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錐度值

文章日期:2008-02-01 08:40

做傳統車床的人通常會遇到車錐度時要調複式刀座,而複式刀座所調的角度為工件錐度部位之半錐角,為甚麼要調的是半錐角,而不是全錐角呢?為甚麼工件的錐度值乘以28.65就是所要調的是半錐角呢?

如下圖所示,將工件錐度部位的稜線延伸至交接,就可看出工件完整的錐度,將這工件全錐度的一半定為a,則可得半錐角,由於複式刀座的前進方向是水平的,所以只要將複式刀座依逆時針方向調動半錐角,就可車削工件的錐度。



工件錐度部位之錐度值的計算公式:
T=(D-d)/L
D為錐度部位之大徑,d為錐度部位之小徑,L為錐度部位之軸向長度。

工件錐度部位之半錐角計算公式:
tan(a) = 0.5*(D-d)/L
tan是指正切函數,意思就是 : "對邊除以鄰邊",三角函數裡所指的三角形一定要用直角三角形,直角三角形最長的邊稱為斜邊,鄰邊與斜邊所包的角度就是三角函數角,如下圖的角a,三角函數角a對面的那個邊就是對邊,三角形會因擺放的位置不同而顯得有點昏頭轉向,不過只要依照上述的原則,就不會認錯邊名了。


從上述說明來看下圖就可以瞭解半錐角計算公式tan(a) = 0.5*(D-d)/L,從下圖放大的三角形中可以看出鄰邊長度是L,對邊長度是0.5*(D-d),所以tan(a) = 對邊/鄰邊=0.5*(D-d)/L,如果已算出0.5*(D-d)/L的值要反推角a的角度,就必需要這樣做a=tan-1(0.5*(D-d)/L),也就是用反三角來得角a大的小,反三角的值在三十年前常用查表方式求得,近年來只要按一按計算機就可顯示出,不過這對於在工作現場的人來說太麻煩了,所以就有一個半錐角速算公式 : a=28.65*(錐度值)=28.65*(D-d)/L),那麼這28.65到底是怎麼來的呢?



其實只要用計算機按按看就可以得到答案,將計算機輸入1/tan(10),就可得到57.2899616307594246...,但由於我們要求的是半錐角,所以再將此值除以2就可得到28.6449808153797...,簡以28.65代之即可,不過這個半錐角速算公式是近似值,只能用來大概調動複式刀座,真正的校正還得用量表來做。

工件錐度部位之全錐角計算公式:
半錐角速算公式:a =57.3*(D-d)/L
半錐角精密公式:a=2*tan-1(0.5*(D-d)/L)

車削錐度
用速算法算出工件錐度部位之半錐角之後,若要在車床上車出精密的錐度,還得輔佐以量表的校正,如下圖所示,在還沒車錐度之前,工件是圓桿件,將複式刀座偏斜半錐角之後(因為是用眼睛看刻度來偏移一定有很大的誤差,將量表架上去,要記得指針不但要垂直於工件的軸心,而且指針的延伸線也要通過工件端面的圓心才行,圖中的s是指量表本體將因複式刀座之前進而所要走的距離,m是沿軸心方向的距離,h是指量表指針伸長量,則如前所述,tan(a)=對邊/鄰邊=h/m=0.5*T,對調之後可得m=2h/T


 
 
錐度之誤差估計
T = △h/m = (h-h1)/m
在乙級檢定或是全國賽的題目裡面常看到錐度值的誤差標示是正負0.0006,這不是誤差值在0.6μ的意思,舉上題之例來說,假設要車一個T=1/5的錐度,量表伸出1mm,複式刀座前進10.05mm但是實際操作時,複式刀座在操作上可前進10.05mm,但量表只伸出0.99mm(差了一條,如果再校正下去,還要再費時間),所以這錐度誤差值△T = (h-h1)/m = (h-h1)/( 2h/T)= (1-0.99)/(2*1/(1/5)) = 0.001,這樣就超出公差0.0006之外了,有兩個方法可以改善:
反推量表的最大誤差量△h = T*m = T*(2h/T) = 0.0006*(2*1/(1/5) )= 0.006mm,所以量表的誤差量必須控制在0.6條之內,如果再考量其它誤差,量表的誤差量必須控制在0.3條之內為宜(很難達成)。

加大複式刀座前進距離m及量表伸出h
將量表伸出定為2mm,則加大複式刀座前進之水平軸向距離m = 2h/T = 2*2/(1/5) = 20mm,複式刀座前進距離s = 20.1 mm,反推量表的最大誤差量△h = T*m = T*(2h/T) = 0.0006*2*2/(1/5) = 0.012mm,所以量表的誤差量控制在1.2條之內即可,如果再考量其它誤差,量表的誤差量控制在0.8條之內為宜,0.8條的校正誤差是可以很容易達成的。

傳統車床上 工件錐度之量表校正
前置作業;用速算法算出工件錐度部位之半錐角a=28.65*(1/5)=5.730,將複式刀座偏斜約5.70,將複式刀座固定螺絲轉至半緊狀態,將量表架好指針,錶針要垂直於工件的軸心,且錶針延伸線要通過工件端面的圓心指針歸零,將複式刀座的背隙消除並讓刻度歸零。
校正作業;將複式刀前進s = 20.1 mm,觀察量表指針伸長量,假設是1.86mm,則不夠14條,這表示複式刀座偏斜的不夠,要將複式刀座偏斜依逆時針方向輕輕敲動,反之若指針伸長量2.06mm,則超出6條,這表示複式刀座偏斜的太多,要將複式刀座偏斜依順時針方向輕輕敲動,那麼要輕敲到指針指到哪呢?密訣是輕敲到指針指誤差量的六倍,也就是說如果指針伸長量不夠14條,那就將複式刀座偏斜依逆時針方向輕輕敲動並看著指針轉14*6=84條為止,如此之後複式刀再退回 22 mm,將複式刀座的背繫消除且歸零,將量表指針歸零,重覆上述前置作業及校正作業,很快就可校好(3-5分鐘)。



註:速算公式的誤差
經大天才小鈞鈞先生提醒,我用autoCAD做了一個速算公式的誤差圖,如下圖所示,圖中綠色的是用28.65*2所算出來的直線,紅色的曲線才是真正的正切函數值,從此圖中可看出:當角度越大時,速算公式誤差越大(),也就是綠色直線越偏離紅色的曲線。


下圖是用錐度值當橫軸,角度值當縱軸所畫出來的圖,綠色是用28.65*2所估算出來的半錐角角度,紅色是正確的半錐角角度,從此圖中可看出:當角度越大時,速算公式誤差越大(高估),也就是綠色直線越高於紅色的曲線。

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