2010年注評機電設備輔導:金屬切削機床(6)

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第二節(jié) 車床
    1、車床的概念:
    車床指的是做進給運動的車刀對做旋轉主運動的工件進行切削加工的機床。
    2、車床的工作描述:
    車削時工件裝夾在與主軸相連的卡盤或頂尖上,由主軸帶著卡盤或頂尖連同工件一起作旋轉運動;車刀裝在刀架上,由刀架的縱向或橫向移動(平行于床身導軌方向為縱向,垂直于床身導軌方向為橫向),使車刀獲得進給運動,從而對工件進行車削加工。
    3、車床的種類:
    (1)車床的種類繁多,按其用途和結構的不同,主要可分為:落地及臥式車床、立式車床、儀表車床、單軸自動車床、多軸自動和半自動車床、六角車床等。
    (2)普通車床又可分為:落地車床、臥式車床、馬鞍車床、無絲杠車床、卡盤車床、球面車床等。
    4、車床的加工特點:
    (1)一般車床的加工精度可達IT10~IT7,表面粗糙度Ra值可達1.6μm。
    (2)車床的加工范圍較廣。在車床上主要加工回轉表面,其中包括:車外圓、車端面、切槽、鉆孔、鏜孔、車錐面、車螺紋、車成形面、鉆中心孔及滾花等。
    圖4-7 車床加工的零件舉例
    圖4-6 車削加工簡圖
    一、普通車床
    1.概述:
    普通車床是車床中應用最廣泛的一種,約占車床類總數的65%,因其主軸以水平方式放置,故為臥式車床。CA6140是比較典型的普通車床。
    2.特點:
    由于CA6140車床的加工范圍廣,所以其結構復雜,而且自動化程度低,適用于單件小批生產。
    3.傳動路線:
    (一)普通車床的主要結構
    CA6140型普通車床的主要組成部件有主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。
    1.主軸箱。
    (1)主軸箱又稱為床頭箱,內裝主軸和主軸變速機構,它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需要正、反兩種轉向的不同轉速。
    (2)工件由卡盤夾持或安裝在頂尖上隨主軸做旋轉的主運動,以實現切削加工,同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。
    (3)主軸箱中的主軸是車床的關鍵零件,它支承在滾動軸承上,切削時承受切削力。要求主軸及其軸承應有很高的精度和剛性,一旦由于各種原因降低了車床主軸的旋轉精度,則機床的使用價值就會降低。
    2.進給箱。
    (1)進給箱又稱為走刀箱。它固定在床身左前側,是為了適應不同的加工情況,合理地選擇進給量或指定的螺距而設置的。
    (2)進給箱中裝有進給運動的變速機構,調整其變速機構,可得到所需的進給量或螺距,通過光杠或絲杠將運動傳至溜板箱。
    3.絲杠與光杠。
    (1)絲杠與光杠裝在床身前側,用以聯接進給箱與溜板箱,并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱,使溜板箱獲得縱向直線運動。
    (2)絲杠是專門用來車削各種螺紋而設備的,在進行工件的其他表面車削時,只用光杠,不用絲杠。
    4.溜板箱。溜板箱實際上是車床進給運動的操縱箱,其內裝有將絲杠和光杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構,通過光杠傳動實現刀架的縱向進給運動,橫向進給運動和快速移動,通過絲杠帶動刀架上的車刀做縱向直線移動,以便車削螺紋。
    5.刀架。
    (1)刀架是用來裝夾車刀并使其做縱向、橫向或斜向進給運動的。
    (2)刀架分為三層。
    最下層稱為縱溜板,它可在床身導軌上做縱向移動。
    第二層為橫溜板,它可沿著縱溜板上的導軌,做垂直于床身導軌的橫向移動。
    第三層上裝有轉盤,可以在水平面內旋轉任意角度。轉盤上面裝有小溜板,它可沿轉盤上面的導軌做短距離移動。小溜板上面裝有方刀架,車刀借螺釘夾緊在方刀架上,最多可同時安裝四把車刀。換刀時,松開手柄,即可轉動方刀架,把所需要的車刀轉到工作位置上。工作時必須旋緊手柄把方刀架固定住。
    6.尾架(尾座)。在加工細長工件時,在尾架內安裝頂尖來支承工件的一端,若把頂尖拿掉,裝上鉆頭等工具,可實現車床上鉆孔、擴孔和攻絲等。
    7.床身。
    (1)床身裝在左右床腿上,用以支承車床上的三箱(主軸箱、進給箱、溜板箱)二杠(光杠、絲杠)二架(刀架、尾架)。
    (2)機床的左床腿內裝有潤滑油箱及驅動電機。右床腿有冷卻液箱及冷卻液泵。
    (二)CA6140型車床的技術規(guī)格
    機床的技術規(guī)格是反映不同品種、不同類別機床的工作性能的技術資料,是選擇機床的重要參考依據。一般機床的技術規(guī)格由五部分組成:
    1.技術參數。主要是反映機床加工能力的參數,包括主參數和第二主參數。
    2.機床工作速度級數及調整范圍。
    3.機床主電機功率。
    4.機床外形尺寸。
    5.機床的重量。
    表4—5 CA6140型普通車床的主要技術性能
    序號 項目
    l 床身上工件回轉直徑………………………………………… 400毫米
    中心高……………………………………………………………… 205毫米
    工件長度……………750毫米、1 000毫米、1 500毫米、2 000毫米
    主軸內孔直徑…………………………………………………………48毫米
    主軸前端錐度……………………………………………………… 莫氏6號
    2 主軸轉速正轉24級……………………………………l0~400轉/分
    反轉l2級………………………………… l4~1580轉/分
    進給量縱向(64級)…………………………0.028毫米~6.33毫米/轉
    橫向(64級)………………………0.014毫米~3.16毫米/轉
    溜板及刀架縱向快移速度………………………………………4米/分
    3 主電動機功率……………………………………………………7.5千瓦
    溜板快移電動機 ………………………………………………0.37千瓦
    4 機床輪廓尺寸(長X寬X高,工件長為l 000毫米時)
    ……………………2 668 X 1 000 X 1 267毫米
    5 機床重量(工件長度為1 000毫米時) ………………………2 070千克
    二、立式車床
    (一)概述:
    立式車床主要特征是主軸是直立的,工作臺臺面處于水平平面內,工件裝夾在由主軸帶動作旋轉運動的大工作臺上。
    (二)分類:
    立式車床分單柱式和雙柱式兩類,單柱式立式車床的加工直徑較?。ㄖ睆叫∮?600mm);雙柱式立式車床加工直徑較大(的立式車床加工直徑超過2500mm),可裝夾80t重的重型工件。
    (三)運動描述:工件裝在工作臺上,由主軸帶動作主運動。進給運動由垂直刀架3和側刀架4來實現。
    由于工件裝在水平工作臺上,所以裝夾工件比較方便。工件的質量和切削力由工作臺和底座間的回轉導軌承受,減輕了主軸及其軸承的負荷,工作平穩(wěn)性好,較易保證加工精度,可較長時間保證車床的工作精度。
    (四)立式車床主要特點是:
    1.工作臺在水平面內,工件的安裝調整比較方便,而且安全。
    2.工作臺由導軌支承,剛性好,切削平穩(wěn),主軸的受力情況好。
    3.有幾個刀架,可用多刀切削,并能快速換刀,立式車床的加工精度可達IT8~IT7,表面粗糙度Ra 值可達1.6μm~ 0.8μm。
    三、六角車床
    (一)特點:無絲杠和尾架,有六角刀架(轉塔刀架)。
    (二)運動描述:
    在六角車床上,可以預先將所用的全部刀具安裝在車床上,并調整其位置尺寸;每組刀具的行程終點位置,可由機床床身上的擋塊加以控制。機床調整完畢后,加工每個工件時,不必再反復地裝卸與調整刀具。因而操作方便、迅速,可節(jié)約輔助時間,生產率較高。
    (三)分類:
    六角車床分為立式轉塔車床(圖4-12)和回輪車床(圖4-13)。
    六角刀架繞水平軸旋轉稱為回輪車床。
    (四)特點:
    六角車床加工外圓時,精度可達到IT11~IT8,表面粗糙度Ra 值可達3.2~1.6μm,加工孔時,精度可達到IT7,表面粗糙度Ra值可達0.8μm。
    【例題6•多選題】以下各工序中,能夠在普通車床上完成的有( )
    A.鏜孔
    B.鉆孔
    C.銑鍵槽
    D.磨外圓
    E.滾花
    答案:ABE
    【例題7•單選題】(2008年)下列關于車床使用的說法中,錯誤的是( )。
    A.無論加工什么工件,都一定要用到主軸
    B.如果不加工螺蚊,就用不著絲杠
    C.無論加工什么工件,刀具都必須安裝在刀架上
    D.車削盤式零件外圓時,用不著尾架
    答案:C
    【例題8•單選題】以下關于車床的表述中,不正確的是( )。
    A.切削加工中,主軸總是承受切削力
    B.絲杠是專門為車削各種螺紋而設置的
    C.溜板箱是車床進給運動的操縱箱
    D.進給箱中裝有將絲杠和光杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構
    答案:D
    [綜一]
    (10分中的6分)某單位一臺在用車床,其型號為CA6140×1500,已使用兩年,車床的原始購買價格為60000元,目前同型號新車床在性能方面沒有變化,但市場價已降為45000元。評估師通過對車床各主要部件磨損程度及精度的現場鑒定,認為該車床的有形磨損程度為20%。
    問題:
    (1)該車床的第一主參數和第二主參數是什么?分別為多少?
    (2)該車床主要由哪些部件組成?主運動是什么?
    (3)該車床存在哪種無形磨損?無形磨損度是多少?綜合磨損度是多少?
    答案:
    (1)第一主參數是40,表示工件回轉直徑為400mm
    第二主參數是1500,表示工件長度為1500mm;
    (2)該車床主要由主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身組成。
    主軸箱又稱為床頭箱,內裝主軸和主軸變速機構,它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需要正、反兩種轉向的不同轉速。進給箱又稱為走刀箱,它固定在床身左前側,是為了適應不同的加工情況,合理地選擇進給量或指定的螺距而設置的。絲杠與光杠裝在床身前側,用以聯接進給箱與溜板箱,并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱,使溜板箱獲得縱向直線運動。溜板箱實際上是車床進給運動的操縱箱,其內裝有將絲杠和光杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構,通過光杠傳動實現刀架的縱向進給運動,橫向進給運動和快速移動,通過絲杠帶動刀架上的車刀做縱向直線移動,以便車削螺紋。刀架是用來裝夾車刀并使其做縱向、橫向或斜向進給運動的。在加工細長工件時,在尾架內安裝頂尖來支承工件的一端,若把頂尖拿掉,裝上鉆頭等工具,可實現車床上鉆孔、擴孔和攻絲等。床身裝在左右床腿上,用以支承車床上的三箱(主軸箱、進給箱、溜板箱)二杠(光杠、絲杠)二架(刀架、尾架)。
    主運動:工件隨主軸的旋轉運動。
    第三節(jié) 鉆床、鏜床
    孔加工的常用方法是用鉆頭鉆孔,用擴孔鉆擴孔,用鉸刀鉸孔和用鏜刀鏜孔。
    一、鉆床
    1、定義:
    鉆床主要是用鉆頭在工件上加工孔的機床,通常,鉆頭旋轉為主運動,鉆頭軸向移動為進給運動。在鉆床上可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、锪孔和和锪凸臺等。
    圖4-14 鉆床上進行的主要工作
    鉆床種類很多,根據結構和用途不同,常用的有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床等。
    它們共同的特點是工件固定不動,刀具做旋轉運動,并沿主軸方向進給,操作可以是手動,也可機動。
    鉆孔的加工精度可達IT12,表面粗糙度Ra值可達12.5μm。
    鉆床的主參數是鉆孔直徑。
    (一)臺式鉆床
    鉆孔直徑 ≤ 13mm 的小型鉆床。
    主軸變速是通過改變三角帶在塔形帶輪上的位置來實現的。
    (二)立式鉆床
    1、組成:
    由主軸、變速箱、立柱、工作臺和底座等部件組成。主軸變速箱和進給箱的傳動是由電動機經帶輪傳動,通過主軸變速箱使主軸旋轉。
    2、運動特點:
    主軸是在主軸套筒內做旋轉運動,同時通過進給箱,驅動主軸套筒做直線運動,從而使主軸一邊旋轉,一邊隨主軸套筒按所選的進給量,自動作軸向進給。進給箱和工作臺可沿立柱上的導軌調整上下位置,以適應不同高度工件的加工。立式鉆床的主軸不能在垂直其軸線的平面內移動,鉆孔時要使鉆頭與工件孔的中心重合,就必須移動工件。因此,立式鉆床只適于加工中小型工件。
    (三)搖臂鉆床
    1、運動特點:搖臂鉆有一個能繞立柱作360°回轉的搖臂,其上裝有主軸箱,主軸箱還可沿搖臂的水平導軌移動。故可將主軸調整到機床加工范圍內的任何一個位置。工件通常安裝在工作臺上加工,如果工件很大,也可直接放在底座上加工。根據工件高度不同,搖臂可沿立柱上下移動來調整加工位置。
    2、適用范圍:適用于加工大型和多孔工件。
    二、鏜床
    運動描述:
    鏜刀安裝在主軸或平旋盤上;工件固定在工作臺上,可以隨工作臺做縱向或橫向運動。
    鏜刀的旋轉是主運動,鏜刀或工件的移動是進給運動。主要用來加工大孔、平行孔、同心孔。
    工作范圍:。
    在鏜床上不僅可以鏜孔,還可銑平面、溝槽、鉆、擴、鉸孔和車端面、外圓、內外環(huán)形槽以及車螺紋等。
    圖4-18 臥式鏜床上所能進行的主要工作
    分類:
    鏜床是大型箱體零件加工的主要設備,按照結構和用途的不同,鏜床可分為深孔鏜床、坐標鏜床、立式鏜床、臥式鏜床、金剛鏜床和汽車、拖拉機修理用鏜床六種。
    (一)臥式鏜床
    1、組成:
    常見的臥式鏜床由主軸和平旋盤、工作臺、主軸箱、前立柱、機身、后立柱、尾架等幾部分組成。
    2、運動描述:
    加工時,刀具裝在主軸或平旋盤上,由主軸箱獲得各種轉速和進給量。主軸箱可沿立柱上的導軌上下移動。
    工件安裝在工作臺上,可與工作臺一起隨下滑座或上滑座做縱向或橫向移動,并可隨工作臺一起繞工作臺下面的圓形導軌旋轉至所需要的角度以便加工成一定角度的孔或平面。由于鏜床運動部件很多,為了保證工作可靠性和加工精度,各運動部件都設有夾緊機構。
    3、工作范圍:
    它主要是加工孔,特別是箱體零件上的許多大孔、同心孔和平行孔等。
    4、特點:
    用鏜孔方法可以保證這些孔的尺寸精度和位置精度,鏜孔精度可達IT7,表面粗糙度Ra值為1.6μm~0.8μm。
    5、主參數:
    臥式鏜床的主參數為主軸直徑。
    (二)坐標鏜床
    坐標鏜床是高精度機床的一種。
    1、結構特征:
    1)具有坐標位置的精密測量裝置,例如精密刻線尺、光柵尺、激光干涉儀定位測量裝置等;
    2)機床本身制造精度很高;
    3)要在恒溫條件下裝配使用。
    2、工作范圍:
    坐標鏜床主要用于鏜削精密孔,此外還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、刮端面、切槽、精銑平面以及精密刻度、樣板的精密刻線等工作,還可當作測量設備檢驗其他機床加工工件的坐標尺寸。
    3、分類:
    坐標鏜床按總體布局不同分為單柱坐標鏜床、雙柱坐標鏜床以及臥式坐標鏜床。
    單柱坐標鏜床和雙柱坐標鏜床的主軸垂直放置,臥式坐標鏜床的主軸水平放置。
    1)單柱坐標鏜床由床身、立柱、主軸箱、工作臺和滑座等部分組成。
    2)雙柱坐標鏜床由床身、工作臺、橫梁、主軸箱、左右立柱和頂梁等部分組成。
    3)臥式坐標鏜床由床身、工作臺、立柱、主軸箱等組成。
    4、特點
    (1)結構剛性好,能在實體工件上鉆、鏜精密孔;
    (2)主軸轉速高,進給量?。?BR>    (3)設有縱、橫向可移動的工作臺,它們的微調整量可達1μm。并有精確坐標測量系統(tǒng),所以適用于加工孔距誤差小的孔系。
    (三)金剛鏜床
    1、特點:
    是以很小的進給量和很高的切削速度進行加工。尺寸精度IT6,表面粗糙度Ra 可達0.2μm。
    2、主參數:
    臥式金剛鏜床的主參數是工作臺面寬度,立式金剛鏜床的主參數是鏜孔直徑。