锥度的检查方法和相应仪器的使用方法

锥度的检查方法和相应仪器的使用方法

锥度检查在机械加工中至关重要，特别是在刀柄和主轴的制造中。本文将详细介绍锥度的检查方法以及使用气规进行锥度检查的具体操作。

关心质量的公司会定期检查刀夹锥度是否磨损或不准确，因为这些条件可能会危及关键操作的结果。但是，企业可以使用气规快速而可靠地检查锥度。这些设备无需特殊的操作人员培训即可有效使用。在生产环境中测量锥度时，很少有其他方法可以与空气的速度和性能相匹配，因为多回路空气喷嘴可以放置在非常小的锥度规中。

关注严格质量要求的公司会定期检查刀架锥度是否磨损或不准确。生产工人不需要特殊培训即可使用气压计进行这些检查。

锥度的使用从未如此重要。大多数刀柄设计使用锥度，因为锥度可提供良好的对齐，并可“锁定”到位。在刀柄和主轴的制造中，锥度和尺寸的控制决定了机床在切削过程中的性能。

控制锥度最重要的两个条件是锥度和角度。尺寸受公差控制，因此与圆柱ID或OD相同。另一方面，锥角可以通过至少三个不同的因素来控制：

1）夹角或每边夹角；
2）锥度每英寸或每英尺；
3）在指定基准位置的两个直径。

气规实际上可以测量所有常见的尺寸类型，并且特别适合检查此类尺寸关系。作为一种检查工具，空气压力计可以比其他压力计方法更快，更方便，更准确地测量许多工作。例如，在测量高精度孔条件时，对于速度和精度，无可比拟的气密性。同样，在检查尺寸特性时，空气提供了足够的放大倍率和可靠性，足以测量超出机械量规范围的公差。

另外，气测也很容易。生产工人不需要特殊培训即可使用气压计。例如，要检查一个孔，无需发展“摇动量规”以找到真实直径的技能：只需将空气塞插入孔中，然后读取仪表。它是如此简单。

气压计如何工作
气压计使用背压原理确定被测零件的尺寸。根据物理定律，流量和压力与间隙成正比，并且它们彼此成反比。因此，可以在图表上绘制气压与限制器（工件）到排气口（喷嘴）的距离之间的关系。参见图1中的线（a）。随着射流与工作表面之间的距离增加，压力减小，并且该比率变为线性，如图1中的直线部分（b）所示。精确地校准，它代表了空气计的刻度。

在生产环境中测量锥度时，很少有其他方法可以与空气的速度和性能相匹配，因为多回路空气喷嘴可以放置在非常小的锥度规中。气锥规用于整个加工过程，包括：

检查新的刀夹，
检查新主轴，
监控用过的刀架，以确保它们正确地与机器
监视主轴，以确保刀架正确地安装在主轴上。

刀柄和主轴
标准刀夹的类型很多，但是最常见的两种是CAT-V和HSK。NMTB和CAT-V非常相似，并且最常用。NMTB / CAT-V刀架为外部锥度，通常具有30、40、45、50和60的常见尺寸（取决于其他尺寸），具体取决于CNC机床的尺寸和功能。最近，HSK型刀架也因其在高速加工应用中的高性能而广受欢迎。通常指定工具尺寸32、40、50、80和100（但同样存在其他尺寸）。这些数字定义了量规线的直径和长度。NMTB和CAT-V通常都使用7:24的锥度，而HSK使用浅的1:10的锥度。

这些刀夹的普及有很多原因。一个优点是它们不是自锁的，而是通过拉杆固定在主轴上的，这种布置使换刀变得简单而快速。它们也很经济，因为锥度本身比较容易生产，只需要精确地加工一个尺寸即锥角。

刀柄必须相对于主轴正确放置切削刀具，并且在固定到位后，必须严格保持这种关系。因此，刀夹和主轴上的锥形表面的精度至关重要。

如果刀架的锥度率太大，则锥度较小端的两个表面之间将有过大的间隙。如果锥度率太小，则大端的间隙会过大。两种情况都会降低连接的刚性并导致刀具跳动，这可能会以几何形状和/或表面光洁度误差出现在工件上。锥度误差也可能会影响工具上的法兰与主轴端面之间的间隙量，从而造成轴向定位误差。

三种类型的气动工具
随着对精密加工和高速加工的要求不断提高，主轴和刀柄锥度的制造公差变得越来越严格。然而，两个组件仍然受到制造误差和磨损的影响。作为响应，一些对精度，质量和生产率有很高要求的公司，尤其是在航空航天和医疗领域，以及一些汽车供应商，都定期检查刀架锥度和使用刀架的机床主轴的精度。这通常是通过差动空气计完成的，差动空气计将必要的高分辨率和精度与车间所需的速度，易用性和坚固性相结合。气规锥度工具最常见的类型是在相对的空气回路上有两对喷嘴，设计用于零件与工具之间的“卡口配合”。

如此，卡扣配合工具无法测量零件直径。相反，它显示了工件上两个点的直径差异，而母版上却显示了相同的两个点（见图2）。如果锥度大端的直径差大于小端的直径差，则上射流将比下射流看到更多的背压。这将反映负锥度或更大的锥角。如果小端的直径差大于大端的直径差，则量具将显示正锥度或较小的锥角。

但是，由于差动空气表仅显示直径差异，因此不会在任何位置显示零件的直径。因此，尽管这种类型的气动工具可以很好地显示锥度磨损，并允许我们预测连接处的刚度损失，但它并不能告诉我们有关工具轴向定位精度的任何信息。

为此，我们需要一种“间隙式”气动工具。刀腔的尺寸可容纳整个刀架的锥度，而刀架的法兰则紧靠工具的顶面。这样就可以测量已知高度的直径（除了间隙变化，如卡扣配合类型）。如图3所示，可以添加另一组喷嘴以检查钟形和桶形形状，这是另外两个条件，它们会减小刀架和主轴之间的接触面积。

还有第三种空气锥规，它是上述样式之间的交叉。这称为“同时配合”锥度规。基本上，它是一种带有指示器的卡入配合式工具，其指示器指向刀架的配合法兰的表面。这表明刀柄伸入主轴的距离。因此，尽管气规可提供锥角的读数，但指示器可指示直径的大小。在测量锥形刀架时，如果锥度直径太大，则无法进入量规。如果直径太小，它将进一步落入量规中。

如果对气规的工作原理有基本的了解，这些工具就易于使用。掌握只是插入锥度母版并调整零的问题。测量更加容易：只需插入零件并读取读数。但是，需要特别小心，特别是在搬运重型刀架时。尽管气动工具坚固，但可能会损坏它。

掌握锥度规
锥度工具的气规需要锥度母版。刀架特别受关注，因为锥度的精度会影响使用这些刀架制造的零件的质量。根据ANSI标准B5.10，V形法兰刀架的指定锥度为每英尺3½英寸，+ 0.001 / -0.000英寸。ISO标准1947定义了许多锥度等级，并根据等级和锥度长度建立了不同的公差。

无论遵循哪种标准，都必须先掌握量具，然后才能将其用于测量零件。锥度母版通常是零件的更精确版本，但是在可以用来对量具进行母版化之前，必须先对其进行认证。ANSI的每英尺0.001英寸的公差似乎很容易实现，除非您查看检查过程的复杂性。首先，大多数刀柄比1英尺短得多，因此大多数量具实际上比较的直径仅相距3或4英寸。考虑3英寸的示例，零件必须满足0.00025英寸（即0.001英寸÷4）的量规公差。使用常用的10：1拇指比量规，量规主机应精确到25微英寸，量规应解析为相同的量。

要再次使用10：1的比例对母版进行认证，将需要一种性能优于2.5微英寸的量具系统。这很容易实现。受控的实验室环境对于实现该级别的准确性至关重要。认证母版可以大致复制生产测量过程。在两个已知的高度上测量母盘的直径，并根据结果计算出斜率或角度。