摘要：检具作为一种检查产品的检测工具，它是很多企业为控制产品的尺寸精度而特制的一种测量工具。在现今的机械制造业生产中，锥孔零件是很常见的一种零件，其应用也是非常广泛的。而现今的锥孔零件的规模都是大尺寸的，我们想要保障锥孔零件的质量，就必须对其锥度和直径进行良好的测量，而检具就是最好的测量工具。但是，想要对大尺寸锥孔进行检具测量，就必须拥有配套的检具设计，从而使锥孔测量变得更加的精准。基于此，本文将对大尺寸锥孔测量检具设计进行详细的分析和探究，希望可以对锥孔质量提升带来一定的帮助。
关键词：大尺寸；锥孔测量；检具设计
进入新时期以来，机械加工中的锥孔既是精密轴类工件加工和测量的定位基准，也是配合尾座顶尖支撑工件保证正常加工的工艺基准。锥孔零件的尺寸规模是很大的，其锥度和直径的测量方法中，一般锥孔采用塞规测量，但是在数控重型卧式车床中，带有锥孔的花盘零件的锥孔直径大，其塞规的重量就会变大，从而使实际的操作变得非常困难。因而，想要解决上面提到的问题，我们就必须设计并制作一套锥孔的测量检具，从而使用这种配套的检具测量锥孔锥度的大端直径，保证锥孔质量的良好，促进锥孔生产的效率提升。
1、将径向转化为轴向的测量
锥孔大端直径采用通用量具测量误差大，不能保证测量精度要求。圆锥零件的锥孔大端直径为 Ф30（+0.052 / 0），公差仅为 0.052 mm。为此，将径向尺寸测量转化为轴向尺寸测量，用专用量具———卡规和标准圆锥塞规配合测量，简单、直观、方便。
（1）计算公式的推导
设锥孔锥角为 α，那么斜角为 α/2，当锥孔直径尺寸变化量（直径公差）为D 时，计算轴向尺寸变化量（轴向尺寸公差）H。tan（α/2）= D/2H；D=2Htan（α/2）=CH（1）；H=D/2tan（α/2）=D/C（2）；式（1）、（2）中：α 为圆锥的圆锥角；D 为大端孔径的变化量（孔径公差）；H 为轴向尺寸变化量（轴向尺寸公差）；C 为圆锥的锥度。式（2）就是计算轴向尺寸变化量的通式，当圆锥以锥度标注时，计算更为简便。已知圆锥实例的圆锥角 α =6°，大端孔径公差 D = 0.052mm 时，由式（2）可求出轴向尺寸变化量（轴向尺寸公差）H =0.5 mm。
（2）测量方法
用专用量具———卡规测量。当测量锥孔大端直径时，卡规通端通过，止端不通过，则锥孔大端直径合格。
2、用标准量柱的测量
用标准量柱和加长标准圆锥塞规配合测量：用千分尺测量 d 和d’的两圆柱外端之间的距离 M d、M d’。依据实际的几关系，推导锥孔大端直径 D 的计算公式。D = M d － [ d 1 + cot（90° － α/2）/2]（3）；同理可得：D = M d’－ d’ [ 1 + cot（90° － α/2）/2]（4）；
将式（3）乘以 2 减式（4），整理后得到D = 2M d － M d’（5）；式（3）～（5）中：M d、M d’ 为跨棒距的实际尺寸，mm；d、d’ 为标准圆柱的实际尺寸，mm；D 为锥孔大端直径，mm；α 为圆锥的锥角，（°）。式（5）就是锥孔大端直径测量的公式。这里应指出的是：用式（5）计算锥孔的大端直径时，只需用 d、d’ 的标准圆柱各测一次。只增加（多）了一次测量，就消除了计算式中的角度参数，有效地避免了角度误差对计算结果的影响，使计算简单。
3、用专用检具的测量
3.1 检具设计依据原理
本检具依据斜面传递原理，采用双圆锥结构形式。通过校准、测量，由指示表直接获得主轴锥孔大端直径的实际偏差值。
3.2 检具的结构与参数计算
根据比较测量的构思，专用检具结构由轴套、双锥轴（由标准塞规和指示孔径圆锥组成）、弹簧、螺钉（起限位和制动功能）和指示表等组成。进行测量时，通过双锥轴的轴向移动，由指示表直接指示出锥孔大端直径的实际偏差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（1）标准圆锥和指示孔径圆锥锥度的确定
按照一般习惯，可根据双锥轴的轴向移动距离与锥孔大端直径间的函数关系，确定标准圆锥（塞规）的锥度。C 1 =δ/l（6）；式中：C 1 为标准圆锥的锥度；δ 为锥孔大端直径的公差；l 为锥孔大端直径变化引起的双锥轴的轴向位移。当令 l = nδ 时，式（6）变为C 1 =1/n（7）；式中：n 为任意数。综上可知，当使指示表的指示值直接反映锥孔大端直径的变化量时，可根据式（7）得到指示孔径圆锥的锥度 C 2，即C 2 =2/n（8）
（2）锥孔大端直径的确定
当以标准圆锥环规校准指示表的 “零位”，锥孔大端直径的实际偏差，可直接由指示表的指示值得出D = D 0 + D1（9）；式中：D 0 为标准环规锥孔大端直径；D1为锥孔大端直径的实际偏差（即指示表的指示值）。
3.3 测量方法
专用检具是按比较测量方法设计的。检测时以标准圆锥塞规为基准。具体方法如下：
（1）用标准环规校正指示表的 “零位”将标准圆锥环规套在检具的标准圆锥塞规上，并使其完全吻合。拉动手柄使标准圆锥环规大端面与基准面 A 相接触（紧贴），拧紧螺钉，将指示表的指示值调整为 “零”（2）测量锥孔大端直径手持专用检具，将双锥轴右端的标准圆锥塞规，塞入被检主轴锥孔之中，并使其完全吻合。拉动手柄使锥孔大端面与基准面 A 相接触（紧贴），拧紧螺钉，这时指示表的指示值，就是锥孔大端直径的实际偏差值。（3）计算锥孔大端直径的实际尺寸由式（9）求出锥孔大端直径的实际尺寸。
3.4 几点说明
（1）为了保证传递可靠，提高测量精度，双锥应严格按锥度量规标准制造，双锥轴与轴套配合间隙应控制在 0.005 mm；（2）指示表可根据精度要求选用轴向百分表或千分表；（3）专用检具各部位相互配合，保证检具放置平稳且读数方便。
4、借助样板的测量
4.1 测量方法
对于大径锥孔的测量而言，首先，将与被测量零件锥度相同的样板上部装好定位螺套，这时一定要用大螺母将定位螺套固定好，再将检轴穿过定位螺套的定位孔，这时检轴的两端应是靠在被测锥孔的大端面上。其次，将样板的一侧按设计图纸的方向靠紧锥孔的侧壁，同时辅助支承的支脚也要靠住锥孔侧壁，以便能够保证样板的中心平面通过锥孔的中心点。最后，辅助支承需要利用螺钉和小螺母 来固定在样板上，在锥孔大端和小端两处，测量出样板与锥孔壁的间距数值，然后根据实际测得的数据大小端差值及其间的垂直距离，就可以求出所测锥孔的角度偏差。与此同时，加工刀架的角度也需要适当的调整，重新加工锥孔，使其数值与锥孔大小端测量的数值相同，此时的锥孔锥度是非常合格的，在按此时的数值与检具的数值带入到公式中去，即可求出锥孔的大端直径。
4.2 锥孔大端直径的计算方法
由几何关系可得锥孔大端直径的计算公式D1=L1+BL1（10）；式（10）中：L1是检具尺寸（mm）；L2是实际测量尺寸（mm）；B是和锥孔的锥度1：A有关的系数，A为锥度的实际数值，1：A为所需测量的锥度值。由B=1/cos[arc tan（1/2A）]得，当锥度1：A为1：10时，B=1.001249；当锥度1：A为1：20时，B=1.0003125；当锥度为 1：A为1：30时，B=1.000139；当锥度为 1：A为1：50时，B=1.0005；当锥度1：A值为 7∶ 24 时，B =1.010 578。上述给出的都是常用的B值，可以供大家参考。而想要算出实际锥孔的锥度检具数值，就需要将测量到的数值带入进上述的公式中，就可以求出D1的数值了。
结语
总而言之，大尺寸锥孔的测量主要内容便是锥度和直径，在数控重型立式车床工作台进行工作时，为了将锥孔的测量精度提升，我们必须结合实际的锥孔规模和测量需求，设计并制定出一套锥孔测量检具，这种检具一定要具有测量数值准确，操作方便，使用经济，效果显著等特点，这样才能使大尺寸锥孔的测量数值变得准确，从而保证锥孔的整体质量提升。当然，这种检具也适用于数控重型立式车床工作台和数控重型卧式车床花盘零件的大尺寸锥孔的测量，因此，尤其是与大尺寸锥孔测量相配套的，绝对能满足大尺寸锥孔测量的实际应用，促进机械加工质量和效率的提高。
参考文献：
[1]锥孔连接螺母力矩设定及改善[J].王雪冰.汽车零部件.2016（10）
[2]内径表在摩托车锥孔类零件参数测量中的应用[J].刘兴富，刘瑞玲.摩托车技术.2015（05）
[3]车削圆锥零件的方法与技巧[J].袁泉江，雷中钰.冶金管理.2019（03）
论文作者:郝晓丹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：大端论文; 测量论文; 锥度论文; 直径论文; 圆锥论文; 尺寸论文; 指示论文; 《基层建设》2019年第14期论文;