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。

Primarily, turning creates cylindrical or conical shapes due to the rotating motion of the workpiece. However, modern CNC turning technologies can also create more complex geometric features.

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)。

Each step is a section with a constant diameter. This indicates that the feed direction of the lathe-cutting tool is always parallel to the axis of the workpiece.

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