圆锥结合的精度设计与检测.pptx
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1、1 2.配合的间隙或过盈可以调整配合的间隙或过盈可以调整 圆锥配合中,间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥圆锥配合中,间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥的轴向相对移动来调整,并且装拆方便的轴向相对移动来调整,并且装拆方便(如图如图7.1所示所示)。3.密封性好密封性好 内、外圆锥的表面经过配对研磨后,配合起来具有良好的自锁性和密封性。内、外圆锥的表面经过配对研磨后,配合起来具有良好的自锁性和密封性。圆锥配合的缺点:圆锥配合的缺点:结构复杂、影响互换性参数比较多、加工和检测也比较困难,故其应用不如圆结构复杂、影响互换性参数比较多、加工和检测也比较困难,故其应用不如圆柱配合广泛。柱配合广泛。图图7.
2、1 7.1 圆柱配合和圆锥配合的比较圆柱配合和圆锥配合的比较第1页/共38页27.1.2 圆锥配合的基本参数圆锥配合的基本参数圆锥配合中的基本参数如图圆锥配合中的基本参数如图7.2所示。所示。图7.2圆锥配合的基本参数1.圆锥角圆锥角()圆锥角是指通过圆锥轴线圆锥角是指通过圆锥轴线的截面内,两条素线间的的截面内,两条素线间的夹角,用符号夹角,用符号 表示。表示。2.圆锥素线角圆锥素线角(/2))圆锥素线角是指圆锥素线圆锥素线角是指圆锥素线与其轴线间的夹角,它等于与其轴线间的夹角,它等于/2。/23.圆锥直径圆锥直径圆锥直径是指与圆锥轴线垂直的截面内的直径。圆锥直径是指与圆锥轴线垂直的截面内的直
3、径。圆锥直径分:内、外圆锥的最大直径圆锥直径分:内、外圆锥的最大直径Di、De,最小直径最小直径di、de和任意给定截面和任意给定截面内的圆锥直径内的圆锥直径dx(与端面的距离为与端面的距离为 x)。)。设计时,一般选内圆锥的最大直径或外圆锥的的最小设计时,一般选内圆锥的最大直径或外圆锥的的最小直径作为直径作为基本直径基本直径。第2页/共38页34.圆锥长度圆锥长度(L)圆锥长度是指圆锥的最大直径与其最小直径之间的距离。圆锥长度是指圆锥的最大直径与其最小直径之间的距离。图7.2圆锥配合的基本参数5.圆锥配合长度圆锥配合长度(H)圆锥配合长度是指内、外圆锥配合长度是指内、外圆锥配合面的轴向距离圆
4、锥配合面的轴向距离H。6.锥度锥度(C)锥度是指圆锥的最大直径与其锥度是指圆锥的最大直径与其最小直径之差对圆锥长度之比最小直径之差对圆锥长度之比C。锥度常用比例或分数形式表示,例如锥度常用比例或分数形式表示,例如 C=1:20,或或C=1/20等。等。国标规定了一般用途圆锥的锥度和锥角系列如表国标规定了一般用途圆锥的锥度和锥角系列如表7.1所示。所示。国标规定了特殊用途圆锥的锥度和锥角系列如表国标规定了特殊用途圆锥的锥度和锥角系列如表7.2所示。所示。第3页/共38页47.基面距基面距 (a)基面距是指相互结合的内、基面距是指相互结合的内、外圆锥基准面的距离外圆锥基准面的距离a。图7.2圆锥配
5、合的基本参数8.轴向位移轴向位移(Ea)轴向位移是指相互结合的内、轴向位移是指相互结合的内、外圆锥,从实际初始位置(外圆锥,从实际初始位置(Pa)到终止位置(到终止位置(Pf)移动的移动的(轴向)轴向)距离距离Ea。如图如图7.3所示。所示。图7.3 轴向位移第4页/共38页57.2 圆圆 锥锥 公公 差差 与与 配配 合合7.2.1 圆锥公差圆锥公差 为了保证内、外圆锥的互换性和使用要求,为了保证内、外圆锥的互换性和使用要求,GB/T113342005规定的圆锥公差项规定的圆锥公差项目如下:目如下:1.圆锥直径公差圆锥直径公差(TD)圆锥直径公差是指圆锥直径圆锥直径公差是指圆锥直径的允许变动
6、量,如图的允许变动量,如图7.4所示。所示。7.4 圆锥直径公差带 其其TD 以基本圆锥直径以基本圆锥直径(一般取最大圆锥直径一般取最大圆锥直径D)为基本尺寸,从为基本尺寸,从GB/T1800.3-1998中中查得,它适用于圆锥的全长(查得,它适用于圆锥的全长(L)。基本尺寸一般取最大圆锥直径基本尺寸一般取最大圆锥直径D。第5页/共38页62.圆锥角公差圆锥角公差(AT)圆锥角公差是指圆锥角允许的变动量,如图圆锥角公差是指圆锥角允许的变动量,如图7.5所示。所示。图7.5 圆锥角公差带圆锥角公差可用两种形式表示:圆锥角公差可用两种形式表示:(1)以角度单位表示以角度单位表示:(2)以长度单位表
7、示以长度单位表示:第6页/共38页7 GB规定规定圆锥角公差圆锥角公差AT共分共分12个公差等级个公差等级,用符号,用符号AT1,AT2,AT12表示,其公差值见表表示,其公差值见表7.3所示。所示。第7页/共38页8 实例应用:刀具切削系统实例应用:刀具切削系统-锥柄精度锥柄精度国家标准要求国家标准要求7:24锥柄精度按锥柄精度按AT4级制造级制造,锥柄与主轴孔间锥柄与主轴孔间的接触率为的接触率为 80%;连接部位的接触面积大小决定了传递扭矩的大小;连接部位的接触面积大小决定了传递扭矩的大小;7:24锥锥柄靠锥柄与主轴间的摩擦力传递扭矩;只有当摩擦力小于柄靠锥柄与主轴间的摩擦力传递扭矩;只有
8、当摩擦力小于扭矩时,端面键才起作用扭矩时,端面键才起作用;锥柄精度按锥柄精度按AT3级精度控制;保证锥柄与主轴孔的接触率级精度控制;保证锥柄与主轴孔的接触率85%,提高工具系统与主轴的连接接口的刚性。,提高工具系统与主轴的连接接口的刚性。优势优势:精度优势通过增大接触刚性来体现精度优势通过增大接触刚性来体现第8页/共38页9 +-切削系统切削系统-主轴和锥柄配合精度主轴和锥柄配合精度锥柄角度负公差,锥柄小端接触锥孔,切削力支点靠后,降低系统稳定性。第9页/共38页10工具系统 连接刚性接口刚性取决于以下两方面的因素:接口刚性取决于以下两方面的因素:1.外锥和内锥的配合精度:外锥和内锥的配合精度
9、:按照目前典型的按照目前典型的AT4级(级(ISO1947,GB11334-2005)锥度规定的角度公)锥度规定的角度公差为差为13”,这意味配合后端最大径向间隙高,这意味配合后端最大径向间隙高13m;2.机床拉杆的拉力:机床拉杆的拉力:。当拉力增大(当拉力增大(48)倍时,连接刚性可提高)倍时,连接刚性可提高(2050)%,但是,但是 过大的拉力在频繁的换刀过程中会加速主轴内孔的磨损。过大的拉力在频繁的换刀过程中会加速主轴内孔的磨损。第10页/共38页11工具系统 连接刚性 由于内外锥体配合精度原因,无论是在配合前端或后端的由于内外锥体配合精度原因,无论是在配合前端或后端的间隙,在切削过程中
10、由于切削力的影响使得刀具跳动加大,间隙,在切削过程中由于切削力的影响使得刀具跳动加大,配合后端的间隙还会引起刀柄在主轴内的摆动,会加速主轴配合后端的间隙还会引起刀柄在主轴内的摆动,会加速主轴孔前段的磨损,形成喇叭口,引起刀具轴向定位误差。孔前段的磨损,形成喇叭口,引起刀具轴向定位误差。支点第11页/共38页12 一般情况下,可不单独规定圆锥角公差,一般情况下,可不单独规定圆锥角公差,而是用圆锥直径公差来控制圆锥角,如图而是用圆锥直径公差来控制圆锥角,如图7.6所示。所示。图7.6 直径公差控制 的极限圆锥角 表表7.4列出了列出了L=100mm时圆锥直径公时圆锥直径公差所能控制的最大圆锥角误差
11、。差所能控制的最大圆锥角误差。第12页/共38页13 对于圆锥角公差有更高要求的零件时,除规定其直径公对于圆锥角公差有更高要求的零件时,除规定其直径公差(差(TD)外,还应给定圆锥角公差外,还应给定圆锥角公差(AT)。圆锥角的极限偏差可按单向或双向取值,如图圆锥角的极限偏差可按单向或双向取值,如图7.7.所示。所示。图图7.7 圆锥角偏差给定形式圆锥角偏差给定形式第13页/共38页143.圆锥的形状公差(圆锥的形状公差(tF)圆锥的形状公差圆锥的形状公差:圆锥素线直线度公差圆锥素线直线度公差圆锥圆度公差圆锥圆度公差 对于精度要求不高的圆锥工件,其形状公差由直径对于精度要求不高的圆锥工件,其形状
12、公差由直径公差(公差(TD)控制。控制。对于精度要求较高的圆锥工件,应按要求单独对于精度要求较高的圆锥工件,应按要求单独规定形状公差规定形状公差 tF。tF 的数值的数值从从GB/T1184-1996中选取。中选取。第14页/共38页154.给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差(TDS)给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差TDS是指在垂直圆锥轴线的给定是指在垂直圆锥轴线的给定截面内,圆锥直径的允许变动量,如图截面内,圆锥直径的允许变动量,如图7.8所示。所示。图7.8 给定截面圆锥直径公差 带 TDS的数值的数值以给定截面的直径以给定截面的直径dx为基本尺寸,从为基本尺寸,从GB/T1
13、800.3-1998选取。选取。第15页/共38页16 一般情况下,也不需要规定给定截面的圆锥直径公差,一般情况下,也不需要规定给定截面的圆锥直径公差,只有对圆锥工件有特殊要求时,才规定此项公差,但同时还只有对圆锥工件有特殊要求时,才规定此项公差,但同时还要规定圆锥角公差要规定圆锥角公差AT,它们之间的关系如图,它们之间的关系如图7.9所示。所示。图图7.9 TDS与与AT的关系的关系 由图由图7.9可见,给定截面的圆锥直径公差可见,给定截面的圆锥直径公差TDS不能控制圆不能控制圆锥角误差锥角误差AT,两者相互无关,应分别要求。两者相互无关,应分别要求。第16页/共38页177.2.2 圆锥配
14、合圆锥配合 GB/T123602005产品几何量技术规范(产品几何量技术规范(GPS)圆圆锥配合适用于锥度锥配合适用于锥度C从从1:3至至1:500,基本圆锥长度,基本圆锥长度L从从6至至630mm,直径至直径至500mm的光滑圆锥的配合。的光滑圆锥的配合。1.圆锥配合的基准制和配合种类圆锥配合的基准制和配合种类 圆锥配合的圆锥配合的基准制基准制分:基孔制和基轴制两种。标准推荐优先采用基孔制。分:基孔制和基轴制两种。标准推荐优先采用基孔制。圆锥圆锥配合种类配合种类(相互配合的内、外圆锥基本尺寸应相同):(相互配合的内、外圆锥基本尺寸应相同):(1)间隙配合间隙配合 即具有间隙的圆锥配合,其间隙
15、大小在装配时和使用中即具有间隙的圆锥配合,其间隙大小在装配时和使用中通过内、外圆锥的轴向相对位移进行调整,它主要用于滑动通过内、外圆锥的轴向相对位移进行调整,它主要用于滑动轴承机构中。轴承机构中。第17页/共38页18(2)过盈配合过盈配合:即具有过盈的圆锥配合,其过盈大小也可以调整。在即具有过盈的圆锥配合,其过盈大小也可以调整。在承载情况下,它利用内、外圆锥间的摩擦力自锁传递转矩。承载情况下,它利用内、外圆锥间的摩擦力自锁传递转矩。(3)过渡配合过渡配合:即可能具有间隙,也可能具有过盈的圆锥配合。要求内、即可能具有间隙,也可能具有过盈的圆锥配合。要求内、外圆锥紧密配合,它用于对中定心或密封。
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