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車床

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圖中顯示一個金屬加工普通車床。
第三套人民幣上的車床

車床,又稱鏇床,是一種將加工物固定在一旋轉主軸上加工的工具機[1]。1797年英國人亨利.莫茲利發明了車床[2],通常用在圓柱型態的工件加工。一般車床配備各種專用刀具,可完成內外圓加工、鑽孔、車螺紋、切斷車槽、端面加工、車外圓、鑽中心孔、車孔,鉸孔、車圓錐、車成形面、滾花、盤繞彈簧等加工程序。

組成[編輯]

頭座[編輯]

頭座(Head stock):又稱主軸台,位於車床左側。包含有傳導機構(皮帶傳導的塔輪變速、齒輪變速等。)與莫氏錐度之中空主軸組成。主軸後段裝置齒輪,與傳導機構之塔輪或齒輪連接,帶動主軸運轉。主軸前段可裝置夾頭、面盤等夾具夾持工件。(莫氏錐度之中空主軸之優點為減輕主軸重量且可夾持長條形工件。)[3]

主軸變速箱[編輯]

主軸變速箱

H1:存量住房齒輪頭
H2:中級齒輪桿
H3:主軸高低速變換桿
H4:主軸
H5:不倒翁齒輪-前進/後退,搞/脫開
H6:8段快速變化齒輪箱
H7:導螺桿
H8:進給桿
H9:起動桿
H10:更改齒輪護蓋

床台[編輯]

床台(Lathes bed):(又稱:床身)床台是車床的大型基礎部件,為經過季化處理之鑄鐵製成。有兩條精度很高的V形導軌和矩形導軌,其導軌一般都經過高週波硬化處理製成。導軌分兩部份,以引導刀座(Carriage)與尾座(Tail stock)移動。床台下方裝置一導螺桿,其螺桿會配合主軸之轉速,可配合刀座部份的自動進刀機構進行車螺紋、工件滾紋(或稱工件壓花)之工作。

床台的斷面形狀,依製造工廠有不同設計樣式,大致分為英式美式兩種。[4]

英式床台和美式床台比較

英式床台 美式床台
1. 因為床身的面寬,磨耗比較少。 1. 走刀架是用寬的滑動面支持能比較做的薄。
2. 因為接觸面少,移動刀架不費力。 2. 有凸起的軌道能正確引導走刀架。
3. 走刀架薄,走刀架上的滑動力變大。 3. 切屑能少掉到床面上。
4. 因為床身面寬,加在單位面積的壓力小,壓出的油也少。 4. 能少在床面上放置工具及車刀。
5. 由於面平注油不易流掉。 5. 尾軸架能正確地向主軸線引導。

刀座[編輯]

HwacheonCentreLathe-carriage-mask legend.jpg

刀座(Carriage):包含複式刀座與自動進刀機構等。複式刀座可操縱橫向進刀與縱向進刀。(橫向進刀方向與床台保持垂直、縱向進刀方向與床台保持平行。)一般而言,車床縱向進刀由刀座之床帷部份(位於床台前方。)的大手輪又稱進刀手輪操作。橫向進刀由刀座上的手輪操作。自動進刀機構進行車螺紋、工件滾紋的原理係利用車床上工件作一等速運轉,配合刀座之刀具以等速直線移動的方式進行車削。[5]

1: 方形刀架
2: 複式刀架上座
2a: 複式刀架縱送進刀手輪
2b: Compound portion of top-slide (protractor)
3: 橫向滑板
3a: cross-slide DRO scale
3b: 橫向進刀手輪
4: 床鞍
5: 裙床
5a: 縱向進刀手輪
5b: 螺紋切削半合螺帽控制桿
5c: 縱橫自動傳送控制桿

尾座[編輯]

尾座台

尾座(Tail stock):(又稱:尾軸架)位於床台的右側位置。尾座的軸孔為莫氏錐度,可裝置鑽頭、絞孔刀與螺絲攻進行內孔加工之工作。亦可配合工件長度的需要,在導軌上移動尾座;此時尾座可裝置頂心頂住夾頭所夾持之工件,避免夾頭所夾持之工件過長而不易夾持。[6]

T1:尾座手輪
T2:減速齒輪箱(可選)
T3:身體
T4:可調底座
T5:頂心
T6:鎖定桿

床座[編輯]

床座包含床台(床軌)及基座(床架),下部為基座;上部為床台,

附件[編輯]

由於工作上的需要,設有許多的附件。[7] [8] [9][10]

夾頭[編輯]

夾頭是工具機上用來夾持工件的機械裝置。

花盤[編輯]

花盤

Lathe faceplate花盤又稱面盤,是一台車床的基本夾具附件,用於木材或金屬車削車床。它是一個圓形金屬(通常是鑄鐵)板。面盤上有很多放射狀或不規則平行的細長溝,用於裝置較大或不規則形狀工作物之搪孔工作、鑽孔工作、用其他方法無法夾持加工之工作物。


心軸[編輯]

它是套用經過加工後之工作物之孔內,心軸兩端開有頂心孔,以便一端由頂心支持,另一端崁入主軸端。

  • 實體心軸:
  • 膨脹心軸:
  • 排心軸:
  • 螺絲心軸:
  • 圓錐體心軸:

頂心(頂尖、頂針)、牽轉具(夾頭、卡箍)[編輯]

上(標準頂心)</re>下(活動頂心)

Lathe center)頂心用來支撐工作物的,裝在主軸端稱活頂心又稱前頂尖,裝在尾座稱為死頂心又稱後頂尖。

頂心種類分為5種:[11]

  • 普通頂心:普通用
  • 小件用頂心:小件用
  • 半頂心:用於切削端面
  • 活動頂心:用於高速切削
  • 傘形頂心:用於管或中空之圓筒

牽轉具,中空部位可用以夾持工作物。

  • 心形牽轉具又稱為雞心夾頭,通常用來夾持圓形的工作物。
  • 夾子形牽轉具:夾子形牽轉具通常用來夾持方形之工作物。

驅動盤[編輯]

驅動盤,安裝於車床主軸上,當其迴轉時,使夾持於兩頂心間之工作物旋轉,以便進行車削加工。

筒夾[編輯]

筒夾是一種零件,它主要負責把小直徑的工作物夾緊於主軸端。主要用於六角車床及自動車床。

穩定扶架(中心架)[編輯]

固定式穩定扶架
可動式穩定扶架

Lünette (Drehen))避免工作物產生撓曲現象,用來支撐細長工作物,裝設在刀具座上並隨之移動的穩定扶架。穩定扶架的種類有2種:

  1. 固定式穩定扶架:固定式穩定扶架是用120度3爪,以支撐工作物。
  2. 可動式穩定扶架:固定在車床溜板上,隨車刀跟著移動。


角度板[編輯]

角度板

(Angle plate) 使用於工作物不能直接安裝於面盤上的一種輔助工具。

V槽塊(V夾塊)[編輯]

用來訂定工作物中心位置。

車刀[編輯]

用於加工,工作物外表。

車削加工[編輯]

硬車技術(Hard turning)[編輯]

  • 硬車削用於加工高硬度工件。
  • 硬車削加工質量好,可以部分替代磨削。
  • 刀具使用立方氮化硼(CBN)、陶瓷等材料。
  • 大多數情況下,硬車削不使用冷卻液。

切削液[編輯]

切削液是金屬切削加工效率及車刀壽命的重要配套材料。[12]

輥紋[編輯]

Knurling closeup.jpg

輥紋,(又稱滾花滾紋壓花),為機件表面增加摩擦力或便於持握而特別製成凹凸紋路,這些花紋一般是在車床上用滾花刀滾壓擠件使其表面產生花紋。

輥紋對車床來說是損耗極大的工作,應以低轉速來操作。輥紋部位離夾頭 50 釐米以上時,應以尾座台頂工作物中心,將工作物支撐牢固。[13]

中心鉆頭[編輯]

絲攻和絲板[編輯]

轉動切削參數[編輯]

切削參數要考慮基本的轉折過程是:

  • 選擇最合適的類型的工具
  • 夾緊系統
  • 切削速度(V c)在米/分鐘
  • 外徑車削
  • 每分鐘轉數(RPM)車床主軸
  • 切削深度
  • 剪切
  • 類型的車床及配件適合

切削速度[編輯]

切削速度快慢,取決於很多因素,特別是質量和類型的工具使用,切削深度,硬度和可加工的材料有被加工進給速度和使用。主要限制了機器的速度原因是它的範圍、主軸馬達功率和剛性固定的工件和刀具。

公式:

V_c \left ( \mathrm {m \over min} \right)\  =\ \frac{n\ \mathrm{(min^{-1})}\ \times\ \pi \times\ \mathrm{D_c (mm)}}{1000 \left ( {mm \over m} \right) }

Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la pieza.

過度的切削速度可導致:

  • 工具快速磨損。
  • 工作物的品質降低。

切削速度過低會導致:

  • 影響排屑,刃尖容易產生積屑。
  • 低效率。
  • 加工成本變高。

旋轉速度的工件[編輯]

在傳統的車床有一個有限的範圍內的速度,取決於速度的主要引擎和變速齒輪箱。在數位車床,這個速度與控制系統的反饋,通常採用可變頻率和速度,可以選擇任何一個範圍內的速度高​​達全速。

La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.

n\ (min^{-1})= {V_c \left ({m \over min} \right )*1000 \left ({mm \over m} \right ) \over \pi * D_c (mm)}

種類[編輯]

由於工業的發達使得實際工作需求日益增進下,為適應各種加工產品及近代自動化加工潮流勢,以符合生產需要,發展多種不同功能與特性:[14][15]

北韓自製的自動車床

普通車床(Centre lathe)[編輯]

普通車床,為目前使用最廣泛的車床種類。早期的普通車床傳動是藉由皮帶傳導的塔輪變速,現今已改用齒輪變速箱傳動。齒輪變速箱的優點為可精確掌握主軸之轉速,且無主軸轉速過高,皮帶摩擦消耗、滑動之情形,因為其主軸是水平放置,所以又名臥式車床。若床面為凹口者,則為凹口車床(Gap lathe)。

桌上車床(Bench lathe)[編輯]

桌上型車床又稱台式車床,其型式及構造類似普通車床,通常安裝於工作桌上使用而得名,適用於生產精密量具、儀器及小零件之生產。

立式車床(Vertical Lathe)[編輯]

立式車床的主軸為垂直安裝,床台則成水平方向,工件置於可旋轉的床台上。特別適於加工直徑大,但長度短之工件。

六角車床(Turret lathe)[編輯]

六角車床又稱轉塔車床,以六角形旋轉刀塔取代普通車床之尾座而設計。特別適於加工需多種加工程序(如鑚孔、鉸孔、搪孔)中大量之工件,適合大量生產。

自動車床(Automatic Lathe)[編輯]

自動車床,能夠自動照工作物加工次序車削,車製完成後會自動退刀、進料,並進行下一個成品的車削,適合較小直徑工件之大量生產。

靠模車床(Copying Lathe)[編輯]

靠模車床又稱仿削車床,利用觸針依照模型或樣板的形狀移動,車刀也隨之移動車削工作物,因此可以正確地車削出與模型一樣的工件。

CNC車床(Computerized Numerical Control Lathe)[編輯]

全名為「電腦數值控制車床」,簡稱「CNC車床」。優點為適於加工生產中大數量、設計複雜、要求精密度高的工件。

安全標準[編輯]

當在車床工作時,必須遵守某些規定,以確保不會發生任何事故造成可能的傷害。

安全標準
1 使用安全設備: 護目鏡安全面罩等..
2 不要穿著寬鬆的衣服,還有不可長髮。
3 所穿工作服必須是全棉的,不能是化學纖維,如果發生工作意外,化纖服裝不會像棉製品一樣易於撲救,而會化為液滴粘在身上。增加醫療難度。
4 建議使用安全鞋
5 始終保持工作場所清潔。
6 不要佩戴首飾,如:項鍊手鐲戒指
7 要知道如何控制和操作的車床並必須知道如何停止運作。
8 必需在光線充足的地方,但燈光不宜過多,以免造成太大的眩光。

保養及維護[編輯]

潤滑[編輯]

相關條目[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ 《車工操作法》,鄭鐵 著,正言出版社,1967年,1頁
  2. ^ 《車工操作法》,鄭鐵 著,正言出版社,1967年,3頁
  3. ^ 《車床切削技術》,黃春忠 繆昌瑜 合譯,徐氏基金會,18頁
  4. ^ 《車工操作法》,鄭鐵 著,正言出版社,1967年,18頁
  5. ^ 《車床工丙級鑑定》,陳其湟 著,全華圖書,6頁
  6. ^ 《車床工丙級鑑定》,陳其湟 著,全華圖書,6頁
  7. ^ 《車床工丙級鑑定》,陳其湟 著,全華圖書,20 ~ 26頁
  8. ^ 《機工學》,張甘棠著,三文出版社,P.151 〜 P.152
  9. ^ 《機工實習》,黃世峰著,全華出版社,P.9 〜 P.13
  10. ^ 《車工操作法》,鄭鐵 著,正言出版社,1967年,26頁~53頁
  11. ^ 《工廠實習-車工》,陳天生 著,全威圖書,231頁至233頁,1998年,ISBN 957-8955-45-6
  12. ^ 《工廠實習-車工》,陳天生 著,全威圖書,131 ~ 132頁,2001年7月20日,ISBN 957-8955-45-6
  13. ^ 《車床工丙級鑑定》,陳其湟 著,全華圖書,97頁
  14. ^ 《工廠實習-車工》,陳天生 著,全威圖書,2 ~ 8頁,2001年7月20日,ISBN 957-8955-45-6
  15. ^ 《車床切削技術》,黃春忠 繆昌瑜 合譯,徐氏基金會,12頁~17頁
  • 《機械加工法》,Amstead, Ostwald, Begeman著,羅仕鵬,黃純權,陳再萬編譯,高立圖書,1995年4月,ISBN 957-584-159-X,第十五章 工具機的基本元件