階級車削 vs. 錐度車削：有何差異？

車削簡介

車削基本上是一種切削操作，使用鋒利的切削刀具，藉由移除旋轉工件表面的材料來塑造工件的形狀。刀具以特定的模式沿著工件表面移動，以達到所需的形狀。

主要來說，車削會因工件的旋轉運動而產生圓柱或圓錐形狀。然而，現代的 CNC 車削技術 也可以建立更複雜的幾何特徵。

車床通常執行車削作業。它可以是標準的引擎車床、刀塔車床或 CNC 車床。現在，先進的 CNC 加工中心（如車床）也能達到車削的精確幾何形狀。

階級車削和錐度車削是兩種常見的車削操作。現在讓我們深入了解這些主題。

什麼是 Step Turning？

在階梯車削與錐度車削的比較中，階梯車削製程是較基本且簡單的製程。在階梯車削中，使用車床沿著旋轉圓柱工件的長度建立多個階梯 (具有不同直徑的部分)。

每一步都是直徑固定的一段。這表示 車床刀具 始終平行於工件的軸線。

由於不同直徑部分的外觀很像樓梯中的「階梯」，因此「階梯車削」這個名稱已經很普遍。下圖顯示典型的多階軸與相關的術語。

根據設計的不同，最終的工件可能會有許多步驟。這些階梯可能有許多用途，例如提供套筒等配合零件的座套、定位軸承的軸肩或美觀用途。

階級轉換製程如何運作？

台階車削製程相當直接，但需要耐心。一般而言，階級車削的起始位置是安裝在機器上的均勻圓料。

然後，進行初始粗切割，以達到整個毛坯長度上的均勻直徑，並去除表面上的任何不均勻特徵。

之後，加工人員以循序漸進的方式進行步進車削，分多個步驟減少每個部分的直徑，直到達到正確的直徑為止。對於接下來的每個步驟，切削工具都應確保正確的對齊與尺寸。

最後，加入精加工切削是很好的做法。這有助於達到精細的表面光潔度和精確的尺寸控制。

什麼是錐度車削？

現在讓我們進入討論階級車削與錐度車削的第二部分。錐度車削製程會產生具有錐度的表面，也就是說工件的直徑會沿著其長度逐漸改變。最後的工件呈圓錐形，這與台階車削形成對比，台階車削有尖銳的台階和直的表面。

錐度車削可以有多種類型。每種類型的摘要如下：

• 外部錐度:如上圖所示，外圓錐位於工件外表面。
• 內部錐度:內錐度是在空心工件的內表面製造出來的，通常使用搪刀。
• 直錐:圓錐表面是直的，沒有弧度。換句話說，直錐沿著切割長度有一致的錐度角度。
• 可變錐度:可變錐度不是直的。它們使用可變的錐度角度，以曲線和花鍵為特色。

錐度車削製程如何運作？

在比較階級車削與錐度車削時，錐度車削製程比較複雜。在規劃錐度切削時，加工人員需要考慮更多因素，並且更加小心謹慎。

一般而言，與工件安裝、粗切及精加工餘量相關的要點與階級車削相同。然而，還有其他因素需要考慮。

首先要計算錐形角。為此，讓我們看看上圖。它顯示了具有錐度的工件最終形狀。詞彙如下：

• α = 錐度角
• L = 工件錐形部分的長度
• D = 錐度較大一端的最大直徑
• d = 錐度較小一端的最小直徑

以下公式可計算出錐角：

這是切削刀具相對於旋轉工件軸心所必須移動的角度。

在計算出錐形角之後，加工人員會選擇合適的錐形車削方法。錐度車削有幾種技術。最常見的錐度車削加工方法如下：

• 錐度車削附件:機械師在車床使用特殊的附件，可讓進給方向與錐度角度相等。
• 偏移尾座:車床尾座稍微偏向一側，使工件傾斜一個角度。藉由微調尾座偏移量，可達到正確的錐度角度。
• 複合滑板:車床複合托架的角度也是可調整的。一般而言，複合托架底座上也壓印了角度規。在許多情況下，這是手動加工時最方便快捷的錐度車削方式。
• 表格工具:此方法利用具有傾斜切削刃的客製刀具設計（成型刀具）。傾斜角度等於錐度角度。在此技術中，進給方向垂直於工件軸線。

台階車削與錐度車削的主要差異

台階車削製程和錐度車削製程都是車床作業，具有類似的機器和工具設定。然而，正如我們剛才所看到的，兩者之間有許多不同之處。專業的工程師與技術人員應該熟知這些差異，才能完全瞭解何時以及如何使用這兩種車削製程。

工件幾何

階梯車削與錐度車削最顯著的差異在於幾何形狀。階梯車削的工件具有平面、階梯狀的輪廓，而錐形車削則產生圓錐狀的輪廓。

在可變錐度車削加工中，輪廓的斜度以曲線為特徵，使其成為比步進車削更多樣化的加工。

工具移動

兩種車削加工的刀具進給方向不同。在步進車削加工中，刀具平行於工件軸線移動。切削刀具刀尖距離工件軸心的距離等於軸的台階直徑。

在錐度車削中，由於要求沿錐度角切削，切削刀具與工件軸線成一定角度移動。在這種情況下，由於刀具以一定角度移動，因此切削刀具刃口與工件軸線之間的距離不斷變化。不過，它仍維持在錐度部分的最大直徑和最小直徑之間。

工具設定

在比較階級車削與錐度車削時，刀具的設定與執行方法也相當不同。在階梯車削中，刀具的設定非常簡單，只需將刀具穩固地安裝在刀具安裝裝置中任何合適的方向即可。

對於錐度車削，需要更多的謹慎和決策。首先，加工錐度有幾種方法。在前面的章節中，我們討論了一些常見的錐度車削方法。

此外，由於錐度角是加工過程中的另一個參數，因此會帶來額外的誤差來源。每種方法都有自己的錐度角度公差範圍。一般而言，需要手動調整的方法（如尾座偏移法或複合滑座法）比其他方法（如使用成型工具或 CNC 機器）更不精確。

後處理

階級車削與錐度車削零件的後加工也不同。圓錐車削製程通常以單一切削動作產生單一表面。這會產生較細的表面光潔度，方便拋光。

在步進車削加工中，有幾個曲面。每一步都會增加兩個正交面，一個平行於旋轉軸，另一個垂直於旋轉軸。這種幾何形狀通常容易造成表面光潔度的不一致。尤其是在轉換點，也就是一個步驟開始或結束的邊緣，有時候會因為切削刀具的刀頭半徑而很難加工出完美的圓角。

階級車削和錐度車削的常見應用

無論台階車削與錐度車削之間有各種不同的比較點，它們都是製造業中重要的加工製程。

產業	步驟轉換	錐度車削
汽車	直軸：軸、銷、變速箱軸	引擎零件：氣門桿、螺柱
CNC 機床	主軸、刀柄	用於刀柄、夾頭、拉刀杆的精密錐形座
醫療	醫療裝置結構：手術工具、支撐手杖	牙鑽、針、矯形針
石油與天然氣	泵軸、多節管道	噴嘴、錐形鑽頭
電子產品	馬達軸、安裝套筒、致動器	連接針腳、焊頭