確定尾座的移動方向和尾座的移動距離。再進行試切削，重新測量工件兩端的尺寸，檢測是否消除了錐度。如果未達到圖紙的尺寸要求，則必須再調整尾座，繼續進行試切、測量，直到符合圖紙的尺寸要求為止。

我們通常采用“緊釘頂”調整尾座偏移法：工件的兩端直徑在中滑板進給量一致的情況下，如發生+Z方向的直徑大于-Z方向的直徑尺寸。操作者站在尾座后方，松開左手緊頂絲，旋壓右手方位的緊頂絲，使頂尖向車刀方向調移。可用磁力表座吸附在導軌面上或中滑板上，百分表觸頭壓在尾座的套筒側母線上，調整的移動量是直徑差的一般即可。如發生+Z方向的直徑小于-Z方向的直徑，調整方法相反。

2.1.3更換新的尾座套筒。

若尾座套筒長期使用，磨損嚴重。再進行使用，就不僅是產生錐度了，還會出現更多的問題。只有更換新的套筒。

2.1.4如果導軌磨損嚴重或出現一些我們無法解決的問題時，只能報修機床，在此不進行詳細討論。

2.2從頂尖考慮。

在需要一夾一頂或兩頂尖進行支撐工件時，很多情況下我們都采用活動頂尖作為后頂尖。活動頂尖又稱回轉頂尖，這種頂尖將頂尖與中心孔的滑動摩擦變成頂尖內部軸承的滾動摩擦，而頂尖與中心孔間無相對運動，故能承受很高的轉速，但是它的定心精度和剛性稍差。

對于精度要求較高的零件來說，一般的回轉頂尖已無法滿足要求，那么這時可采用重型高精度回轉頂尖。

重型高精度回轉頂尖適用于低速重負荷加工。采用多種軸承組合，能承受較大載荷，心軸使用合金鋼，經熱處理后，具備高剛性和高耐磨性。前端有防塵密封，防止切削液和灰塵進入軸承，延長了頂尖的使用壽命。

2.3從車刀考慮。

2.3.1選擇刀具時，要選擇剛性好、易緊固的使用。

車刀的長度盡量短、刀桿盡量大、裝夾盡量牢固；在同樣的條件下，進刀量愈小加工出的工件誤差越小。

2.3.2合理選擇車刀幾何角度。

在金屬切削時，切削力主要來源于被加工材料在發生彈性和塑性變形時的抗力和刀具與切屑及工件表面之間的摩擦作用。根據切削力產生的作用效果的不同，可將切削力分解成三個相互垂直方向的分力。它們分別是：主切削力Fz，軸向進給抗力Fx和徑向切深抗力Fy。在這里，加工時會讓工件形成錐度的是Fy，因為Fy過大，加工后切削變形大，工件就會形成錐度。

根據加工性質的不同，材料的不同，車刀應選取不同的幾何角度。在車刀的幾何角度中，對Fy影響最大的是主偏角Kr。主偏角Kr的改變，使得切削面積的形狀和切削分力Fxy的作用方向改變，從而使切削力隨之變化。主偏角Kr增大，切削厚度隨之增大，切削變厚，切削層的變形減小，因此主切削力隨之減小，使Fy減小，Fx增大，有利于減輕工件的變形和系統的振動。因此，加工時我們往往采用較大主偏角的車刀切削軸類零件，尤其是加工細長軸。

3.消除錐度的簡便方法

采取以上幾種常規措施，雖然能減少軸兩端的直徑帶錐度的現象，但需要多次調整尾座中心、刃磨刀具角度，并且還要反復做加工校驗。在沒有相關工具的情況下，現在我們不用以上常規措施，只需在數控加工程序上多增一條指令，就能消除大小頭的不利因素。