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附錄 1： 車床及其切削加工 車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設(shè)計的機(jī)床。車削很少在其他種類的機(jī)床上進(jìn)行，而且任何一種其他機(jī)床都不能像車床那樣方便地進(jìn)行車削加工。由于車床還可以用來鉆孔和鉸孔，車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此，在生產(chǎn)中使用的各種車床比任何其他種類的機(jī)床都多。 車床的基本部件有：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(chǔ)件。它通常是由經(jīng)過充分正火或時效處理的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成。它是一個堅固的剛性框架，所有其他基本部件都安裝在床身 上。通常在床身上有內(nèi)外兩組平行的導(dǎo)軌。有些制造廠對全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)軌尖頂朝上的三角形導(dǎo)軌 (即山形導(dǎo)軌 )，而有的制造廠則在一組中或者兩組中都采用一個三角形導(dǎo)軌和一個矩形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌要經(jīng)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(shù)現(xiàn)代機(jī)床的導(dǎo)軌是經(jīng)過表面淬硬的，但是在操作時還應(yīng)該小心，以避免損傷導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的任何誤差，常常意味著整個機(jī)床的精度遭到破壞。 主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動力，并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速 齒輪 —— 類似于卡車變速箱一所組成。通過變速齒輪，主軸可以在許多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車床有 8轉(zhuǎn)速，一般按等比級數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動 2能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無級變速。 由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大，通常安裝在預(yù)緊后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。主軸孔的大小是車床的一個重要尺寸，因為當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時，它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(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，并可以在導(dǎo)軌上做縱向移動。底板上有一個可以使整個尾架組件夾緊在任意位置上的裝置。尾架體安裝在底板上，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軸對正。尾架的第三個組成部分是尾架套筒。它是一個直徑通常大約在51— 76之間的鋼制空心圓柱體。通過手輪和螺桿，尾架套筒可以在尾架體中縱向移人和移出幾英寸。 車床的規(guī)格用兩個尺寸表示。第一個稱為車床床面上最大加工直徑。這是在車床上能夠旋轉(zhuǎn)的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導(dǎo)軌上最 近點(diǎn)之間距離的兩倍。第二個規(guī)格尺寸是兩頂尖之間的最大距離。車床床面上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示在兩個頂尖之間能夠安裝的工件的最大長度。 普通車床是生產(chǎn)中最經(jīng)常使用的車床種類。它們是具有前面所敘述的所有那些部件的重載機(jī)床，并且除了小刀架之外，全部刀具的運(yùn)動都有機(jī)動進(jìn)給。它們的規(guī)格通常是：車床床面上最大加工直徑為 3052寸 )；兩頂尖之間距離為 610— 1 2194。但是，床面上最大加工直徑達(dá)到 1 2700英寸 )和 兩頂尖之間距離達(dá)到 3 6582 英尺 )的車床也并不少見。這些車床大部分都有切屑盤和一個安裝在內(nèi)部的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。小型的普通車床 —— 車床床面最大加工直徑一般不超過 3303英寸 )—— 被設(shè)計成臺式車床，其床身安裝在工作臺或柜子上。 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(diào)整刀具以及測量工件花費(fèi)很多時間，所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常，它們的實際加工時間少于其總加工時間的 30％。此外，需要技術(shù)熟練的工人來操作普通車床，這種工人的工資高而且很難雇到。然而，操作工人的大部分時間卻花費(fèi)在 簡單的重復(fù)調(diào)整和觀察切屑產(chǎn)生過程上。因此，為了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的半自動和自動車床已經(jīng)很好地研制出來，并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 普通車床作為最早的金屬切削機(jī)床中的一種，目前仍然有許多有用的和為人們所需要的特性。現(xiàn)在，這些機(jī)床主要用在規(guī)模較小的工廠中，進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，而不是進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。 在現(xiàn)代的生產(chǎn)車間中，普通車床已經(jīng)被種類繁多的自動車床所取代，諸如自動仿形車床，六角車床和自動螺絲車床?，F(xiàn)在，設(shè)計人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量，然后利用成 型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)。這種加工方法的生產(chǎn)速度與現(xiàn)在工廠中使用的最快的加工設(shè)備的速度相等。 普通車床的加工偏差主要依賴于操作者的技術(shù)熟練程度。設(shè)計工程師應(yīng)該認(rèn)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。在把試驗零件重新設(shè)計為生產(chǎn)零件時，應(yīng)該選用經(jīng)濟(jì)的公差。 對生產(chǎn)加工設(shè)備來說，目前比過去更著重評價其是否具有精確的和快速的重復(fù)加工能力。應(yīng)用這個標(biāo)準(zhǔn)來評價具體的加工方法，六角車床可以獲得較高的質(zhì)量評定。 在為小批量的零件 (100— 200 件 )設(shè)計加工方法時，采用六角車床是最經(jīng)濟(jì)的。為 了在六角車床上獲得盡可能小的公差值，設(shè)計人員應(yīng)該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。 自動螺絲車床通常被分為以下幾種類型：單軸自動、多軸自動和自動夾緊車床。自動螺絲車床最初是被用來對螺釘和類似的帶有螺紋的零件進(jìn)行自動化和快速加工的。但是，這種車床的用途早就超過了這個狹窄的范圍。現(xiàn)在，它在許多種類的精密零件的大批量生產(chǎn)中起著重要的作用。工件的數(shù)量對采用自動螺絲車床所加工的零件的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。如果工件的數(shù)量少于 1 000 件，在六角車床上進(jìn)行加工比在自動螺絲車床上加工要經(jīng)濟(jì)得多。如果計算出最小經(jīng)濟(jì)批量，并且針對工 件批量正確地選擇機(jī)床，就會降低零件的加工成本。 因為零件的表面粗糙度在很大程度上取決于工件材料、刀具、進(jìn)給量和切削速度，采用自動仿形車床加工所得到的最小公差不一定是最經(jīng)濟(jì)的公差。 在某些情況下，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，只進(jìn)行一次切削加工時的公差可以達(dá)到± 0． 05于某些零件，槽寬的公差可以達(dá)到± 0． 125孔和采用單刃刀具進(jìn)行精加工時，公差可達(dá)到± 0． 0125希望獲得最大產(chǎn)量的大批量生產(chǎn)中，進(jìn)行直徑和長度的車削時的最小公差值為土 0． 125 金屬切削加工在制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 其特點(diǎn)是工件在加工前具有足夠大的尺寸，可以將工件最終的幾何形狀尺寸包容在里面。不需要的材料以切屑、顆粒等形式被去除掉。去除切屑是獲得所要求的工件幾何形狀，尺寸公差和表面質(zhì)量的必要手段。切屑量多少不一，可能占加工前工件體積的百分之幾到 70％— 80％不等。 由于在金屬切削加工中，材料的利用率相當(dāng)?shù)停又A(yù)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(yīng)用越來越多。然而，由于金屬成形加工的模具成本和設(shè)備成本仍然很高，因此盡管金屬切削加工的材料消耗較高，在許多情況下，它們?nèi)匀皇亲罱?jīng)濟(jì)的。由此可以預(yù)料 ，在最近幾年內(nèi)，金屬切削加工在制造業(yè)中仍將占有重要的位置。而且，金屬切削加工的自動生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展要比金屬成形加工的自動生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展要快得多。 在金屬切削加工中，信息的傳遞是通過剛性傳遞介質(zhì) (刀具 )實現(xiàn)的。刀具相對工件運(yùn)動，機(jī)械能通過刀具作用于工件。因此，刀具的幾何形狀和刀具與工件的運(yùn)動方式?jīng)Q定了工件的最終形狀。這個基本過程是機(jī)械過程：實際上是一個剪切與斷裂相結(jié)合的過程。 如前所述，在金屬切削加工中，多余的材料由剛性刀具切除，以獲取需要的幾何形狀、公差和表面光潔度。屬于此類加工方法的例子有車削、鉆削、鉸孔、銑削、牛頭刨削、龍門刨削、拉削、磨削、珩磨和研磨。 大多數(shù)切削加工 (或稱機(jī)械加工 )過程是以兩維表面成形法為基礎(chǔ)的。也就是說，刀具與工件材料之間需要兩種相對運(yùn)動。一種定義為主運(yùn)動 (決定切削速度 )，另一種定義為進(jìn)給運(yùn)動 (向切削區(qū)提供新的加工材料 )。 車削時，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動是主運(yùn)動；龍門刨床刨削時，工作臺的直線運(yùn)動是主運(yùn)動。車削時，刀具連續(xù)的直線運(yùn)動是進(jìn)給運(yùn)動；而在龍門刨床刨削中，刀具間歇的直線運(yùn)動是進(jìn)給運(yùn)動。 切削速度 v 是主運(yùn)動中刀具 (在切削刃的指定點(diǎn) )相對工件的瞬時速度。車削、鉆削和銑削等加工方法的切削速度可 以用下式表示： V= m／ 式中 單位為 m／ 單位為 m； 位為 據(jù)具體運(yùn)動方式不同，v、 d和 磨削進(jìn)，切削速度通常以 m／ 在主運(yùn)動之外，當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ鬟M(jìn)給運(yùn)動 產(chǎn)生重復(fù)的或連續(xù)的切屑切除過程，從而形成所要求的加工表面。進(jìn)給運(yùn)動可以是間歇的，或者是連續(xù)的。進(jìn)給速度 給運(yùn) 動要對于工件的瞬時速度。 對于車削和鉆削，進(jìn)給量 f 以工件或刀具每轉(zhuǎn)的相對移動量 (表示；對于龍門刨削和牛頭刨削，進(jìn)給量 表示。對于銑削，以刀具的每齒進(jìn)給量 表示， 以，工作臺的進(jìn)給速度 刀具齒數(shù) z，刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) vf= 包含主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向的平面被定義為工作平面，因為該平面包含決定切削作用的兩種基本運(yùn)動。 車削時的切 削深度α (有時也被稱為背吃刀量 )是刀具切削刃切進(jìn)或深人工件表面內(nèi)的距離。切削深度決定工件的最終尺寸。在車削加工中采用軸向進(jìn)給時，切削深度可以通過直接測量工件半徑的減少量來確定；在車削加工中采用徑向進(jìn)給時，切削深度等于工件長度的減少量。在鉆削中，切削深度等于鉆頭直徑。對于銑削，切削深度定義為側(cè)吃刀量α e，它等于銑刀徑向吃刀深度，而銑刀軸向吃刀深度 (背吃刀量 )被稱為α p。 未變形狀態(tài)時的切屑厚度 h，就是在垂直于切削方向的平面內(nèi)垂直于切削刃測量得到的切屑厚度。切削后的切屑厚度 (即切屑實際厚度 大于未變形時的切屑厚度，也就是說切削比或者切屑厚度比 r=h1/。 ‘ 未變形狀態(tài)的切屑寬度 b，是在與切削方向垂直的平面內(nèi)沿切削刃測得的切屑寬度。 對于單刃刀具切削加工，切削面積 A 是未變形的切屑厚度 即 A=切削面積也可以用進(jìn)給量 H1= b=a／ 式中 即切削刃與工作平面形成的夾角 )。 因此，可以由下式求出切削面積 A=錄 2： t’ s to do is on of do it do to be a of of in of a is of a It is of or or a on of on on an in or to of On to be in a to in of is is in a on at of It a of at it of a in a of to a be at a of 8 in a on be by to An is to a or of a is on it is of in or a be d is an of a it of be be of A on of a in An on be on of to of is is a 1 6 2 in be in of by of a of a is by is as is of be on a It is on is be in of be in on in 05 10 12 4 10 219 24 8 up 270 50 up 658 12 a 30 13 in to be on a or of on is 0% of In a is in of s is by in to or of is of in of a of in in s by a of as of of at s on a on on of be in of an on by a In an be be in of to of a a In 00 00 it is to In on a of of of a in of a of an pm't in of on 000 be to up on on of be if is is be on In in be on be On is a 0. 125mm is on of in by of is be by is as so a to of a 0% - 80% of of to of of in an of of in in of as it be in of In of is by a of is to is is of of of is a As in is by a so of in of or on a as In is by of in it is by of in is a of in it is an of v is of of to at a on be as v = ? dn m/ v is in m/d of to be in n or in v, d, n to or on In is in m/s. f is to or to to a or of by or vf is as of to at a on f is mm/of or f is mm/of or In is of fz(mm/ of of vf(mm/of is of of z of of n, vf= A of is as it In of a (is or of of of In an of is a of in of of is to in of In of is to of of 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