車 床 洪軍 著 陳興富 譯 摘 要 ： 在 許多情況下 初步加工成型的產(chǎn)品必須在尺寸 和表面 粗糙 度方面經(jīng)過進(jìn)一步的加工以滿足設(shè)計(jì)要求。為了滿足這么高要求的尺寸 ，去除少量的材料是必需的 。 機(jī)床通常用于執(zhí)行這樣的操作。 關(guān)鍵字： 機(jī)床；車床 機(jī)床介紹： 機(jī)床 加工作為 產(chǎn)生形狀的一種方法是所有制造過程中最普遍使用的 并 且是最重要的方法。機(jī) 床 加工 是一種 成型的過程通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 材料以切屑的形式被去除。 大多數(shù)的機(jī) 床 加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。 盡管在某些場合，工件無 支承情況下，使用移動(dòng)式裝備來實(shí)現(xiàn)加工 。 機(jī) 床 加工在制造過程中有兩 個(gè) 方面。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個(gè)要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個(gè)零件，幾乎都要花費(fèi)高額的加工費(fèi)用。靠焊接來產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形狀。一般來說，通過利用貴重設(shè)備而又無需特種加工條件下，幾乎可以從任何種類原材料開始，借助機(jī) 床 加工把原材料加工成任意所要求的結(jié)構(gòu)形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對于生產(chǎn)一個(gè)零件， 通常選擇機(jī)床加工 甚至于當(dāng)零件結(jié)構(gòu)及要生產(chǎn)的批量大小上按理都適于用鑄造、鍛造或壓力加工來生產(chǎn)的 。 高 的精度和良好表面 粗糙 度。機(jī)械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面 粗糙 度基礎(chǔ)上。許多零件，如果用別的其他方法來生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn) ，那么在機(jī)械加工中則是屬低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。另 一 方面，許多零件靠較粗的生產(chǎn)加工工藝提供其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表面上才進(jìn)行機(jī)械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機(jī)械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進(jìn)行加工。再 如已鍛工件上的小孔加工，也是 在 被鍛后進(jìn)行機(jī)械加工才完成的。 在美國材料切削業(yè)是一個(gè)很大的 產(chǎn)業(yè) 費(fèi)用每年超過 36109美元，包括材料 、勞動(dòng)力 、 管理費(fèi) 、 機(jī)床裝運(yùn)費(fèi)等所花的費(fèi)用。由于 60機(jī)械和工業(yè)工程以及技術(shù)等級評定工作都跟機(jī) 床 加工工業(yè)有某些關(guān)系，或者通過買賣、設(shè)計(jì)或者機(jī)器車間中操作或在有關(guān)工業(yè)企業(yè)中加工，因此，對于工程專業(yè)學(xué)生來說，在他的學(xué)習(xí)計(jì)劃中集中一 1 段時(shí)間去學(xué)習(xí)研究材料切削和機(jī)床 是個(gè)明智的做法。 機(jī)床 為 通過切削工具使工件成型以達(dá)到所需的尺寸提供了 方法 。機(jī)床通過其基礎(chǔ)構(gòu)件的功能作用，以控制相互關(guān)系方式支持、夾緊工具和工件，現(xiàn)將基本 結(jié)構(gòu) 部件列舉如下： a）床身，構(gòu)架 或 機(jī)架。這是一個(gè)主要部件，該部件為主軸、拖板箱等提供一個(gè)基礎(chǔ)和連接中介，在負(fù)載作 用下，它必須使變形和振動(dòng)保持最小。 b）拖板箱和導(dǎo)軌。機(jī)床部件（如拖板箱）的移動(dòng)，通常是在精確的導(dǎo)軌面約束下靠直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。 c）主軸和軸承。角位移是圍繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線發(fā)生的，該軸線的位置必須在機(jī)床中極端精確的限度內(nèi)保持恒定，而且是靠精密的主軸和軸承來提供保證。 d）動(dòng)力裝置。電動(dòng)機(jī)是為機(jī)床所普遍采用的動(dòng)力裝置。通過對各個(gè)電機(jī)的合適定位，使皮帶和齒輪傳動(dòng)裝置減少到最少。 e）傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)是個(gè)通用術(shù)語，用來代表機(jī)械、液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)機(jī)構(gòu)的，這些機(jī)構(gòu)與確定的角位移和線性位移相關(guān)聯(lián)。 加工工藝 主要 有兩個(gè) 組成部分： a）粗加工。粗加工，金屬切除率高，因而往往切削力也大，但所要求的尺寸精度低。 b）精加工。精加工，金屬切除率低，因而往往切削力也小，但所要求的尺 寸精度和表面 粗糙 度高。 由此可見，靜載荷和動(dòng)載荷，例如由不平衡的砂輪引起的動(dòng)載荷，在精加工中比粗加工中有著更為重要的意義。任何加工過程所獲得的精度通常將受到由于力的作用引起發(fā)生的變形量的影響。 機(jī)床 底 座 一般是用鑄鐵制造的，然而有些也可能用鑄鋼或中碳鋼來制造。選用鑄鐵是因?yàn)樗阋耍瑒傂院?，受壓?qiáng)度高，并且有減弱機(jī)床操作中產(chǎn)生的振動(dòng)的能力。為了避免床身鑄件碩 大斷面，精心地設(shè)計(jì)筋條構(gòu)架以便提供最大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的能力。筋條的兩種基本類型是：箱型結(jié)構(gòu)和片狀斜支撐式。箱型結(jié)構(gòu)便于生產(chǎn)，箱壁上有孔口便于使型芯定位和取出。片狀斜支撐筋條有較大的抗扭剛度亦能使截面上的碎屑掉落。它常常用于車床床身。機(jī)床的拖板箱和導(dǎo)軌是支撐和引導(dǎo)彼此相對運(yùn)動(dòng)的零部件，通常是改變刀具相對于工件的位置。運(yùn)動(dòng)一般以直線運(yùn)動(dòng)的方式，但也有時(shí)是轉(zhuǎn)動(dòng)，例如對應(yīng)于工件的螺紋上的螺旋角方向而使萬能螺紋磨床上的砂輪頭轉(zhuǎn) 2 動(dòng)一個(gè)角度。拖板箱構(gòu)件的基本的幾何結(jié)構(gòu)形狀是平的、 V 型槽形、燕尾槽形和圓柱形的。這些構(gòu) 件可根據(jù)用途，以各種方法分別使用或結(jié)合使用。導(dǎo)軌的特性如下： （ a）運(yùn)動(dòng)精確。 此拖板是要按直線移動(dòng)的，這直線必定是由兩個(gè)相互垂直的平面形成而且拖板必定不存在轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)床導(dǎo)軌的直線度公差是每米 0 米，在水平面上這個(gè)公差可以進(jìn)行處理，以使得到凸形表面，這樣就抵消導(dǎo)軌下凹的作用。 （ b）調(diào)整手段。為了便于裝配、維護(hù)精度和在發(fā)生磨損后便于限制移動(dòng)構(gòu)件之間的 “竄動(dòng) ”，有時(shí)在拖板內(nèi)裝入扁條，這扁條被叫做 “鋃條 ”。通常該鋃條用穿過長孔的沉頭螺釘 鎖 住，而用平頭螺釘調(diào)整好后用鎖緊螺母上緊。 （ c）潤滑。導(dǎo)軌可用以下兩 種裝置進(jìn)行潤滑： 1）間歇潤滑，通過潤滑脂嘴或油嘴進(jìn)行。這是一種適于運(yùn)動(dòng)速度低而不頻繁場合的方法。 2）連續(xù)潤滑，例如通過計(jì)量閥和管道將潤滑油泵送到潤滑點(diǎn)。用這種方法引入兩表面間的油膜必定是很薄的，目的是避免使拖板 “浮起 ”。如果滑移表面似鏡面平滑，油就會(huì)被擠出而導(dǎo)致表面粘貼。因而在實(shí)踐上，拖板滑移表面是用凹面砂輪的刃進(jìn)行磨削或進(jìn)行刮研。兩種工藝都可產(chǎn)生微小的表面凹痕，它就成為存油凹陷，相配合的零件就不會(huì)處處因 “浮起 ”而發(fā)生分離，這樣使拖板確定保持接觸導(dǎo)軌。 （ d）防護(hù)。為了維護(hù)導(dǎo)軌處于良好狀態(tài)，以下條件必須 滿足： 1）必須防止外面物質(zhì)，如碎屑進(jìn)入。具有某一形狀的導(dǎo)軌那是所期望的。在這種場合，是不可能進(jìn)入雜物的，例如是倒 V 形的導(dǎo)軌時(shí)，那就不可能保存碎屑雜物在導(dǎo)軌上。 2）必須保存潤滑油。在垂直或傾斜的導(dǎo)軌面上使用的油要有粘性，那很重要。為了這種使用目的已經(jīng)專門研制出多種有用的潤滑油。油的粘性也要保護(hù)，以免被切削液沖毀。 3）必須用防護(hù)罩來防止意外的 破壞 。 一臺(tái)機(jī)床 有 三個(gè)主要功能：（ 1）牢固地支持工件或者刀架和刀具；（ 2）在工件和刀具之間提供相對運(yùn)動(dòng)；（ 3）提供一定的走刀和切削速度范圍。以去除切屑形式來加工金屬的 機(jī)床一般被分為四大類：使用單點(diǎn)刀具切削的機(jī)床；使用多點(diǎn)刀具切削的機(jī)床；使用隨機(jī)點(diǎn)刀具切削的機(jī)床（磨削）和考慮用于特殊場合的機(jī)床。 機(jī)床 本質(zhì)上使用單點(diǎn)刀具切削包括：（ 1）普通車床；（ 2）塔式車床；（ 3）仿形車床；（ 4）單軸自動(dòng)車床；（ 5）多軸自動(dòng)車床；（ 6）牛頭刨床和龍門刨床；（ 7）鏜床。 3 使用多點(diǎn)刀具切削的機(jī)床包括：（ 1）鉆床；（ 2）銑床；（ 3）拉床；（ 4）鋸床；（ 5）齒輪切割機(jī)床。 使用隨機(jī)點(diǎn)刀具切削的機(jī)床包括：（ 1）外圓磨床；（ 2）無心磨床；（ 3）平面磨床。 普通車床是基本的旋削機(jī)床，從這點(diǎn)出發(fā)，已經(jīng)研 制出其他旋削機(jī)床。驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝在床身基礎(chǔ)上并通過齒輪、皮帶相結(jié)合來驅(qū)動(dòng)主軸，以提供每分鐘 25 到 1500 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。主軸是一根堅(jiān)固的空心軸，裝在重型軸承之間，其前端用來安裝驅(qū)動(dòng)盤（花盤），以便把確定的運(yùn)動(dòng)傳到工件。 該驅(qū)動(dòng)盤可借助螺紋、凸輪鎖緊機(jī)構(gòu)或借助一個(gè)螺紋墊圈和鍵固定在主軸上。 車床的床身是鑄鐵件，它提供精確的磨削的滑動(dòng)表面（導(dǎo)軌），其上放有拖板。該車床拖板是 H 型的鑄件，而刀具就安裝在拖板上的刀架上。溜板箱裝在拖板前面，并裝有移動(dòng)刀具的齒輪機(jī)構(gòu)，而拖板順著導(dǎo)軌或橫過導(dǎo)軌以提供所希望的刀具的運(yùn)動(dòng)。拖板上面的小 刀架能使刀夾回轉(zhuǎn)所要求的任意角度。為使刀具作線性運(yùn)動(dòng)，在小刀架上裝有手輪和絲桿。以手輪和使小刀架垂直于車床導(dǎo)軌移動(dòng)的絲桿來提供橫向進(jìn)給。溜板箱中的齒輪系可為拖板沿著導(dǎo)軌和橫跨導(dǎo)軌提供動(dòng)力進(jìn)給。進(jìn)給箱齒輪將運(yùn)動(dòng)傳給拖板并控制刀具相對于工件的運(yùn)動(dòng)速度。 寸，大約有 50 級轉(zhuǎn)速。由于進(jìn)給箱的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)是由主軸齒輪驅(qū)動(dòng)的，因此進(jìn)給量直接與主軸速度有關(guān)。進(jìn)給箱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也用于加工螺紋并能加工每英寸 4 到 224 扣螺紋。 進(jìn)給箱和車床溜板箱之間的連結(jié)軸是光桿和絲桿。許多車床 制造商把這兩桿結(jié)合成一桿，實(shí)際上那就以精確的開支減少機(jī)器的費(fèi)用。進(jìn)給桿（光桿）用于提供刀具的運(yùn)動(dòng)，它對于精確的工件和好的表面光潔度是很重要的。螺紋導(dǎo)桿（絲桿）用于提供精確的（螺紋）導(dǎo)程，這對于螺紋切削是必需的。光桿是通過摩擦離合器來驅(qū)動(dòng)的，那樣在刀具切削超載情況下能夠打滑保護(hù)。這一安全裝置不能裝在絲桿上，因?yàn)槁菁y加工是不允許打滑的。由于螺紋全深很難一次走刀加工完成，因此裝設(shè)一螺紋指示盤作為下幾次走刀加工時(shí)重新對刀用。 車床裝有尾座，它具有一精確的軸，該軸有一錐孔，以便安裝鉆頭、鉆夾、鉸刀和車床頂針。尾座可以 沿著車床導(dǎo)軌移動(dòng)以適應(yīng)工件的不同長度以及加工錐體或錐形表面。 轉(zhuǎn)塔車床基本上是具有某種附加特性的普通車床，提供作為半自動(dòng)加工和減少人工操作誤差的機(jī)會(huì)。轉(zhuǎn)塔車床的拖板設(shè)有 T 形槽以便在車床導(dǎo)軌兩端安裝夾刀裝置， 4 當(dāng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)入到合適位置時(shí)，要正確地裝設(shè)刀具以便進(jìn)行切削。拖板也裝設(shè)有自動(dòng)停機(jī)裝置以便控制刀具行程和提供良好的切削的再生產(chǎn)。轉(zhuǎn)塔車床的尾座是六角形結(jié)構(gòu)，在六角頭中可以裝六把刀具。雖然裝刀和加工準(zhǔn)備要花大量時(shí)間，但轉(zhuǎn)塔車床一次裝刀以后無需熟練工人就可以連續(xù)地重復(fù)地操作加工，直到刀具變鈍并需更換為止。這樣轉(zhuǎn)塔車床 僅就生產(chǎn)工作在經(jīng)濟(jì)上是可行的、合理的，于此，根據(jù)所制造零件的數(shù)量，為加工準(zhǔn)備需要花一定數(shù)量的時(shí)間那是合理的，無可非議的。 單軸自動(dòng)車床使用一個(gè)立式轉(zhuǎn)塔和兩個(gè)橫向溜板。工件通過機(jī)床主軸孔被送入卡盤，而刀具是靠凸輪來自動(dòng)操作控制。 多軸自動(dòng)車床裝有四、五、六或八根主軸 并且 在每根主軸中裝一個(gè)工件。各主軸圍繞著一根中心軸來轉(zhuǎn)換位置。以主刀具溜板去接近各主軸。每根軸位上都裝有一側(cè)向可以獨(dú)立操作的刀具滑板。由于各刀具滑板都是靠凸輪操作的，因此加工準(zhǔn)備可能花幾天時(shí)間，因而至少需要 5000 件的批量生產(chǎn)，它的使用才是合理的。 這種機(jī)床的主要優(yōu)點(diǎn)就是所有的刀具同時(shí)工作， 并且 一個(gè)工人可以看管幾部機(jī)床。對于相對簡單的零件而言，多軸自動(dòng)車床可以以每五秒鐘一件的速度生產(chǎn)加工出成品來。 1 1990 2 1991 3 1990 4 1987 5 1993 6 r K S, 1991 7 1984 8 1989 5 軍 著 In in to To of of is as a is of is a in a to be in is in is in to be a he by to a on of By of it is by to of so as is or a of to or if a to be is on of in be if in by On by on by 6 in be In is a in 36 109 is 0 of or of or in it is an to in to A to a to in a of as (a) is a a be to a (b) of a is by of (c) an of of be in is by of (d) is By to a (e) is to or in of (a) is (b) is 7 It as an in in of in be by of as a of in be or is of in in of to to of is to a in of to it is of a to of to of in a is of a to an of of be or in to of as (a) a is to be in a in be no of 000on be so a of (b) To a is in is a is by is by by 8 (c) be by of 1) or a 2) by a to of of by be to If be in in of a or of of at of is (d) To in be 1) of be is no it is to a of 2)be of on or is of it by 3) be by A (1) it or (2) it (3) it a of to in of in (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1) (2) 9 (3) (4) (5) (1) (2) (3) (1) (2) (3) by a to or or Ti is of by in is is to of is is in a of a to to be to be by by a or by a is on is a on is in a of or to A of A on of is