如何準確、輕鬆地測量錐形
錐度（taper）是用於描述斜率或傾斜度的術語。雖然還有一個被稱為「斜度」的類似形狀，但在設計中通常都是和錐度分別去適當使用。
在本節中，我們將介紹錐度的用途、使用錐度的零件、計算方法和加工方法等基本知識，以及測量問題和解決方法。
何謂錐度
錐度是指細長結構的直徑、寬度、厚度等呈錐形的狀態。錐形有多種類型，可依照用途使用。錐度可以增加結構的強度、便於嵌合，並透過衝壓或切削等加工所形成。
設計成錐形稱為「加上錐度」，錐形角度大的被稱為「密錐度」，錐形角度小的則被稱為「疏錐度」。雖然還有近似錐度的詞彙斜度，但應嚴格使用這些詞。
錐度和斜度的區別
兩邊都有角度傾斜的形狀稱為「錐度」，一側處於水平而另只有單側傾斜的形狀則稱為「斜度」。例如，對於同一個圓錐形材料，如果只針對中心線一側的傾斜度則為斜度，但如果是針對兩側的斜度，則為錐度。
錐度和斜度的圖面符號
分別以符號和數字表示錐度和斜度。分別以錐角或錐度比表示錐度的大小。另一方面，斜度則是由稱為斜度比的數值來表示。
- A
- 將錐度符號和錐度形狀定向在同一方向。
使用錐度的零件
錐度用於許多零件，例如支撐銷和軸的軸承、管道、散熱器和凸緣。雖然形狀是錐形的，但各有不同的用途，其形狀也各有特點。
螺絲、軸承、嵌合部件等
使用直徑隨距離線性變化的錐度（線性錐度）。側面的角度是恆定的，錐度用錐度角（角度）或錐度比來表示。
引擎散熱片和散熱器
使用直徑隨距離呈指數變化的錐度（指數函數錐度）。橫向輪廓從根部突然變細並逐漸變細到非常窄的尖端。結果，可以減小間距，進而減輕重量和振動。
此外，形狀類似於拋物線的「拋物線錐度」用於需要降低流體阻力的零件，例如管道和飛機機身。此外，對於連接銷等零件的零件，使用與普通錐度相反的「倒錐度」。
錐角的計算
在圖面中，錐度通常以錐度比表示。但是，在某些情況下，例如車床加工，需要錐角值。
錐度比
較厚尺寸與較薄尺寸的比率。例如錐度比為3：100，則直徑每增加100mm，直徑就會變細3mm。
- a
- 直徑較大
- b
- 直徑較小
- L
- 長度
- Φ
- 錐角
錐角
錐角可透過以下公式計算。
例如，圖中所示的錐度比為3/100，則錐角可計算為：
錐度加工方式
錐度是用車床或衝壓機加工的。在衝壓加工的情況下，錐度是在製作模具時設定的。如果是車床，則使用刀物台的角度調整進行加工。在這裡，我們將介紹使用車床進行的錐度加工。
車床是一種旋轉切削材料的機床。加工物會被旋轉，工件被固定的刀具加以切削。旋轉工件進行切削，適用於向尖端逐漸變細的錐度加工。對於車床，將錐刃端銑刀的角度指定為錐角的1/2。錐角的1/2為傾斜角。
①旋轉車床，以調整角度
↓
② 操作車床手柄進行削切
↓
③削到邊緣後返回，直到刀刃脫落
↓
④重複此操作並切削到形成所希望的形狀
超精密車床還可以加工微量級的精細錐度。因此，品質管理需要高度精確的測量儀器。
傳統錐度測量問題
確認是否透過錐度加工取得了所需的尺寸（在公差範圍內）和形狀是非常重要的。特別是，由於錐形錐體是3D形狀，因此需要高準確度和定量的3D形狀測量。
然而，在傳統的 投影機、輪廓測定機、錐度規等方面，存在著精確測量難度大、不一致等各種問題。
投影機的錐度測量問題
光學測量儀器的一種，測量原理與光學顯微鏡相似。透過將對象物放在載物台上並從下方照射光線，對象物的輪廓會被投射到布幕上。一些大型布幕的直徑超過1m。對於2D投影無法確認的深錐形零件，則切割樣品來進行測量。
該測量方法存在以下問題。
- 典型的 投影機鏡頭，只能聚焦在對象物的局部位置。因此，每個測量點都需要手動對焦。例如，如果對象物是錐形的，則每個測量點都需要精細聚焦。個人差異的不同對焦位置，將造成測量上的誤差，而且測量點越多，對焦的時間就越長。並且必須透過切割對象物，來測量剖面形狀。
- 比較形狀時，需要在投影圖像上疊加10倍放大圖並目視確認差異。此外，由於無法取得尺寸和圖面差異的數值，因此難以保存和比較資料，並且需要將輪廓形狀轉移到描圖紙上。
這樣一來，就不僅不是現場的每個人都能準確測量，還會有無法進行測量的地方，而隨著對象物的不同，也可能需要加以切割等，這將是一個很大的問題。
輪廓測定機的錐度測量問題
輪廓測定機是使用稱為尖筆的觸針，透過描摹出對象物表面，藉以測量並記錄輪廓形狀的裝置。近年來，也有的類型是使用雷射代替觸針，透過非接觸式描摹輪廓來測量複雜形狀。此外， 某些型號能夠測量上下兩面。
輪廓測定機必須取一條垂直於待測錐度形狀的精確測量線。
因此，存在以下問題。
- 將樣品固定到夾具，並調整出水平狀態需要時間。此外，具備輪廓測定機相關的知識和技能，對於準確地調整出水平狀態極為重要。
- 輪廓測定機的觸針將繞著觸針針臂上的支點做圓弧上下運動，觸針尖端也會沿著X方向移動，造成X軸資料產生誤差。
- 準確地依照預期穿針非常困難，即使是最輕微的針錯位也會導致測量值發生偏差。
如何解決錐度測量中的問題
回顧長期使用的常用測量儀器存在的問題，可以發現一個共同點。就是都是以點或線接觸立體對象物/測量點的同時，一邊進行測量。
為了解決這些測量問題，KEYENCE開發了一次性3D形狀測量儀「VR系列」。能以非接觸方式，準確捕捉對象物的3D形狀。最快1秒3D掃描工作台上的對象物，高準確度測量3D形狀。因此，可以在測量結果沒有偏差的情況下，瞬時進行定量測量。下面列出了具體的優點。
優點1：無需切樣即可測量
例如，切削刀刃工具、散熱片等間距小的深部對象物很難被測量，因為接觸式測量儀的探頭無法到達對象物的底面。
使用「VR系列」，即使事先在平面上測量了對象物的剖面，也可以透過虛擬切割來測量錐形等剖面形狀。因此，可以在不切割剖面的情況下測量深部。
此外，可以使用事先登錄測量項目的分析樣板，來進行工件形狀分析。
優點2：能夠測量最大200mmx100mm的廣泛面積
測量所需要進行的作業，就只是將對象物放在載物台上，並按下按鈕。無需嚴格的定位等前期準備，即使不具備測量儀相關知識或經驗，也可立即進行高準確度的測量。
與傳統的測量儀器不同，可以輸出放置在工作台上的對象物特徵，並自動校正位置。過去需要花費大量時間和精力的嚴格位置調整，已變得不再需要。因此，即使是沒有經驗的用戶也可以在不依賴個人技能的情況下輕鬆、即時地進行測量。
總結：顯著改善和提升難以測量的錐形表面形狀測量效率
高速3D掃描可實現非接觸式瞬時測量對象物的精確3D形狀，「VR系列」可克服傳統測量儀器面臨的課題。
- 無需切割對象物，即可測量剖面。
- 消除因人而異的測量值差異，實現定量測量。
- 操作簡單，無需定位，只需將對象物放在載物台上，按下按鈕即可。解決對個人測量工作的依賴。
- 由於可以輕鬆、高速、高準確度地測量3D形狀，因此可以在短時間內測量許多對象物，能有助於提升品質。
此外，與過去的3D形狀資料和CAD資料進行比較，可以很容易地分析公差範圍內的分佈，因此可以用於產品開發和製造趨勢分析、抽樣檢查等各種目的。
