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英文題目一
Introduction of Machining
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英文題目二
Lathe
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加 工 基 礎(chǔ)
作為產(chǎn)生形狀的一種加工方法，機(jī)械加工是所有制造過程中最普遍使用的而且是最重要的方法。機(jī)械加工過程是一個(gè)產(chǎn)生形狀的過程，在這過程中，驅(qū)動(dòng)裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。盡管在某些場(chǎng)合，工件無(wú)承受情況下，使用移動(dòng)式裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機(jī)械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來(lái)完成。
機(jī)械加工在知道過程中具備兩方面。小批生產(chǎn)低費(fèi)用。對(duì)于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個(gè)要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個(gè)零件，幾乎都要花費(fèi)高額的加工費(fèi)用。靠焊接來(lái)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。一般來(lái)說，通過利用貴重設(shè)備而又無(wú)需特種加工條件下，幾乎可以以任何種類原材料開始，借助機(jī)械加工把原材料加工成任意所需要的結(jié)構(gòu)形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對(duì)于生產(chǎn)一個(gè)零件，甚至當(dāng)零件結(jié)構(gòu)及要生產(chǎn)的批量大小上按原來(lái)都適于用鑄造、鍛造或者壓力加工來(lái)生產(chǎn)的，但通常寧可選擇機(jī)械加工。
嚴(yán)密的精度和良好的表面光潔度，機(jī)械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面光潔度基礎(chǔ)上。許多零件，如果用別的其他方法來(lái)生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)的話，那么在機(jī)械加工中則是屬于低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。另方面，許多零件靠較粗的生產(chǎn)加工工藝提高其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表面才進(jìn)行機(jī)械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機(jī)械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進(jìn)行加工。又如已鍛工件上的小孔加工，也是被鍛后緊接著進(jìn)行機(jī)械加工才完成的。
基本的機(jī)械加工參數(shù)
切削中工件與刀具的基本關(guān)系是以以下四個(gè)要素來(lái)充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進(jìn)給速度，和吃刀深度。 切削刀具必須用一種合適的材料來(lái)制造，它必須是強(qiáng)固、韌性好、堅(jiān)硬而且耐磨的。刀具的幾何形狀——以刀尖平面和刀具角為特征——對(duì)于每一種切削工藝都必須是正確的。
切削速度是切削刃通過工件表面的速率，它是以每分鐘英寸來(lái)表示。為了有效地加工，切削速度高低必須適應(yīng)特定的工件——刀具配合。一般來(lái)說，工件材
料越硬，速度越低。
進(jìn)給速度是刀具切進(jìn)工件的速度。若工件或刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給量是以每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的英寸數(shù)目來(lái)度量的。當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量是以每一行程走過的英寸數(shù)度量的。一般來(lái)說，在其他條件相同時(shí)，進(jìn)給量與切削速度成反比。
吃刀深度——以英寸計(jì)——是刀具進(jìn)入工件的距離。它等于旋削中的切屑寬度或者等于線性切削中的切屑的厚度。粗加工比起精加工來(lái)，吃刀深度較深。
切削參數(shù)的改變對(duì)切削溫度的影響
金屬切削操作中，熱是在主變形區(qū)和副變形區(qū)發(fā)生的。這結(jié)果導(dǎo)致復(fù)雜的溫度分布遍及刀具、工件和切屑。圖中顯示了一組典型等溫曲線，從中可以看出：像所能預(yù)料的那樣，當(dāng)工件材料在主變形區(qū)被切削時(shí)，沿著整個(gè)切屑的寬度上有著很大的溫度梯度，而當(dāng)在副變形區(qū)，切屑被切落時(shí)，切屑附近的前刀面上就有更高的溫度。這導(dǎo)致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方切削溫度較高。
實(shí)質(zhì)上由于在金屬切削中所做的全部功能都被轉(zhuǎn)化為熱，那就可以預(yù)料：被切離金屬的單位體積功率消耗曾家的這些因素就將使切削溫度升高。這樣刀具前角的增加而所有其他參數(shù)不變時(shí)，將使切離金屬的單位體積所耗功率減小，因而切削溫度也將降低。當(dāng)考慮到未變形切屑厚度增加和切削速度，這情形就更是復(fù)雜。未變形切屑厚度的增加趨勢(shì)必導(dǎo)致通過工件的熱的總數(shù)上產(chǎn)生比例效應(yīng)，刀具和切屑仍保持著固定的比例，而切削溫度變化傾向于降低。然而切削速度的增加，傳導(dǎo)到工件上的熱的數(shù)量減少而這又增加主變形區(qū)中的切屑溫升。進(jìn)而副變形區(qū)勢(shì)必更小，這將在該區(qū)內(nèi)產(chǎn)生升溫效應(yīng)。其他切削參數(shù)的變化，實(shí)質(zhì)上對(duì)于被切離的單位體積消耗上并沒有什么影響，因此實(shí)際上對(duì)切削溫度沒有什么作用。因?yàn)槭聦?shí)已經(jīng)表明：切削溫度即使有小小的變化對(duì)刀具磨損率都將有實(shí)質(zhì)意義的影響作用。這表明如何人從切削參數(shù)來(lái)確定切削溫度那是很合適的。
為著測(cè)定高速鋼刀具溫度的最直接和最精確的方法是W&T法，這方法也就是可提供高速鋼刀具溫度分布的詳細(xì)信息的方法。該項(xiàng)技術(shù)是建立在高速鋼刀具截面金相顯微測(cè)試基礎(chǔ)上，目的是要建立顯微結(jié)構(gòu)變化與熱變化規(guī)律圖線關(guān)系式。當(dāng)要加工廣泛的工件材料時(shí)，Trent已經(jīng)論述過測(cè)定高速鋼刀具的切削溫度及溫度分布的方法。這項(xiàng)技術(shù)由于利用電子顯微掃描技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步發(fā)展，目的是要研究將已回過火和各種馬氏體結(jié)構(gòu)的高速鋼再回火引起的微觀顯微結(jié)構(gòu)變化情況。這項(xiàng)技術(shù)亦用于研究高速鋼單點(diǎn)車刀和麻花鉆的溫度分布。
刀具磨損
從已經(jīng)被處理過的無(wú)數(shù)脆裂和刃口裂紋的刀具中可知，刀具磨損基本上有三種形式：后刀面磨損，前刀面磨損和V型凹口磨損。后刀面磨損既發(fā)生在主刀刃上也發(fā)生副刀刃上。關(guān)于主刀刃，因其擔(dān)負(fù)切除大部金屬切屑任務(wù)，這就導(dǎo)致增加切削力和提高切削溫度，如果聽任而不加以檢查處理，那可能導(dǎo)致刀具和工件發(fā)生振動(dòng)且使有效切削的條件可能不再存在。關(guān)于副刀刃，那是決定著工件的尺寸和表面光潔度的，后刀面磨損可能造成尺寸不合格的產(chǎn)品而且表面光潔度也差。在大多數(shù)實(shí)際切削條件下，由于主前刀面先于副前刀面磨損，磨損到達(dá)足夠大時(shí)，刀具將實(shí)效，結(jié)果是制成不合格零件。
由于刀具表面上的應(yīng)力分布不均勻，切屑和前刀面之間滑動(dòng)接觸區(qū)應(yīng)力，在滑動(dòng)接觸區(qū)的起始處最大，而在接觸區(qū)的尾部為零，這樣磨蝕性磨損在這個(gè)區(qū)域發(fā)生了。這是因?yàn)樵谇邢骺ㄗ^(qū)附近比刀刃附近發(fā)生更嚴(yán)重的磨損，而刀刃附近因切屑與前刀面失去接觸而磨損較輕。這結(jié)果離切削刃一定距離處的前刀面上形成麻點(diǎn)凹坑，這些通常被認(rèn)為是前刀面的磨損。通常情況下，這磨損橫斷面是圓弧形的。在許多情況中和對(duì)于實(shí)際的切削狀況而言，前刀面磨損比起后刀面磨損要輕，因此后刀面磨損更普遍地作為刀具失效的尺度標(biāo)志。然而因許多作者已經(jīng)表示過的那樣在增加切削速度情況下，前刀面上的溫度比后刀面上的溫度升得更快，而且又因任何形式的磨損率實(shí)質(zhì)上是受到溫度變化的重大影響。因此前刀面的磨損通常在高速切削時(shí)發(fā)生的。
刀具的主后刀面磨損帶的尾部是跟未加工過的工件表面相接觸，因此后刀面磨損比沿著磨損帶末端處更為明顯，那是最普通的。這是因?yàn)榫植啃?yīng)，這像未加工表面上的已硬化層，這效應(yīng)是由前面的切削引起的工件硬化造成的。不只是切削，還有像氧化皮，刀刃產(chǎn)生的局部高溫也都會(huì)引起這種效應(yīng)。這種局部磨損通常稱作為凹坑性磨損，而且偶爾是非常嚴(yán)重的。盡管凹坑的出現(xiàn)對(duì)刀具的切削性質(zhì)無(wú)實(shí)質(zhì)意義的影響，但凹坑常常逐漸變深，如果切削在繼續(xù)進(jìn)行的話，那么刀具就存在斷裂的危機(jī)。
如果任何進(jìn)行性形式 的磨損任由繼續(xù)發(fā)展，最終磨損速率明顯地增加而刀具將會(huì)有摧毀性失效破壞，即刀具將不能再用作切削，造成工件報(bào)廢，那算是好的，嚴(yán)重的可造成機(jī)床破壞。對(duì)于各種硬質(zhì)合金刀具和對(duì)于各種類型的磨損，在發(fā)生嚴(yán)重失效前，就認(rèn)為已達(dá)到刀具的使用壽命周期的終點(diǎn)。然而對(duì)于各種高速鋼刀具，其磨損是屬于非均勻性磨損，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)其磨損允許連續(xù)甚至到嚴(yán)重失效開始，最有意義的是該刀具可以獲得重磨使用，當(dāng)然，在實(shí)際上，切削時(shí)間遠(yuǎn)比使用到失效的時(shí)間短。以下幾種現(xiàn)象之一均是刀具嚴(yán)重失效開始的特征：最普遍的是切削力突然增加，在工件上出現(xiàn)燒損環(huán)紋和噪音嚴(yán)重增加等。
自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)
用做裝配設(shè)備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動(dòng)到夾具中心上，以確保零件從傳送機(jī)上或從設(shè)備盤上取出后置于已定位置上。然而在某些應(yīng)用場(chǎng)合、強(qiáng)制零件移動(dòng)到中心線上時(shí)，可能引起零件或設(shè)備破壞。當(dāng)零件易損而且小小振動(dòng)可能導(dǎo)致報(bào)廢時(shí)，或當(dāng)其位置是由機(jī)床主軸或模具來(lái)具體時(shí)，再或者當(dāng)公差要求很精密時(shí)，那寧可讓夾具去適應(yīng)零件位置，而不是相反。為著這些工作任務(wù)，美國(guó)俄亥俄州Elyria的公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西類柔順性?shī)A具。因?yàn)閵A具作用力和同步化裝置是各自獨(dú)立的，該同步裝置可以用精密的滑移裝置來(lái)替換而不影響夾具作用力。夾具規(guī)格范圍是從0.2英寸行程，5英鎊夾緊力到6英寸行程、400英寸夾緊力。
現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來(lái)越小而產(chǎn)品的各種規(guī)格變化最大。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計(jì)劃、批量和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的變更而顯得特別脆弱。這種情形正迫使許多公司更多地致力于廣泛的合理化改革和前面提到過情況那樣裝配自動(dòng)化。盡管柔性?shī)A具的發(fā)展很快落后與柔性運(yùn)輸處理裝置的發(fā)展，如落后于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，但仍然試圖指望增加夾具的柔順性。事實(shí)上夾具的重要的裝置——生產(chǎn)裝置的專向投資就加強(qiáng)了使夾具更加柔性化在經(jīng)濟(jì)上的支持。
根據(jù)它們?nèi)犴樞?，夾具可以分為：專用夾具、組合夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具、高柔性?shī)A具。柔性?shī)A具是以它們對(duì)不同工件的高適應(yīng)性和以少更換低費(fèi)用為特征的。
結(jié)構(gòu)形式可變換的柔性?shī)A具裝有可變更結(jié)構(gòu)排列的零件（例如針形頰板，多片式零件和片狀頰板），標(biāo)準(zhǔn)工件的非專用夾持或夾緊元件（例如：?jiǎn)?dòng)標(biāo)準(zhǔn)夾持夾具和帶有可移動(dòng)元件的夾具配套件），或者裝有陶瓷或硬化了的中介物質(zhì)（如：流動(dòng)粒子床夾具和熱夾具緊夾具）。為了生產(chǎn)，零件要在夾具中被緊固，需要產(chǎn)生夾緊作用，其有幾個(gè)與夾具柔順性無(wú)關(guān)的步驟：
根據(jù)被加工的即基礎(chǔ)的部分和工作特點(diǎn)，確定工件在夾具中的所需的位置，接著必須選擇若干穩(wěn)定平面的組合，這些穩(wěn)定平面就構(gòu)成工件被固定在夾具中確
定位置上的夾持狀輪廓結(jié)構(gòu)，均衡所有各力和力矩，而且保證接近工件工作特點(diǎn)。最后，必須計(jì)算、調(diào)整、組裝可拆裝的或標(biāo)準(zhǔn)夾具元件的所需位置，以便使工件牢牢地被夾緊在夾具中。依據(jù)這樣的程序，夾具的輪廓結(jié)構(gòu)和裝合的規(guī)劃和記錄過程可以進(jìn)行自動(dòng)化控制。
結(jié)構(gòu)造型任務(wù)就是要產(chǎn)生若干穩(wěn)定平面的組合，這樣在這些平面上的各夾緊力將使工件和夾具穩(wěn)定。按慣例，這個(gè)任務(wù)可用人—機(jī)對(duì)話即幾乎完全自動(dòng)化的方式來(lái)完成。一人—機(jī)對(duì)話即以自動(dòng)化方式確定夾具結(jié)構(gòu)造型的優(yōu)點(diǎn)是可以有組織有規(guī)劃進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，減少所需的設(shè)計(jì)人員，縮短研究周期和能更好地配置工作條件。簡(jiǎn)言之，可成功地達(dá)到顯著提高夾具生產(chǎn)效率和效益。
在充分準(zhǔn)備了構(gòu)造方案和一批材料情況下，在完成首次組裝可以成功實(shí)現(xiàn)節(jié)約時(shí)間達(dá)60%。 因此夾具機(jī)構(gòu)造型過程的目的是產(chǎn)生合適的編程文件。
車 床 加 工
車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鏜孔等項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)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(lái)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、尾座組件、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(shí)效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個(gè)堅(jiān)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(duì)全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)軌尖朝上的三角形導(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(gè)三角形導(dǎo)軌和一個(gè)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(shí)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(gè)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(dòng)力,并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)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)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8~12種轉(zhuǎn)速,一般按等比級(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng)2~4個(gè)手柄, 就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無(wú)級(jí)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(gè)貫穿全長(zhǎng)的通孔,長(zhǎng)棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個(gè)重要尺寸,因此當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時(shí),它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。
尾座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)軌上作縱向移動(dòng)。底板上有一個(gè)可以使整個(gè)尾座組件夾緊在任意位置上的裝置。尾座體安裝在底板上,可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動(dòng),使尾座能與主軸箱中的主軸對(duì)正。尾座的第三個(gè)組成部分是尾座套筒。它是一個(gè)直徑通常大約在 51~76mm(2~3 英寸)之間的鋼制空心圓柱體。通過手輪和螺桿,尾座套筒可以在尾座體中縱向移入和移出幾個(gè)英寸。
車床的規(guī)格用兩個(gè)尺寸表示。第一個(gè)稱為車床的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(gè)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(gè)頂尖之間能夠安裝的工件的最大長(zhǎng)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(dòng)都有機(jī)動(dòng)進(jìn)給。它們的規(guī)格通常是:車床床面上最大加工直徑為305~610mm(12~24 英寸) ；但是,床面上最大加工直徑達(dá)到1270mm(50 英寸)和兩頂尖之間距離達(dá)到3658mm的車床也并不少見。 這些車床大部分都有切屑盤和一個(gè)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330mm(13英寸)——被設(shè)計(jì)成臺(tái)式車床,其床身安裝在工作臺(tái)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(cè)量工件花費(fèi)很多時(shí)間,所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常,它們的實(shí)際加工時(shí)間少于其總加工時(shí)間的30%。此外,需要技術(shù)熟練的工人來(lái)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(shí)間卻花費(fèi)在簡(jiǎn)單的重復(fù)調(diào)整和觀察切屑過程上。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(dòng)和自動(dòng)車床已經(jīng)很好地研制出來(lái),并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
先進(jìn)制造技術(shù)中的一個(gè)基本的概念是數(shù)字控制(NC)。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前，所有的機(jī)床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機(jī)床有關(guān)的很多局限性中,操作者的技能大概是最突出的問題。采用人工控制是產(chǎn)品的質(zhì)量直接與操作者的技能有關(guān)。數(shù)字控制代表了從人工控制機(jī)床走出來(lái)的第一步。
數(shù)字控制意味著采用預(yù)先錄制的、存儲(chǔ)的符號(hào)指令來(lái)控制機(jī)床和其他制造系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)控技師的工作不是去操縱機(jī)床,而是編寫能夠發(fā)出機(jī)床操縱指令的程序。對(duì)于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,其上必須安有一個(gè)被稱為閱讀機(jī)的界面裝置,用來(lái)接受和解譯出編程指令。
發(fā)展數(shù)控技術(shù)是為了克服人類操作者的局限性,而且它確實(shí)完成了這項(xiàng)工作。數(shù)字控制的機(jī)器比人工操縱的機(jī)器精度更高,生產(chǎn)出零件的一致性更好、生產(chǎn)速度更快、而且長(zhǎng)期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了制造工藝中其他幾項(xiàng)新發(fā)明的產(chǎn)生: 電火花加工技術(shù)、激光切割、電子束焊接。
數(shù)字控制還使得機(jī)床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)生產(chǎn)很多類的零件, 每一個(gè)零件都可以有不同的和復(fù)雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔(dān)那些對(duì)于采用人工控制的機(jī)床和工藝來(lái)說,在經(jīng)濟(jì)上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)。同許多先進(jìn)技術(shù)一樣,數(shù)控誕生于麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中。數(shù)控這個(gè)概念是50年代初在美國(guó)空軍的資助下提出來(lái)的。在其最初的價(jià)段,數(shù)控機(jī)床可以經(jīng)濟(jì)和有效地進(jìn)行直線切割。
然而,曲線軌跡成為機(jī)床加工的一個(gè)問題,在編程時(shí)應(yīng)該采用一系列的水平與豎直的臺(tái)階來(lái)生成曲線。構(gòu)成臺(tái)階的每一個(gè)線段越短,曲線就越光滑。臺(tái)階中的每一個(gè)線段都必須經(jīng)過計(jì)算。在這個(gè)問題促使下,于1959年誕生了自動(dòng)編程工具(APT)語(yǔ)言。這是一個(gè)專門適用于數(shù)控的編程語(yǔ)言,使用類似于英語(yǔ)的語(yǔ)句來(lái)定義零件的幾何形狀,描述切削刀具的形狀和規(guī)定必要的運(yùn)動(dòng)。APT 語(yǔ)言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。最初的數(shù)控系統(tǒng)和今天應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時(shí)的機(jī)床中,只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘?它后來(lái)被塑料帶所取代),采用帶閱讀機(jī)將寫在紙帶或磁帶上的指令給機(jī)器翻譯出來(lái)。所有這些共同構(gòu)成了機(jī)床數(shù)字控制方面的巨大進(jìn)步。
然而,在數(shù)控發(fā)展的這個(gè)階段中還存在著許多問題。一個(gè)主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機(jī)械加工過程中,載有編程指令信息的紙帶斷裂和被撕壞是常見的事情。在機(jī)床上每加工一個(gè)零件,都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機(jī)中重新運(yùn)行一次。因此,這個(gè)問題變得很嚴(yán)重。如果需要制造100個(gè)某種零件,則應(yīng)該將紙帶分別通過閱讀機(jī)100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴(yán)配的車間環(huán)境和這種重復(fù)使用。 這就導(dǎo)致了一種專門的塑料磁帶的研制。在紙帶上通過采用一系列的小孔來(lái)載有編程指令,而在塑料帶上通過采用一系列的磁點(diǎn)瞇載有編程指令。塑料帶的強(qiáng)度比紙帶的強(qiáng)度要高很多,這就可以解決常見的撕壞和斷裂問題。然而,它仍然存在著兩個(gè)問題。其中最重要的一個(gè)問題是,對(duì)輸入到帶中指令進(jìn)行修改是非常困難的,或者說是根本不可能的。即使對(duì)指令程序進(jìn)行最微小的調(diào)整,也必須中斷加工,制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機(jī)的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個(gè)數(shù)相同。
幸運(yùn)的是,計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用很快解決了數(shù)控技術(shù)中與穿孔紙帶和塑料帶有關(guān)的問題。在形成了直接數(shù)字控制(DNC)這個(gè)概念之后,可以不再采用紙帶或塑料 帶作為編程指令的載體,這樣就解決了與之有關(guān)的問題。在直接數(shù)字控制中,幾臺(tái)機(jī)床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺(tái)主計(jì)算機(jī)上。操縱這些機(jī)床所需要的程序都存儲(chǔ)在這臺(tái)主計(jì)算機(jī)中。當(dāng)需要時(shí),通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺(tái)機(jī)床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎(chǔ)上的一大進(jìn)步。然而,它敢有著同其他信賴于主計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣的局限性。當(dāng)主計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),由其控制的所有機(jī)床都將 停止工作。這個(gè)問題促使了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生。
微處理器的發(fā)展為可編程邏輯控制器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這兩種技術(shù)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)的發(fā)打下了基礎(chǔ)。采用CNC技術(shù)后,每臺(tái)機(jī)床上都有一個(gè)可編程邏輯控制器或者微機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲(chǔ)在每臺(tái)機(jī)床內(nèi)部。它還可以在機(jī)床以外編制程序,并將其下載到每臺(tái)機(jī)床中。計(jì)算機(jī)數(shù)控解決了主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障所帶來(lái)的問題,但是它產(chǎn)生了另一個(gè)被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個(gè)程序可能要分別裝入十個(gè)相互之間沒有通訊聯(lián)系的 微機(jī)中。這個(gè)問題目前正在解決之中,它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)微機(jī)聯(lián) 接起來(lái),以得于更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。
普通車床
普通車床作為最早的金屬切削機(jī)床的一種,目前仍然有許多有用的和為人要的特性和為人們所需的特性。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)行大批量的和產(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(dòng)車床所取代,諸如自動(dòng)仿形車床、六角車床和自動(dòng)螺絲車床。現(xiàn)在,設(shè)計(jì)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。 普通車床的加偏差主要信賴于操作者的技術(shù)熟練程度。設(shè)計(jì)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(yàn)件的公差。在把試驗(yàn)伯重新設(shè)計(jì)為生 產(chǎn)零件時(shí),應(yīng)該選用經(jīng)濟(jì)的公差。
六角車床
六角車床對(duì)生產(chǎn)加工設(shè)備來(lái)說,目前比過去更注重評(píng)價(jià)其是否具有精確的和快速的重復(fù)加工能力。應(yīng)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)具體的加工方法,六角車床可以獲得較高的質(zhì)量評(píng)定。 在為小批量的零件(100~200 件)設(shè)計(jì)加工方法時(shí),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(jì)人員應(yīng)該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。
自動(dòng)螺絲車床
自動(dòng)螺絲車床通被分為以下幾種類型:單軸自動(dòng),多軸自動(dòng)和自動(dòng)夾緊車床。 自動(dòng)螺絲車床最初是被用來(lái)對(duì)螺釘和類似的帶有螺紋的零件26進(jìn)行自動(dòng)化和快速加工的。但是,這種車床的用途早就超過了這個(gè)狹窄的范圍?，F(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(duì)采用自動(dòng)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1000件,在六角車床上進(jìn)行加工比在自動(dòng)螺絲車床上加工要經(jīng)濟(jì)得多。如果計(jì)算出最小經(jīng)濟(jì)批量,并且針對(duì)工件批量正確地選擇機(jī)床,就會(huì)降低零件的加工成本。
自動(dòng)仿形車床
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(shí)的公差可以達(dá)到0.05mm。對(duì)于某些零件,槽寬的公差可以達(dá)到0.125mm。鏜孔和休用單刃刀具 進(jìn)行精加工時(shí),公差可達(dá)到0.0125mm。在希望獲得最大主量的大批量生產(chǎn)中,進(jìn)行直徑和長(zhǎng)度的車削時(shí)的最小公差值為0.125mm是經(jīng)濟(jì)的。因?yàn)榱慵谋砻娲植诙仍诤艽蟪潭壬先Q于工件材料、刀具、進(jìn)給量和切削速度,采用自動(dòng)仿形車床加工所得到的最小公差一定是最經(jīng)濟(jì)。