車床(chuáng)主要是為了進行車外圓、車端麵(miàn)和鏜孔等項工作而設計的機床。車削(xuē)很少在(zài)其他種類的(de)機床上進行,而且任何一種其他機床都不能像(xiàng)車床那樣方便地進行車削加工。由於車床還可以用來(lái)鑽孔和鉸孔,車床的(de)多功(gōng)能性可以使工件在一次安裝(zhuāng)中完成幾種加工。因此,在生(shēng)產中使用的各種車床比任何其他種類的機床都多。
車床的基(jī)本部件有:床身、主軸箱組件、尾(wěi)架組件、溜板組件、絲杠和光杠。床身是車床的(de)基礎件。它通常(cháng)是由經過充(chōng)分正(zhèng)火(huǒ)或時效處理的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵製成。它是(shì)一(yī)個堅固的剛性框架,所有其他基(jī)本部件都安(ān)裝在床身上。通(tōng)常在床身上有內外兩組平行的導軌。有些製造廠對全部四條導軌都采用導軌尖頂朝上的三(sān)角形導軌(即山形導軌),而有的製造廠則在一組中或者兩組中都采用一個三角形導軌(guǐ)和(hé)一個矩形導軌。導軌要經過精密加工,以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷,大多數現代機床的(de)導(dǎo)軌是經過表麵淬硬的,但是在操作時還應該小心,以避(bì)免損傷導軌。導軌上的任何誤差,常常意味著整(zhěng)個機床的精(jīng)度遭到破壞。
主軸箱安裝在內側導軌的固(gù)定(dìng)位(wèi)置上,一般在床(chuáng)身的左端。它(tā)提供動力,並(bìng)可使工件在各種速度下回轉。它(tā)基本上由一個安裝在精密(mì)軸承中的空心主軸(zhóu)和一(yī)係列變速齒輪———類(lèi)似於卡車變速箱一所組(zǔ)成。通過(guò)變速齒輪,主軸(zhóu)可以(yǐ)在許多(duō)種轉速下旋轉。大多數車(chē)床有8-18 種轉速,一(yī)般按等比級數排列(liè)。而且在(zài)現代機床上隻需扳動2-4 個手柄,就(jiù)能得到全部轉速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機械的裝置進行無級(jí)變速。
由於機床的精度在很大程度上取決於主軸,因此(cǐ),主軸的結構尺(chǐ)寸較大,通常安(ān)裝在預緊後的重型圓錐(zhuī)滾子軸承(chéng)或球軸承中。主軸中有一(yī)個(gè)貫穿全長的通孔,長棒料可以通(tōng)過該孔送(sòng)料。主軸孔的大小是車(chē)床的一個重要(yào)尺(chǐ)寸,因為當工件必(bì)須通過主軸孔供料時,它確定了能夠(gòu)加工的(de)棒料毛坯的(de)最大尺寸。
尾架(jià)組件主要由(yóu)三部分組成。底(dǐ)板(bǎn)與床身的內側導軌配合,並可以在導軌上做縱(zòng)向移(yí)動。底板上有一個可以使整個尾架組(zǔ)件夾緊在(zài)任意位置上的裝置。尾架體安裝在底(dǐ)板上,可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫(héng)向(xiàng)移動(dòng),使尾架能與主軸(zhóu)箱中的主軸對正。尾架(jià)的第三個(gè)組成部分(fèn)是尾架套筒。它是一個直徑通常大約在51-76mm(2-3 英(yīng)寸)之間的鋼製空心圓柱體。通過手輪(lún)和螺杆,尾架套筒可以在(zài)尾架體中縱(zòng)向移人和移出幾英寸。
車床的規格用(yòng)兩個尺寸表示。第一個(gè)稱為車床床麵上最大(dà)加工直徑。這是在車床上能夠(gòu)旋轉的工件的最大直徑(jìng)。它大約是兩頂尖連線與導軌上最近點之間距離的兩倍。第二個規格尺寸是兩頂尖之間的(de)最大距離。車床床麵上最大(dà)加工直徑表示在(zài)車床(chuáng)上能夠車削的最大工(gōng)件直徑,而兩頂尖之間的最大距離則表示在兩個頂尖(jiān)之間能夠安裝的工件(jiàn)的最大(dà)長度。
普通車床是生產(chǎn)中最經(jīng)常使(shǐ)用的車床種(zhǒng)類。它們是具有前(qián)麵所敘述的所有那些(xiē)部件的重載機床,並且除了小刀架之外,全部刀具的運(yùn)動都有機動進(jìn)給。它(tā)們的規格通常是:車床床麵上最大加工直徑為305-610mm(12-24 英寸(cùn));兩頂尖之間距離為610-1 219mm(24-48 英寸)。但是,床麵上最大加工直徑達到1 270mm(50 英寸)和兩頂尖之間(jiān)距離達到3 658mm(12 英尺)的車床也並不少見。這些(xiē)車床大部分都有切(qiē)屑盤和一個安裝在內部的冷卻液循環係統。小型的普通車床(chuáng)———車床床麵最大加工直徑(jìng)一般不超過330mm(13 英寸(cùn))———被設(shè)計成台式車床,其床身安裝在工(gōng)作(zuò)台或櫃子上。
雖然普通車床有很(hěn)多用途,是很有用的機(jī)床,但是(shì)更換和調(diào)整刀具以及測(cè)量工件花費很多時間,所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應用(yòng)。通(tōng)常,它們的實際加工時間少(shǎo)於其(qí)總加工時間的30%。此外,需要技術熟練的工人來操作普通車床,這種工人的工資高而(ér)且很難雇到。然而,操作工(gōng)人的(de)大部分(fèn)時間卻花費在簡單的重複調(diào)整和(hé)觀察切屑(xiè)產生過程(chéng)上。因此(cǐ),為(wéi)了減少或者完全不雇用這類熟練工人(rén),六角車床、螺(luó)紋加工車床和其他類型的(de)半自動(dòng)和自動車床已經很(hěn)好地研製出來,並已經在生(shēng)產中得到廣泛應用。
普通車(chē)床作為最早(zǎo)的金(jīn)屬切削機床(chuáng)中的一種,目(mù)前仍然有許多有用的和為人(rén)們所(suǒ)需要的特性。現在,這些機床主要用在規模較小的工廠中,進行小批量的生產,而不(bú)是進行大批量的生產。
在現代的生產車間中,普通車(chē)床已經被種類繁多的自動車床所取代,諸如自動仿形(xíng)車床,六角(jiǎo)車床和自動螺絲車床。現在,設計人員已經熟知先利(lì)用單刃刀具去除大量的金屬餘量,然(rán)後利用成型刀具獲得表麵光潔度和精度這種加工方法(fǎ)的優點。這種加工方法的生產速度與現在工廠中使用(yòng)的(de)最快的加(jiā)工(gōng)設備的速度相等。
普通車床的加工偏差主要依賴(lài)於操作者的技術熟練程度。設計工程師應該認真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗零件的公差。在(zài)把試驗零件重新設計為生產零件時,應該選用經濟的(de)公差。
對生產加工設備來說,目前比過去更著重評價其(qí)是否具有精確的和快(kuài)速的重複加工能力。應用這(zhè)個標準來評價具體的加工(gōng)方法,六角車床可以獲得(dé)較高的(de)質量評定。
在為小批(pī)量的零件(100-200 件)設計加工方法時,采用(yòng)六角車床是(shì)最經濟的。為了在六角車床上獲得盡可能(néng)小的公差值,設計人員應該盡量將加工工序的數目減至最少。
自動螺絲車床通常被分為以(yǐ)下幾種(zhǒng)類型:單軸自動、多軸自動(dòng)和自動夾緊(jǐn)車床。自動螺絲車床最初是被用來(lái)對螺釘和(hé)類(lèi)似的帶有螺紋的零件進行自動化和快速加工的。但是(shì),這種車床的用途早就超過了這個狹窄的範圍。現在,它在許多種類的精密零件(jiàn)的大批量生產中起著重要的作用。工件的數(shù)量對采用自(zì)動(dòng)螺絲車床所加工的零(líng)件的經濟(jì)性有較大的影響。如果工件(jiàn)的數量少於(yú)1 000 件,在六角車床上進行加(jiā)工比在自動(dòng)螺絲車床上加工要(yào)經濟得多。如果計算出最小(xiǎo)經濟批量(liàng),並且針對工件批量正確地選擇機床(chuáng),就會降低零(líng)件的(de)加工成本。
因(yīn)為零件的表麵粗糙度在很大程度上取決於工件材料、刀具、進給量和切削速度,采用自動仿形(xíng)車床加工所得到的(de)最小公差不一定是最(zuì)經濟的公差。
在某(mǒu)些情況下,在連續生產過程中,隻進行一(yī)次切削加工時的公差可以達到±0.05mm。對(duì)於某些零件,槽寬的公差可以(yǐ)達到±0.125mm。鏜孔和采用單刃刀具進(jìn)行精加工時,公差可(kě)達到±0.0125mm。在希望獲得最大產量的大批量生產中,進行直徑和長度的車削時的最小公差值為土0.125mm是經濟的。
金屬切削加工在製造業中得到了廣泛(fàn)的應用。其特點是工(gōng)件在加工前(qián)具有足夠大的尺寸(cùn),可以(yǐ)將工件最終的幾(jǐ)何形狀尺寸包容在裏麵。不需要的材(cái)料以(yǐ)切屑、顆粒等形式被去除掉。去除切屑是獲得所要求的工件(jiàn)幾(jǐ)何(hé)形(xíng)狀,尺寸公差和(hé)表麵質量的必要手段。切屑量多少不一,可能占加工(gōng)前工件體積的百分之幾到70%-80%不等。
由於在金屬切削加工中,材料的利用(yòng)率(lǜ)相當低,加之預測到(dào)材料和能源的短缺以及成本的增(zēng)加,最近十年來,金屬成形(xíng)加工的應用越(yuè)來越多。然而,由於金(jīn)屬(shǔ)成形加工的模具成本和設備成本仍然很高,因此盡(jìn)管金屬切削加工的材料消耗較高,在許多情況下(xià),它們仍然是最經濟的。由此可(kě)以預料,在最(zuì)近幾(jǐ)年內,金屬切(qiē)削(xuē)加(jiā)工在製造業中仍將占有重要的位置。而且,金屬切削加工的自動生產係(xì)統的發展要比金屬成形加工(gōng)的自動生產係統的發展要快得多。
在金屬(shǔ)切削加工中,信息的傳遞是通過(guò)剛性(xìng)傳遞介質(刀(dāo)具)實現的。刀(dāo)具(jù)相對(duì)工(gōng)件運動,機械(xiè)能通過刀具作用於工件。因此,刀具的幾何形狀和刀具(jù)與工件的運動方(fāng)式決定了工件的最(zuì)終形狀。這個基本過程是機械過程:實際上是一個剪切(qiē)與斷裂相結合的過程。
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