車床主要是為了進行車外圓、車端麵和鏜孔等項工作而設計的機床。車削很少在其他種類(lèi)的機床上進行,而且任何一種其他機床都不能像車床那樣方便(biàn)地進行(háng)車削加工。由於車床還可以用(yòng)來鑽孔和鉸孔,車床的多功能性可以(yǐ)使工件在一次安裝中完成幾種加工。因(yīn)此,在生產中使用的各種車床比任何其(qí)他種(zhǒng)類(lèi)的機床都(dōu)多。
車床的(de)基本部件有:床身、主軸箱組件、尾架組件、溜板組件、絲杠和光杠。床身是車床的基礎件。它通常是由(yóu)經(jīng)過充分正火或(huò)時效處理的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵製成。它(tā)是一個堅固的剛性框架,所有其他基本部件都(dōu)安裝(zhuāng)在床身上(shàng)。通(tōng)常在床身(shēn)上有內外兩組平行(háng)的導軌。有些製造(zào)廠對全部四條導軌(guǐ)都采用導軌尖頂朝上的三角形導軌(即山形導軌),而(ér)有的製造廠(chǎng)則在一組中或者兩組中都采用(yòng)一個三角(jiǎo)形導軌和一個矩形導軌。導軌要經過精密加(jiā)工,以保證其(qí)直線度精度。為了抵抗磨損(sǔn)和擦傷,大多(duō)數現代機床的導軌是經過表麵淬(cuì)硬的,但是在操作時還應該小心(xīn),以避免損傷導軌(guǐ)。導軌上的任(rèn)何誤差,常(cháng)常意味著整個機床的(de)精度遭到破壞。
主軸箱安裝(zhuāng)在內側導軌的固定位(wèi)置上(shàng),一般在床身的左端。它提供動力,並可使工件在各種速度下回轉。它基本上由一個安裝在精密軸承中的空心(xīn)主軸(zhóu)和一係列變速齒(chǐ)輪———類似於卡車變速箱一所組成。通過變速齒輪,主軸可以(yǐ)在許多種轉速下旋轉。大多數車床有8-18 種轉(zhuǎn)速,一(yī)般按等比級數排列(liè)。而且在現(xiàn)代機床上隻需扳動2-4 個手柄,就能得到全部轉速(sù)。一種正在不斷增長的趨勢是通過電(diàn)氣(qì)的或者機(jī)械的裝置(zhì)進行無級變速。
由於機床的精度(dù)在(zài)很大程度上取決(jué)於主軸,因此,主軸的結構尺寸較大,通常安裝在預緊後的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個貫穿全長的通孔,長棒料可以通過該孔送料。主軸孔(kǒng)的大小是車床的一個重要尺寸(cùn),因為當工件必須通過主軸孔供料時(shí),它(tā)確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。
尾架組件主要由三部分組成。底板與床身的內側導軌配合(hé),並可以在(zài)導軌上(shàng)做縱向移動。底板上有一(yī)個可以使整個尾架(jià)組件夾緊在任(rèn)意位置上的裝置。尾架體安裝(zhuāng)在底板上(shàng),可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動,使尾架能與主軸箱中的主(zhǔ)軸(zhóu)對(duì)正。尾架的第三個組成(chéng)部分(fèn)是尾架套筒。它(tā)是(shì)一個直徑(jìng)通常大約在51-76mm(2-3 英寸)之間的鋼(gāng)製空心圓柱體。通過手輪和螺杆,尾架套(tào)筒可以在尾架體中縱向移人和移出(chū)幾英(yīng)寸。
車(chē)床的規格用兩個尺寸表示。第一個(gè)稱為車床床(chuáng)麵上最大加工直徑(jìng)。這是在車(chē)床上能夠旋轉的工件的(de)最大直徑。它大(dà)約是兩頂尖連線與導軌上最近點之間距離的兩(liǎng)倍。第二個規格尺寸(cùn)是兩(liǎng)頂尖之間的最大距離。車床床麵上(shàng)最大加工直徑表示在車床上能夠車削的最大工件直徑,而兩頂尖之間的最大距離則表(biǎo)示在兩個頂尖之間能夠安裝(zhuāng)的工件的最(zuì)大長度。
普通車床是生產中最經常使用的車床種(zhǒng)類。它們是具有前麵所敘(xù)述的(de)所(suǒ)有那些部件(jiàn)的重(chóng)載機床,並且除了小刀架之外,全部刀具的運動都有機動進給。它們的規格通常是:車床床(chuáng)麵上最大加工直(zhí)徑為305-610mm(12-24 英寸);兩頂尖之間距離(lí)為610-1 219mm(24-48 英寸(cùn))。但是,床麵上最大加(jiā)工直徑達到1 270mm(50 英寸)和兩(liǎng)頂尖之間距離達到3 658mm(12 英尺)的(de)車床(chuáng)也並不少見。這些車床大部分都有切屑盤和(hé)一個安(ān)裝在內部的冷卻液循環係統。小(xiǎo)型的普通車床———車(chē)床床(chuáng)麵最(zuì)大加工直徑一般不(bú)超(chāo)過330mm(13 英寸)———被設計成台式車床,其(qí)床身(shēn)安裝在工作台或櫃子(zǐ)上。
雖然普通車床有很多用途,是很有用的機(jī)床,但是更換和調整刀具以及測量工件花費很多時間,所以它們不適(shì)合在大量生產中應用。通常,它們的實際加工時間(jiān)少於其總加(jiā)工時間的30%。此外,需要技(jì)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(ér),操作工人的大部分時間卻花費在簡單的重複調整和(hé)觀察切屑產生過程上。因此,為了(le)減少或者完全不雇用這類熟練工人,六角車床、螺紋加工車床和其他類型(xíng)的半自動和自動車床已經很好地研製(zhì)出(chū)來,並已經在生產中(zhōng)得到廣泛應用。
普通車床作為最早的金屬切削機床中的一種(zhǒng),目前仍然有許多有用的和為人們所需要的特性。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(chǎn),而(ér)不是進行大批量的生產。
在(zài)現代的生(shēng)產車間(jiān)中,普通車床已經被種類繁多(duō)的自動車床所(suǒ)取代,諸如自動仿形車床,六角車床和(hé)自動螺絲(sī)車床。現(xiàn)在,設(shè)計人員已經熟知先利用單刃刀具去除大量(liàng)的金屬餘量,然後利(lì)用成型刀具獲得表麵光潔度(dù)和精度這種加工方法的優點。這種加工方法的生產速度與現在工廠中使用的最(zuì)快的加工設備的速度相等(děng)。
普通車床的加工偏差主要依賴於操作者的技術熟練程度。設計工程師應(yīng)該認真地確定由熟練工人在普通車(chē)床上加工的試驗零件的公差。在把試驗零件重新(xīn)設計為生產零件時,應該(gāi)選用經濟(jì)的公差。
對生產加工設備來說,目前比過去更著(zhe)重評價其是否具有精確(què)的和快速的重複加工能(néng)力。應用這個標準來評價具體(tǐ)的加工方法,六角車床可以獲得較高的質量評定。
在為小批量的零件(100-200 件)設計加工方法時,采(cǎi)用六角車床是(shì)最經濟的(de)。為了在六角車床上獲得盡可能小的(de)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(luó)絲車床通常被分為以(yǐ)下幾種類型:單軸自(zì)動、多軸自動和自動夾緊車床。自動螺絲(sī)車床(chuáng)最初是被用(yòng)來(lái)對螺釘和類似(sì)的帶有螺紋的零件進行自動(dòng)化和快速加(jiā)工的。但是,這種車床的用途(tú)早就超過了這個(gè)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(chóng)要的作用。工件的數量對采用自(zì)動螺絲車床所加工(gōng)的零件的經濟性有較大的影響。如果工件的數量少於1 000 件,在六角車床上進行加工比在自動螺絲車床上加工要(yào)經濟得多。如果計算出最小(xiǎo)經濟批量,並且針對工件批量(liàng)正確地(dì)選擇機床,就會降低零件的加工(gōng)成本。
因為零件(jiàn)的表麵粗(cū)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(cǎi)用自動仿形車床加(jiā)工(gōng)所得到的最小公差不一定是最經濟的公差。
在某些情況下,在連續生產過程中,隻進(jìn)行一次切削加工時的公差可以達到±0.05mm。對於某些零件,槽寬的公差可以達到±0.125mm。鏜孔和采用(yòng)單刃刀(dāo)具進行精加工時,公差可達到±0.0125mm。在(zài)希望獲(huò)得最大(dà)產量的大批量生產中,進行直徑和長度的車削時(shí)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的應用。其特點是工件在加工前具有足夠大(dà)的尺(chǐ)寸,可(kě)以將工件最終的幾何形狀尺寸包容在裏麵。不需要的材料以切屑、顆粒等(děng)形式被(bèi)去除掉。去除切屑是獲(huò)得所要求的工件幾何形狀,尺寸公差和表麵質(zhì)量(liàng)的(de)必要手段。切屑量多少不一,可能占(zhàn)加(jiā)工(gōng)前(qián)工件體積的百分之幾到70%-80%不等。
由於(yú)在金屬切(qiē)削加工中,材(cái)料的利用率相當低,加之(zhī)預測到材料和能源的短缺以及成本的增加,最近十年來,金屬成形加工的應用越來越多。然而,由於金屬成形加工的模具成本(běn)和(hé)設備成本仍然很高,因此盡管金屬切削加工的材料消耗較高,在許多情(qíng)況下,它們仍然是最經濟的。由此可以預(yù)料,在最近幾年內,金屬切削加工在(zài)製造業中仍將占有重要(yào)的位置。而且,金屬切削(xuē)加工的自動生產係統的發展要比金屬成形加工的自動生產係統的發展要快得多。
在金屬切削加工中,信息的傳遞是(shì)通過剛(gāng)性傳遞介質(刀具)實(shí)現的(de)。刀具相對工件運動,機械能通過刀(dāo)具作用(yòng)於工件。因此,刀(dāo)具的幾何形狀(zhuàng)和刀具與工件的運(yùn)動方(fāng)式決定了工件的最終形狀。這個基本過(guò)程是機械過程:實際上是一個剪切與斷裂(liè)相結合的過程。
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