内锥角度及深度的测量方法

张亚晓，高云超

（1.航天精工股份有限公司，天津 300300；2.91576部队，浙江 宁波 315000）

在机械行业加工中，很多零件都有内锥结构，因是内部结构锥面相关尺寸不易测量。针对内锥面常用的测量方法是通过锥度规的着色法，这对测量人员要求较高，必须准确把握色层厚度，因为色层的厚度直接影响着色面积，进而影响测量结果。下面介绍几种比较容易操作的测量方法，其测量精度主要由其使用的量具精度决定。

为方便后续描述，设内锥角度为α，半角为a=α/2，锥面小端直径D1，大端直径D2。

1 内锥角度的测量方法介绍

在这里主要介绍的测量方法分别为等径双球测量方法、非等径双球测量方法、双柱测量方法。具体分析如下。

1.1 双球测量法及球径选择

1.1.1 等径双球测量法

图1 等径球测量原理示意图

由图1可以看出：

其中，R为选用的球直径很容易测量出来，而H1和H2可以由深度尺等量具直接测出，它们是相对于同一个基准面测量得到的。

1.1.2 非等径双球测量法

图2 非等径双球测量法示意图

由图2可以看出：

其中，

那么，

1.1.3 双球法中球径选择方法

双球测量方法实施的基础是：小球的球面必须能够与内锥面相切，如图1所示，否则将测量失败。小球直径分析如下：

（1）当小球刚好在锥面小端相切时小球尺寸最小，用Rmin表示，由图1可以得出：

（2）同理，当小球刚好与锥面大端相切时，小球尺寸最大，即：

选择球时，必须考虑因a角度偏差较大造成的影响，尽量不靠近半径极限值，保证球能够与锥面相切。

1.1.4 无合适球径时的测量方法

当球径较小，无法满足测量需要时，可借助圆柱棒，等径和非等径双球测量均可参照图3进行放置，其后的测量方法与前面的测量方法一样。

图3 小球径的角度测量方法

1.2 双柱测量法

图4 双柱测量法示意图

由图4可以看出：

其中，

在该方法中，只需保证圆柱的直径在D1和D2之间即可。

2 锥端深度测量方法

要测量锥面小端处的深度H，必须让小球能够卡在小端面，在图1中小球刚好卡在小端且与锥面相切，这是一种极限位置，很难把握。其实在这里小球只要能够卡在锥面小端不掉入内孔且不与锥面相切即可，仅以图1为例，可以看出此时基准面到内锥面小端处的深度：

其中，

将式（10）代入式（9）可以得出：

式中的H2、R、D1、D2均容易测出。

测内锥深度时，小球半径的选择方法如下。

首先，小球的半径R必须大于锥面小端的半径D1/2，否则会掉出锥面；其次，当小球刚好与锥面相切，同时又卡在锥面小端时的半径最大，由图1可以得出此时小球半径为，那么测量内锥面深度时选择的球半径R必须满足：

选择球时，必须考虑因a角度偏差较大造成的影响，尽量不靠近半径极限值。

3 结语

本文介绍了几种简单的内锥角度测量方法和一种内锥深度的测量方法，并给出了球径的选择方法，这些方法操作简单，极易上手，且使用通用量具即可完成测量，非常实用。