模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)英語(yǔ)譯文

1、 Lesson 1 Tool Materials第一課 工具材料如何為特定工具而選擇專門的材料通常由工具正確操作時(shí)所具備的必要的力學(xué)性能決定。只有在對(duì)擬用刀具的功能及需求進(jìn)行了細(xì)致的研究和計(jì)算后才可以選擇這些材料。在大多數(shù)應(yīng)用中，滿足要求的通常不止一種材料，而最終的選擇通常由材料的可獲得性決定，并且要考慮經(jīng)濟(jì)性。用于工具的主要材料可以分為三大類：黒色金屬、有色金屬和非金屬。黒色金屬材料有鐵作為基體金屬，包括工具鋼、合金鋼、碳素鋼和鑄鐵。有色金屬材料中基體金屬除了鐵以外還有鋁、錳、鋅、鉛、鉍、銅及各種合金元素。非金屬材料如木材、塑料、橡膠、環(huán)氧樹脂、陶瓷及金鋼石等，它們不含有基體金屬。為了選擇工

2、具材料，我們應(yīng)當(dāng)掌握材料的一些物理性能和力學(xué)性能，以便確定所選材料對(duì)工具的功能和操作會(huì)有影響。物理性能和力學(xué)性能是指材料如何控制材料在特定條件下的所作反應(yīng)的性能。物理性能是指材料固有的性能，如果不改變材料本身，它是還會(huì)被永久改變的。這些特性包括：重量、顏色、導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性、熱膨脹率及熔點(diǎn)。材料的力學(xué)性能是指通過(guò)熱處理或機(jī)械加工可以永久改變的性能。這些性能包括：強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性、脆性、塑性、延展性、可鍛性和彈性模量。從使用的角度出發(fā)，工具鋼用于把像金屬、塑料及木材等基本材料加工成型。從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)出發(fā)，工具鋼是碳素合金鋼，它可以被淬火和回火。理想的工具鋼性能是高耐磨性和高硬度，隔熱性能好以

3、及加工材料時(shí)要有足夠的強(qiáng)度。有時(shí)，尺寸穩(wěn)定性相當(dāng)重要。工具鋼在使用上也必需經(jīng)濟(jì)，工具應(yīng)可以通過(guò)成型或機(jī)械的方法加工成理想的形狀。由于對(duì)材料性能的需求非常特殊，工具鋼通?？考?xì)致的冶金質(zhì)量控制來(lái)確定其在電爐里的冶煉。要最大限度地使鋼中的氣孔、偏析、雜質(zhì)以及非金屬夾雜物等含量盡可能地低一些。工具鋼要進(jìn)行細(xì)致的宏觀和微觀的檢測(cè)來(lái)保證它們能滿足嚴(yán)格的“工具”鋼規(guī)格要求。盡管工具鋼在整個(gè)鋼產(chǎn)品中只占相對(duì)很小的一部分，但它們?cè)谟杏玫剿钠渌摦a(chǎn)品和工程材料中占有戰(zhàn)略地位。工具鋼的應(yīng)用包括鉆頭、深拉模、剪切刃、沖頭、擠出模和切削刀具。在一些應(yīng)用中，尤其是在高速切削時(shí)，其它工具材料如燒結(jié)碳化物產(chǎn)品是工具鋼的較為

4、經(jīng)濟(jì)的替代物。高硬度和高擠壓強(qiáng)度使得燒結(jié)碳化物具有優(yōu)越的性能。工業(yè)上，其它工具材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。Lesson 2 Heat Treating of Tool Steels工具鋼的熱處理熱處理的目的是通過(guò)把金屬或合金加熱到確定的溫度，然后以不同的速率冷卻，從而改變其結(jié)構(gòu)，控制其性能。加熱與冷卻控制相結(jié)合的方法不僅決定著材料中的微觀組織的分布和性質(zhì)，進(jìn)而決定了該材料的性能，而且也決定了材料內(nèi)部晶粒的大小 。熱處理應(yīng)能提高合金或金屬的使用性能。熱處理的一些各種目的如下：1. 去除冷加工產(chǎn)生的變形。2. 支隊(duì)由拉深、彎曲或焊接所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。3. 提高材料的硬度。4. 提高機(jī)加工性能。5. 提高

5、刀具的切削能力。6. 增加耐磨性能。7. 使材料變軟，如退火。8. 提高或改變材料的性能，如耐腐蝕性、耐熱性、磁性或其它需要的性能。黒色金屬材料的處理。鐵是工具鋼中最主要的組成部分，在鐵中加入碳是為了使鋼變硬。在鋼中加入合金能提升普通碳素鋼所不具備的性能，例如空冷或油冷可提高耐磨性、韌性，淬硬過(guò)程更安全。黒色金屬熱處理包括幾個(gè)重要的操作，通常指的是不同的標(biāo)題，如正火、球化處理、去應(yīng)力、退火、淬火、回火和表面淬火。正火是指把材料加熱到臨界溫度以上大約100200（55100），然后空冷。這比常規(guī)淬火溫度高大約100（55）。正火的目的通常是使鍛造加工中變粗的晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)化。對(duì)于大多數(shù)中碳鍛鋼來(lái)說(shuō)，

6、它是否合金化，在鍛造后或加工前推薦采用正火處理工藝，從而有利于形成更均勻的組織，并且在大多數(shù)情況下可改善材料的切削加工性能。高合金空氣硬化鋼無(wú)需正火，因?yàn)檫@么做會(huì)使它們變硬，達(dá)不到主要目的。球化處理是退火的一種，在加熱和鋼的過(guò)程中產(chǎn)生圓形的或球狀的碳鋼中的硬質(zhì)組成部分。工具鋼通常通過(guò)球化處理來(lái)提高機(jī)加工性。把碳素鋼加熱到13801400（749760），對(duì)多數(shù)合金工具鋼加熱到更高的溫度，保溫14小時(shí)，然后在爐中緩慢冷卻即可實(shí)現(xiàn)球化處理。去應(yīng)力。這是去除鋼在成型、冷加工，焊接或機(jī)加工后冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)的方法。這是最簡(jiǎn)單的熱處理方法，把鋼加熱到12001350（649732）后空冷或爐冷即可完

7、成。大型模具通常先進(jìn)行粗加工，然后去除內(nèi)應(yīng)力再精加工。這將使機(jī)加工及隨后的熱處理過(guò)程中的所產(chǎn)生的變形最小。由于冷熱循環(huán)交替及橫截面的變化，焊接截面也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力會(huì)使材料在機(jī)加工操作時(shí)產(chǎn)生顯著的位移。退火。退火過(guò)程包括把鋼加熱到某個(gè)溫度，保溫，通常緩慢冷卻。由于有相同的特性，退火可以生成相同的組織結(jié)構(gòu)，建立標(biāo)準(zhǔn)的平衡條件。人們所購(gòu)買的工具鋼通常為退火狀態(tài)。有時(shí)有必要對(duì)已經(jīng)淬硬的工具進(jìn)行再次加工，則該工具必須要退火。對(duì)于這種類型的退火，鋼通常加熱到臨界溫度范圍上一點(diǎn)點(diǎn)然后慢慢冷卻。淬火。這是把鋼加熱到臨界溫度范圍上，然后從臨界溫度以足夠快的速度迅速冷卻，使鋼明顯變硬的過(guò)程?；鼗稹＿@是把淬硬鋼

8、和淬硬合金加熱到下臨界溫度下的某些溫度，減少在淬火過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的過(guò)程。表面淬火。把碳增加到鋼件表面，然后進(jìn)行淬火處理是熱處理中一個(gè)重要的部分。該過(guò)程可能包括使用熔融的鈉氰化物，使用活性固體材料如木碳或焦碳進(jìn)行固體滲碳，空氣或油滲碳及氣體氰化。Lesson 3 Cutting Tool Design切削刀具設(shè)計(jì)金屬切削的過(guò)程為人們對(duì)切削刀具設(shè)計(jì)中所有其它元素的檢驗(yàn)提供了理論框架。工件材料從很軟、呈黃油狀到很硬、剪切強(qiáng)度高。每一個(gè)工件材料必須根據(jù)本身情況進(jìn)行處理；隨著工件間性能差別的增加，能應(yīng)用到每一個(gè)工件材料上主要信息的數(shù)量被縮減。不僅僅是工件材料有很大不同，而且刀具形狀及刀具組成也多種多

9、樣。刀具設(shè)計(jì)人員必須比較各種變量以提供最可能的切削刀具的幾何形狀。以前通常是采用試湊法來(lái)作出決定，而如今，隨著刀具種類的不斷增加，試湊法顯得相當(dāng)昂貴。設(shè)計(jì)人員必須提高應(yīng)用數(shù)據(jù)及根據(jù)他人經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)作出比較這方面的技能。例如：刀具制造商及材料銷售商會(huì)提供其公司的相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)就可以作為準(zhǔn)則；然而，對(duì)著作中的數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的檢驗(yàn)將會(huì)提供一個(gè)很好的出發(fā)點(diǎn)，這比試湊法要便宜得多。用機(jī)械加工來(lái)去除材料包括五方面的相互作用：切削刀具，刀具夾緊及導(dǎo)向裝置，工件夾緊裝置，工作及機(jī)床。切削刀具可能是單刃，也可能是多刃。它可能是用來(lái)進(jìn)行線性切削，也可能是旋轉(zhuǎn)切削。切削刀具的幾何形狀取決于其預(yù)定功能。刀具夾緊裝置可能

10、，也許不可能用于導(dǎo)向或定位。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的刀具及預(yù)定功能來(lái)選擇刀夾。實(shí)際工件的組成極大地影響著對(duì)加工方法、刀具組成與幾何形狀以及切削速度的選擇。工件的預(yù)期形狀影響著加工方法及刀具運(yùn)動(dòng)（線性或旋轉(zhuǎn)）的選擇。工件的組成和幾何形狀在很大程度上決定了所需的工件夾緊裝置。工件夾緊裝置的選擇同樣也取決于刀具作用在工件上的切削力。工件夾緊功能應(yīng)包括刀具導(dǎo)向。首先，按材料去除過(guò)程的需求進(jìn)行成功的刀具設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)人員完全掌握切削刀具的功能及形狀。這的方面的知識(shí)使設(shè)計(jì)人員能根據(jù)給定任務(wù)指定正確的刀具。同樣，刀具也決定了刀具夾緊裝置及導(dǎo)向方法。刀具上的切削力決定了工件夾緊裝置的選擇。盡管切削過(guò)程包括五方面因素的相互

11、作用，但一切都基于工件與切削刀具接觸點(diǎn)處所發(fā)生的情況。給工件賦予形狀及尺寸的主要方法是使用切削刃去除材料。工人通過(guò)切削去除超出尺寸部分的材料，獲得預(yù)定形狀。從工件上去除材料的過(guò)程叫做通過(guò)機(jī)加工生成形狀，或簡(jiǎn)稱為機(jī)加工。形狀和尺寸的獲得也可以通過(guò)一系列像熱擠或冷擠、砂型澆鑄、模鑄和精密鑄造等其它過(guò)程。在金屬板上施加壓力可以進(jìn)行成形加工或拉伸。除機(jī)加工外，還可以通過(guò)化學(xué)加工或電加工等方法去除材料。大多數(shù)工件的制造可能無(wú)需機(jī)加工操作。然而，考慮到經(jīng)濟(jì)性，通常規(guī)定采用機(jī)加工的方法，可能是整個(gè)過(guò)程，也可是與其它過(guò)程一起進(jìn)行加工。切削刀具上設(shè)計(jì)有鋒利的切削刃，減小了刀具與工件接觸處的摩擦力。切削刀具形狀的

12、變化影響了刀具的壽命、工件的表面精度及從母材上切下切屑所需的力。刀具的各個(gè)角度組成了刀具形狀。刀具的命名是以希臘字母“”和一些數(shù)字構(gòu)成的一個(gè)有序排列，其中的數(shù)字代表著一些刀具的角度、重要尺寸、特殊性能以及刀頭半徑的大小。對(duì)于碳素鋼和高速鋼，這種識(shí)別的方法已經(jīng)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化，如圖3-1所示，同樣還包括了組成刀具標(biāo)記的各要素。閱讀材料切屑成形大多數(shù)金屬切削操作是指小段或切屑從工件上分離，使被加工零件得到所需的形狀和尺寸。切屑成形包含三方面的基本要求：（1）切削刀具的硬度及耐磨性應(yīng)比工件材料要高；（2）刀具與工件必須相互干涉，這由進(jìn)給率及切削深度來(lái)表示；（3）刀具與工件之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或

13、切削速率，產(chǎn)生足夠的切削力來(lái)克服工件材料的阻力。只要這三個(gè)條件成立，刀具被加工材料中形成切屑。有多種可能和組合能滿足這種要求。刀具材料和刀具形狀的變化、進(jìn)給和切削深度、切削速度和工件材料不僅對(duì)切屑的形成，而且對(duì)切削力、切削功率、切削溫度、刀具磨損、刀具壽命、尺寸穩(wěn)定性及新生成表面的質(zhì)量都有影響。這些“控制因素”之間的相互關(guān)系構(gòu)成了切削加工性研究的基礎(chǔ)一項(xiàng)通常定義為材料在加工時(shí)的反應(yīng)的研究。圖3-2所示為幾種常見機(jī)加工過(guò)程中切屑形成時(shí)切削刀具與工件材料之間的必要關(guān)系。盡管每一個(gè)基本過(guò)程中所產(chǎn)生的切屑形狀和尺寸明顯不同，但不管加工過(guò)程如何，所有的切屑通常是根據(jù)它們?cè)诔尚芜^(guò)程中的表現(xiàn)來(lái)分類的。刀具壽

14、命先前已描述過(guò)刀具失效的類型和機(jī)制，結(jié)果表明過(guò)高的切削速度會(huì)導(dǎo)致切削刃迅速失效；因此，刀具的壽命更短。下列為評(píng)估刀具壽命的其它準(zhǔn)則：1. 機(jī)加工表面的質(zhì)量的變化。2. 切削力大小的變化使得機(jī)床與工件之間產(chǎn)生變形，導(dǎo)致工件尺寸變化。3. 切削溫度的變化。4. 成本，包括人工成本、刀具成本、換刀時(shí)間，等等。正確地選擇切削速度對(duì)所有金屬切削加工的經(jīng)濟(jì)性有著重要的意義。幸運(yùn)的是，通過(guò)刀具壽命圖或刀具壽命Taylor公式所提供的數(shù)據(jù)，可以較合理地估計(jì)出正確的切削速度。Lesson 4 Workholding Principles工件夾緊原則工件夾緊裝置包括加工操作過(guò)程中所有用來(lái)夾持、緊握或卡緊工件的裝置

15、?？梢酝ㄟ^(guò)機(jī)械地、電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)的施加夾緊力。本節(jié)考慮的是用于材料去除操作中的工件夾緊裝置。工件夾緊是機(jī)加工操作中最重要的構(gòu)件之一。圖4-1所示為把工件加工成預(yù)定形狀的材料去除操作中幾乎所有的基本構(gòu)件。右手為刀具夾緊裝置，左手為工件夾緊裝置，小刀是切削刀具，木頭為工件。雙手聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，去除材料，產(chǎn)生切屑使這塊木頭成形。圖示雙手的人的身體可以認(rèn)為是機(jī)器，把動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)、位置及控制傳給圖示構(gòu)件。除了構(gòu)件的力增加以外，在所有用到刀具夾緊裝置及工件夾緊裝置的各種形式的制造裝備中，都可以找到這些基本構(gòu)件。圖4-2所示為用一副老虎鉗或鉗子夾緊圓棒來(lái)磨或銼圓棒上某個(gè)地方。這個(gè)簡(jiǎn)單的工件夾緊裝置說(shuō)明構(gòu)件的力通過(guò)

16、杠桿作用得到了放大，同樣，在與圓棒接觸的地方為鋸齒狀，可以提高防打滑的能力。圖4-3所示為一種應(yīng)用廣泛的工件夾緊裝置，螺旋絲杠操作虎鉗。螺旋絲杠推動(dòng)活動(dòng)鉗口運(yùn)動(dòng)，力得到了放大?；Q是由螺旋的自鎖特性來(lái)保持鎖緊的，它提供了一個(gè)使其它部件附著到機(jī)床上的一種手段，從而確保加工時(shí)的精確定位。圖4-4描述的是通常用于工件夾緊裝置中經(jīng)改善后的虎鉗。液壓缸提供主要夾緊力，螺旋僅用來(lái)使鉗口與工件接觸。鉗口可能是可替換成型鑲件，用來(lái)定位和夾緊圖示特殊工件。此外，更復(fù)雜的鉗口形式用來(lái)與更復(fù)雜的工件相適應(yīng)。另一大類的工件夾緊裝置為卡盤。它們附加在各種各樣的機(jī)床上，在車削、鏜孔、鉆孔、磨削和其它旋轉(zhuǎn)加工中夾緊工件。有

17、多種類型的卡盤。一些用板手手工緊固，其它的通過(guò)氣動(dòng)或液壓或電動(dòng)的方式操作。一些卡盤上每一個(gè)鉗口都是獨(dú)立松開和鎖緊，而有些則是所有的鉗口同時(shí)運(yùn)動(dòng)。圖4-5所示為用四爪獨(dú)立卡盤嚴(yán)緊工件。鉆孔去除夾緊在萬(wàn)能卡盤上工件的材料。工件夾緊裝置的目的和功能。工件夾緊裝置必須使工件與切削刀具之間有明確的位置關(guān)系，能承受夾緊力和切削力，并保持精確的定位。工件夾緊裝置由幾部分組成，每一部分都執(zhí)行一項(xiàng)特定的功能。定位元件使工件定位；本體或機(jī)床本身承受力；支架把工件夾緊裝置連接在機(jī)床上；夾子、螺旋和鉗口施加夾緊力。構(gòu)件可能是人工驅(qū)動(dòng)，也可能是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。所有功能必須保證所需的穩(wěn)固的夾緊、定位精度，對(duì)操作者和設(shè)備保證高度

18、安全。工件夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選擇有許多影響因素，首先是工件的物理性能。工件夾緊裝置強(qiáng)度必須足夠，夾緊工件時(shí)不產(chǎn)生變形。在考慮工件材料的前提下，必須細(xì)心選擇制造工件夾緊裝置的材料，只有這樣才不會(huì)引起接觸性破壞，例如：若選用硬的鋼質(zhì)虎鉗口，就會(huì)引起比較軟的銅質(zhì)工件材料受到破壞。由加工操作所產(chǎn)生的切削力的大小和方向各不相同。鉆孔操作會(huì)產(chǎn)生扭矩，而刨削操作則引起線性推力。工件夾緊裝置必須把工件夾緊在與切削力相反的方向，通常針對(duì)特定的加工操作而設(shè)計(jì)工件夾緊裝置。工業(yè)中所用的許多工件夾緊裝置并不用于材料去除操作中。工件夾緊裝置可能用于工件的檢驗(yàn)、裝配、焊接，等等。它們的基本設(shè)計(jì)和外觀可能有一點(diǎn)不同。很多時(shí)候

19、，標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)設(shè)計(jì)既可以用于車削加工，也可以用于同一工件或不同工件的檢驗(yàn)。閱讀材料定位原則為保證工件夾緊裝置的成功操作，工件必須要準(zhǔn)確地定位，使切削刀具與工件上某些點(diǎn)或表面之間建立明確的關(guān)系。這個(gè)關(guān)系由工件夾緊裝置中定位元件建立，它限定了工件的運(yùn)動(dòng)，防止它從預(yù)定位置移開。定位裝置按所要求的關(guān)系帶動(dòng)工件向切削刀具運(yùn)動(dòng)。定位裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證每一個(gè)被夾緊的工件，在工件夾緊裝置中處于同樣的位置。人們?cè)O(shè)計(jì)出不同的方法來(lái)保證工件運(yùn)動(dòng)受到有效的限制。為一給定工件夾緊裝置所設(shè)計(jì)的定位裝置取決于工件本身、所選用金屬去除操作的需求和工件夾緊裝置的其它限制。工件表面為工件選擇定位面所需考慮的主要因素是定位表面的形狀

20、。就定位而論，所有工件表面可分為三種基本類型：平面、圓柱面和不規(guī)則表面。而大多數(shù)工件是不同表面的組合，設(shè)計(jì)人員必須能區(qū)分可以用于任何零件定位的特定的表面。平面，正如其名，是指那些不管其位置如何，對(duì)于定位器來(lái)說(shuō)都有一個(gè)平的支承面的那些表面。典型的平面有筋條、法蘭、臺(tái)階、底座、軸肩和狹槽。圓柱表面是指用圓周或直徑定位的表面。典型的圓柱表面有內(nèi)孔或外圓。不規(guī)則表面即沒(méi)有平的，也沒(méi)有圓柱定位表面。典型的不規(guī)則包括許多鑄造或鍛造工件。由于不規(guī)則定位表面范圍如此之廣也就是說(shuō)這些表面包括所有即不是平的，也不是圓柱的表面的定位面每一個(gè)定位表面都可歸為一類，而且僅僅只是三類表面中的一類。定位類型基本的工件定位可

21、分為三種基本類型：平面、同心和徑向。多數(shù)情況下，對(duì)于某個(gè)特定的工件可能用到不止一種定位類型。然而，為了區(qū)分和解釋，在這將分別討論。平面定位通常是指對(duì)平面的定位過(guò)程。但多數(shù)情況下，不規(guī)則表面也采用這種定位方式。平面定位是指參考特定的表面或平面進(jìn)行的簡(jiǎn)單的定位。（圖4-6）同心定位是指以工件內(nèi)徑或外徑進(jìn)行定位的過(guò)程。（圖4-7）徑向定位通常是同心定位的補(bǔ)充。徑向定位（圖4-8），工件首先靠同心定位，然后以工件上特定點(diǎn)定位，該點(diǎn)與同心定位器間形成了特定的固定關(guān)系。大多數(shù)工件夾緊裝置聯(lián)合使用多種定位方法來(lái)完成工件的定位。圖4-9所示零件就是用到三種基本定位方式來(lái)對(duì)工件進(jìn)行定位的一個(gè)例子。Lesson

22、5 Jig and Fixture Design夾具和夾緊裝置的設(shè)計(jì)在整個(gè)切削循環(huán)中，夾具是設(shè)計(jì)用來(lái)引導(dǎo)切削刀具，夾持、定位和支承工件的工件夾緊裝置。夾具可分為兩大類：鉆孔夾具和鏜孔夾具。在這，鉆孔夾具是最常見的。鉆孔夾具通常用于鉆削、攻絲和鉸孔，但同樣也用于鉆埋頭孔、擴(kuò)孔、倒角和定點(diǎn)鉆孔。另一方面，鏜孔夾具通常廣泛用于把孔鏜削至一個(gè)精確的預(yù)定尺寸。兩類夾具的基本設(shè)計(jì)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一樣的。唯一主要的區(qū)別是鏜孔夾具通常裝有導(dǎo)向襯套或軸承，在機(jī)械加工過(guò)程中，支承鏜桿的外端。在設(shè)計(jì)任何夾具時(shí)，必須要提到所要考慮的多個(gè)因素。盡管已經(jīng)包含了其中幾點(diǎn)如定位、支承和夾緊，在本節(jié)中還是包含它們，因?yàn)樗鼈兺瑯舆m

23、用于夾具的設(shè)計(jì)。由于所有的夾具都有相同的結(jié)構(gòu)，一類夾具所涵蓋的幾點(diǎn)，通常同樣也適用于其它類型。夾具的設(shè)計(jì)和選擇始于對(duì)工件和所執(zhí)行的加工操作的分析。在設(shè)計(jì)工件夾持裝置時(shí)，首先要考慮的問(wèn)題是制造該工具的成本和使用該工具進(jìn)行生產(chǎn)所希望產(chǎn)生的效益之間應(yīng)保持相對(duì)平衡。所有工件夾緊裝置的設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)必須要較刀具成本能節(jié)約更多的生產(chǎn)成本。多數(shù)情況下，刀具設(shè)計(jì)人員必須要細(xì)化預(yù)算以證明采用特殊工具是合理的。這包括進(jìn)一步查看零件繪制、工藝規(guī)程和其它相關(guān)文件。一般來(lái)說(shuō)，零件的復(fù)雜性、定位及孔的數(shù)量、所需精度和所加工零件的數(shù)量是選擇特殊夾具保證其成本所必須要考慮的所有因素。一旦設(shè)計(jì)人員認(rèn)為特殊工具的成本是合理的，為制

24、造一個(gè)合適的工件夾具裝置所需的剩余數(shù)據(jù)就是編程和分析。夾緊裝置是在機(jī)加工循環(huán)中設(shè)計(jì)用來(lái)夾持、定位和支承工件的工件夾緊裝置。不夾具不同，夾緊裝置不能引導(dǎo)切削刀具運(yùn)動(dòng)，但仍能提供一種使刀具相對(duì)工件參考和定位的方法。夾緊裝置通常根據(jù)它們所使用的機(jī)床來(lái)分類。有時(shí)會(huì)對(duì)夾緊裝置進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分。這種細(xì)分區(qū)分了特定類型機(jī)加工操作所用到的夾緊裝置。例如：銑床上用到的夾緊裝置稱為銑床夾具，而若是進(jìn)行排銑，它則可能被稱為排銑夾具。同樣，設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行切口操作的帶鋸?qiáng)A具同樣也可以稱為帶鋸切口夾具。最后可以得出夾具與夾緊裝置之間的相同點(diǎn)為工具本身的設(shè)計(jì)。就絕大部分情況而言，fixtures（夾緊裝置）在設(shè)計(jì)上比jig（夾

25、具）能夠承受更大的應(yīng)力，并且總能可靠地將工件夾緊到機(jī)床上?；谶@些原因，在夾緊任何零件時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須知道正確的定位、支承和夾緊方法。在設(shè)計(jì)任何完整的成功的夾緊裝置時(shí)，除了零件本身外，還要考慮其它影響因素。設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，成本、生產(chǎn)能力、加工過(guò)程和刀具壽命是與工件同樣重要的幾個(gè)因素。對(duì)于所有的工具，夾緊裝置的設(shè)計(jì)首先要考慮的是成本與效益。生產(chǎn)數(shù)量、速率或精度必須保證對(duì)于特殊工具所增加的費(fèi)用。此外，夾緊裝置必須靠在使用中盡可能地快來(lái)負(fù)擔(dān)其本身的費(fèi)用。閱讀材料夾具的類型夾具有多種不同的類型。特定格式或類型的夾具通常有著特殊的應(yīng)用，通常由工件本身決定。通常夾具分為開式和閉式兩大類。開式夾具通常用于只

26、需加工一個(gè)表面或邊的零件。閉式夾具用于需加工一個(gè)以上邊或面的零件。該術(shù)語(yǔ)通常用于描述特定類型的夾具，每一類夾具通常都與其基本外形和結(jié)構(gòu)有關(guān)。鉆模。鉆模通常是平的，開式夾具，用于鉆削孔時(shí)確定孔的位置。這類夾具通常不包括任何把夾具夾緊或固定在工件上的裝置，但如有必要?jiǎng)t依靠輔助的夾鉗來(lái)夾持夾具。鉆模是最便宜的夾具，經(jīng)常用于精度要求不高的場(chǎng)合。在生產(chǎn)量有限的場(chǎng)合鉆模通常不包含鉆套。取而代之整個(gè)鉆模都經(jīng)淬硬。圖5-1所示為適合應(yīng)用鉆模的幾個(gè)例子。鉆模板。鉆模板在某種程度上比基本的鉆模板更復(fù)雜。通常這些夾具比鉆模板精度更高，耐久性更強(qiáng)，同樣也包含能安全地夾具工件的方法。固定工件夾緊裝置中，鉆模板的主要變化

27、通常用于是平式鉆模板、臺(tái)式鉆模板和多層鉆模板。普通平式鉆模板。平式鉆模板（圖5-2）包含構(gòu)成夾具主體的鉆模板、鉆套（有用時(shí)）、定位部分和夾緊裝置。根據(jù)工件和復(fù)雜程度，做幾個(gè)鉆模板通常比整個(gè)箱式或閉式夾具要便宜得多。臺(tái)式夾具。臺(tái)式夾具（圖5-3）是鉆模板的另一種變化形式，它把鉆模板當(dāng)成主要構(gòu)件，上面附加其它元件。主要的不同是上面加了幾條腿，把夾具從機(jī)床工作臺(tái)上提升上來(lái)。多層夾具。多層夾具（圖5-4）包含兩塊板把工件包在其中。這類夾具用一塊鉆模板來(lái)確定鉆套的定位和所加工零件的位置。斜鉆模板。斜鉆模板（圖5-5）主用于鉆或加工與定位面或參考平面成一定角度的零件。斜鉆模板有兩個(gè)主要類型：普通斜鉆模板和

28、經(jīng)改進(jìn)的斜鉆模板。普通斜鉆模板用于加工與固定軸成直角的零件，而經(jīng)改進(jìn)的斜鉆模板設(shè)計(jì)用來(lái)不是90度面或孔的加工。活動(dòng)夾具。活動(dòng)夾具與多層夾具板相同，但它有兩片鉸接在一起的夾具板而不是兩片結(jié)構(gòu)。根據(jù)它們的設(shè)計(jì)，在加工循環(huán)中，這類夾具可能用不同的裝置來(lái)固定活動(dòng)部分。圖5-6所示為兩種最常用的固定方法，使用直角回轉(zhuǎn)螺桿和凸輪鎖緊杠桿。箱式夾具。箱式或滾筒式夾具的結(jié)構(gòu)能完全包含工件。如圖5-7所示，箱式夾具幾乎能從任何角度來(lái)加工零件，而且?guī)缀跄芗庸さ礁鱾€(gè)表面。這些夾具是最昂貴的夾具，但由于零件在整個(gè)加工過(guò)程中不從夾具上移開，大大地縮短了零件處理的時(shí)間。夾緊裝置的類型夾緊裝置既可以根據(jù)所用機(jī)床，也可以根據(jù)

29、在特定機(jī)床上所進(jìn)行的加工過(guò)程進(jìn)行分類。然而，夾緊裝置也可以根據(jù)它們的基本結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行區(qū)分。例如，加工圓周的車床夾緊裝置可以分為車床徑向車削夾具。但如果這個(gè)同樣的夾具是面板裝有各種各樣的定位及夾緊裝置，這也是平板夾緊裝置。與夾具一樣，夾緊裝置也有各種不同形式。而許多夾緊裝置是不同特征的組合，幾乎所有的都可以分成不同的五組。包括平板夾緊裝置、直角夾緊裝置、虎鉗鉗口夾緊裝置、分度頭夾緊裝置和多零件或多位置夾緊裝置。平板夾緊裝置，正如其名，其結(jié)構(gòu)為平板上裝有定位、支承和夾緊元件（圖5-8）。平板夾緊裝置是最常見的夾緊裝置類型。它們的通用性使得它們能應(yīng)用于各種不同的機(jī)床。平板夾緊裝置可能由多種不同的材料

30、制成，這取決于夾緊裝置的應(yīng)用。直角板式夾緊裝置（圖5-9）是平板夾緊裝置的形式。在這，參考平面不是與安裝表面平行，直角板式夾緊裝置的參考平面與安裝表面垂直。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于與夾具主要參考表面相垂直的面上進(jìn)行的機(jī)加工非常有用。虎鉗鉗口夾緊裝置是對(duì)虎鉗鉗口進(jìn)行基本的改進(jìn)以適應(yīng)特殊的工件。在使用中，這些改進(jìn)后的虎鉗鉗口安裝在標(biāo)準(zhǔn)的、淬硬的、通常提供給銑床虎鉗鉗口的位置?；Q鉗口夾緊裝置是最便宜的夾緊裝置，由于涉及到的零件較少，對(duì)它們的修改也最容易。圖5-10所示為采用這類工件夾緊裝置能容易地夾緊零件的幾個(gè)例子。分度頭夾緊裝置，如分度頭夾具，用于參考工件規(guī)定間距處需加工細(xì)節(jié)的場(chǎng)合。Lesson 16 Fu

31、ndamentals of Chip-type Machining Processes切削加工過(guò)程的基本原理機(jī)加工是以切屑的形式除去工件上不需要的材料的過(guò)程。如果工件是金屬，該過(guò)程通常稱為金屬切削或金屬去除。美國(guó)工業(yè)界每年耗資600億美元用于完成金屬切削加工，這是因?yàn)榉浅＞蘖康漠a(chǎn)品在制造階段需要進(jìn)行金屬切削加工。其范圍有相對(duì)粗糙和沒(méi)有精度要求的產(chǎn)品，如鑄件和鍛件的去黒皮加工；也包括公差為0.0001英寸或更小要求的高精度和高表面質(zhì)量的產(chǎn)品。因此機(jī)毫無(wú)疑問(wèn)是最重要的基本制造過(guò)程。在過(guò)去的80年里，人們通過(guò)對(duì)金屬切削加工工藝的大量研究和試驗(yàn)，從而增進(jìn)了人們對(duì)加工工藝性能和被加工表面特性的了解。盡管

32、這項(xiàng)研究的影響導(dǎo)致機(jī)加工生產(chǎn)率的提高，但過(guò)程的復(fù)雜性使得獲得完整的切屑成形理論的進(jìn)程緩慢。什么使得這個(gè)過(guò)程如此與眾不同而且難以分析？不同的材料表現(xiàn)不一樣。過(guò)程不平衡且不受約束，僅受到切削刀具的約束。應(yīng)變值很大。變形速率很快。過(guò)程對(duì)刀具幾何形狀、刀具材料、溫度、環(huán)境（切削液）和過(guò)程動(dòng)力學(xué)（顫動(dòng)和振動(dòng)）的變化敏感。本章的目的是為工程師從不同的角度提出這些問(wèn)題。有七種基本的切屑成形過(guò)程 ：刨削、車削、銑削、鉆孔、鋸削、拉削和磨削（研磨）。對(duì)于所有金屬切削過(guò)程，必須要能區(qū)分速度、進(jìn)給和切削深度。我們以車削過(guò)程來(lái)介紹這些術(shù)語(yǔ)（見圖16-1）。通常切削速度V是主要的切削運(yùn)動(dòng)，它表達(dá)旋轉(zhuǎn)的工件相對(duì)于固定不動(dòng)

33、的刀具的速度。通常單位是每分鐘表面進(jìn)給量或英寸/分鐘，或米/分鐘，或米/秒。圖16-1所示速度V為黒色箭頭。進(jìn)給fr是每轉(zhuǎn)或刀具每經(jīng)過(guò)工件所去除材料的量。在車削中，進(jìn)給是英寸/轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給與工件轉(zhuǎn)軸平行。進(jìn)給單位是英寸/轉(zhuǎn)，英寸/分鐘或英寸/齒，這取決于加工過(guò)程。圖中進(jìn)給為長(zhǎng)箭頭。切削深度（DOC），d，表示第三方向。在車削中，指的是刀具插入工件表面的距離。它是工件最初直徑D1和加工后直徑D2差值的一半。d =（D1 - D2）/ 2 （16-1）始于每分鐘表面進(jìn)給量的速度是指切削刃處圓周速度。車削中每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是與工件旋轉(zhuǎn)軸平行的刀具的線性運(yùn)動(dòng)。切削深度則反映了第三方向。旋轉(zhuǎn)工件的表面速度與工

34、件的外徑有關(guān)：V=D1N/12 （16-2）式中：D1 初始直徑，英寸； V 每分鐘表面進(jìn)給速度； N 工件轉(zhuǎn)速；另一幅圖（由編輯刪節(jié)）所示為用于車削加工的典型機(jī)床，車床。工件安裝在工件夾緊裝置中，在本例中，三爪卡盤用來(lái)夾緊工件并使之相對(duì)刀具旋轉(zhuǎn)?？ūP與主軸相連，可以通過(guò)齒輪由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。切削刀具用來(lái)加工工件，它是是關(guān)鍵的零件。必須在確定速度和進(jìn)給之前選擇切削刀具材料和幾何形狀。機(jī)床、切削刀具和工件夾緊裝置通常由各個(gè)不同的公司制造，而且工具的花費(fèi)可能比機(jī)床還要高得多。為加工不同的金屬，必須要確定機(jī)床的輸入?yún)?shù)。對(duì)于車床，輸入?yún)?shù)為DOC，進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速大小取決于切削速度V的選擇。切削速度

35、、進(jìn)給和DOC的選擇取決于許多因素，這要求經(jīng)驗(yàn)豐富和多次實(shí)驗(yàn)以尋找最佳組合。最好的方法是咨詢推薦表格（由編輯刪節(jié)）。大多數(shù)表格根據(jù)所用加工、被加工材料、硬度、和切削刀具材料來(lái)排列。所給出的表格僅僅是本書中用于解決車削問(wèn)題的一個(gè)例子，并不適用于工業(yè)界計(jì)算。這個(gè)摘自工具及制造工程師手冊(cè)的表格僅用于車削加工。每轉(zhuǎn)所除去的金屬的數(shù)量決定了DOC。在實(shí)踐中，粗加工的進(jìn)給量和DOC比精加工的要大，其表面進(jìn)給速度要低?；谕瓿杉庸に璧腄OC值，一些表格提供了英制和公制V和f的推薦值。表中數(shù)值通常是保守的，可以作為確定加工操作參數(shù)的起點(diǎn)。一旦選好切削速度V，就可以用等式（16-1）來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速Ns?？梢杂?/p>

36、速度、進(jìn)給和DOC來(lái)估計(jì)某個(gè)加工的金屬去除率，MRR。對(duì)于車削以英寸3/分鐘表示的MRR是：MRR12Vfrd （16-3）這是MRR的近似等式。對(duì)于車削，MRR的范圍為0.1600英寸3/分鐘。MRR可以用于估計(jì)執(zhí)行加工所需的功率。閱讀材料加工金屬的基本操作通過(guò)機(jī)床可以對(duì)金屬零件進(jìn)行上百種的加工，但它們基本上可以分為下列五種基本類型：1. 鉆孔。鉆孔是在實(shí)體在加工孔的操作。用的是被稱為麻花鉆的旋轉(zhuǎn)鉆頭。用于鉆削孔的機(jī)床稱為鉆床有多種類型和規(guī)格的鉆床。這些機(jī)床除了鉆孔外還可以執(zhí)行其它操作。工件被牢固地，也就是在位置上夾緊，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，向工件進(jìn)給。2. 車削和鏜削。普通車床幾乎是車削加工中最常

37、見的機(jī)床類型。車削是從工件切削或去除金屬的操作。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，切削刀具向或沿著工件進(jìn)給。鏜削是擴(kuò)孔或加工已經(jīng)鉆出的或金屬上鑄造出孔的操作。車床上的鏜削通過(guò)把單刃切削刀具向旋轉(zhuǎn)工件進(jìn)給來(lái)完成。3. 銑削。銑削是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的切削刀具來(lái)去除金屬的操作。切削刀具上有多個(gè)切削刃，稱為銑刀。4. 磨削。磨削是通過(guò)砂輪來(lái)切削或去除金屬的操作。磨削完的表面精度非常高，而且光滑。當(dāng)磨削圓形工件，工件向旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)給時(shí)是旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)磨削平面工件時(shí)，工件在放置的砂輪下面往復(fù)運(yùn)動(dòng)。5. 平面刨削和立刨。這些操作用單刃切削刀具加工精確的平表面。必須要理解牛頭刨床、龍門刨床和立式刨床之間的不同。在牛頭刨床上，切削刀具在工件上

38、往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而工件向刀具進(jìn)給。在龍門刨床上，工件在切削刀具下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切削刀具向工件進(jìn)給。立式刨床實(shí)際上是立式牛頭刨床，其上切削刀具上下運(yùn)動(dòng)。這樣，工件以直線或圓弧向切削刀具進(jìn)給，取決于加工工件的類型。鉸削用于鉸削加工的夾具的設(shè)計(jì)與整章中所討論的鉆孔夾具相同。主要的不同是夾具或鉆套需要保證更緊的公差，提供額外的支承來(lái)引導(dǎo)鉸刀。對(duì)于長(zhǎng)孔，如圖16-2a所示，重要的是鉸刀兩端的導(dǎo)向，為此設(shè)計(jì)了特殊的導(dǎo)向鉸刀。必須要設(shè)計(jì)夾具，使得鉸刀進(jìn)入工件之前，導(dǎo)向部分進(jìn)入鉆套，而且在完成鉸削操作時(shí)仍保持導(dǎo)向。對(duì)于短孔鉸刀通常只在一端導(dǎo)向，如圖16-2b所示，鉆套的尺寸與鉸刀的外徑相配。此外，用于鉸削的鉆套通常比鉆

39、削的要長(zhǎng)，通常是鉸刀直徑的34倍。鉸削的切屑尺寸也比鉆削小，從1/4刀具直徑到1/2刀具直徑，不考慮鉸刀直徑時(shí)，最大為0.1250.24英寸。鉆套孔必須要嚴(yán)格控制。鉆套太小會(huì)導(dǎo)致刀具卡住和破裂。鉆套太大將會(huì)導(dǎo)致喇叭口或孔不圓?？梢赃x用夾具及夾緊裝置設(shè)計(jì)皓月中的數(shù)據(jù)作為參考。當(dāng)加工時(shí)間較長(zhǎng)或在研磨條件下，必須考慮采用硬質(zhì)合金鉆套。在大載荷下保持緊公差，滾珠或球軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆套同樣也可以產(chǎn)生最大磨損。閱讀材料模具鋼熱處理盡管合金鋼包含鉻、鉬及釩等元素，進(jìn)行熱處理時(shí)必須要用到以下兩種元素：鐵冶金學(xué)中稱為鐵素體，碳與鐵組成滲碳體，最硬的中間金屬合成物碳化三鐵（Fe3C）。當(dāng)鋼以足夠慢的速度冷卻達(dá)到平衡

40、時(shí)，這兩種元素組成的共析結(jié)構(gòu)被稱為珠光體，但若快速冷卻則鋼被硬化。當(dāng)淬硬鋼回火時(shí)，形成了力學(xué)性能介于慢冷與淬火條件之間的結(jié)構(gòu)。近來(lái)，在相位變換圖的幫助下，人們對(duì)在熱處理過(guò)程中所產(chǎn)生的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變化有了更深的理解。使用這些圖表可能會(huì)使人們能更好地控制熱處理循環(huán)，同樣，這將保證可以獲得優(yōu)化的性能，模具壽命最長(zhǎng)。鋼的表面處理在過(guò)去的二十年，介紹了幾種可以增強(qiáng)鋼表面硬度的方法。其中一些由表面淬火和滲氮演變而來(lái)，可以在更好的環(huán)境控制下獲得更快的加工時(shí)間，并且提高性能。也有用到各種鹽浴加工，如今有很多新的方法。在模鑄工業(yè)中，對(duì)鋼進(jìn)行表面處理可以提高噴嘴、頂針、型芯和套筒的性能，提高最大的耐腐蝕、防浸蝕和接合

41、的能力。由于在大型模具零件上所產(chǎn)生的復(fù)雜的熱流狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力足以破壞較薄的表面處理層，導(dǎo)致模具過(guò)早的失效，因而對(duì)模具型腔的處理只得到了少數(shù)人的稱贊。錘鍛加工的經(jīng)驗(yàn)同樣表明其模具表面處理并沒(méi)有帶來(lái)特別的成功。模鑄中模具零件采用熱化學(xué)處理；引入氮、碳，有時(shí)是其它元素，將會(huì)改變鋼表面化學(xué)成分；主要的加工類型如下。1. 滲氮。2. 碳氮共滲，如Tufftride，Sulfinuz和Suraulf.3. 噴鍍，如滲磞和Toyota滲析過(guò)程。4. 滲碳和碳氮共滲。Lesson 17 Fundamentals of Turning and Boring on Lathe車床車削和鏜削基本原理車削是外

42、圓或圓錐面的加工。通常在車床上進(jìn)行。本章后面有車床的圖片和簡(jiǎn)圖。如圖17-1所示，車削圓柱表面時(shí)，工件和刀具的運(yùn)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單。工件轉(zhuǎn)向沿軸向進(jìn)給的單刃切削刀具。如果刀具沿與轉(zhuǎn)軸成一定角度的方向進(jìn)給，將會(huì)形成外圓錐表面。這稱為車錐體。如果車刀沿與旋轉(zhuǎn)軸成90角方向進(jìn)給，所用刀具寬度比要車削的寬度寬，就形成了一個(gè)平面，這種操作叫作端面車削。使用具有特殊形式或形狀的刀具，沿徑向進(jìn)給或從工件內(nèi)部進(jìn)給，可以加工外圓、圓錐和有限長(zhǎng)度上的不規(guī)則表面。最終表面的形狀由切削刀具的形狀和尺寸決定。這樣的加工稱為成型車削。如果刀具總是向工件的軸進(jìn)給，最終會(huì)被切成兩部分。這稱為切斷加工，用一把簡(jiǎn)單的、薄的刀具。在切退刀

43、槽或部分切斷加工中用到了相同的刀具。鏜削是車削的變異形式。實(shí)際上鏜削就是內(nèi)部車削。鏜削可以用單刃切削刀具來(lái)加工內(nèi)圓柱面或圓錐面。它不生成孔，但它把已有的孔加工或擴(kuò)大至規(guī)定的尺寸。在所有進(jìn)行車削加工的機(jī)床上同樣可以完成鏜削。然而，鏜削也可以由工件固定，刀具旋轉(zhuǎn)來(lái)完成。同樣，人們研制出可以進(jìn)行鏜削、鉆孔和鉸削的專用機(jī)床，但不可以進(jìn)行車削。其它操作，如車螺紋和滾花，可以在用于車削的機(jī)床上完成。此外，工件軸轉(zhuǎn)動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)鉆孔、鉸孔和車錐體。車削占車床工作的大部分。切削力是因?yàn)檐嚨蹲杂蚁蜃筮M(jìn)給的結(jié)果。切削力指向床頭變速箱，并強(qiáng)迫工件緊靠在夾頭上，用這種方式提供較好的工作支持。如果想要高表面質(zhì)量和精確的尺

44、寸，在一次或多次粗加工后要進(jìn)行一次或多次的精加工。只要有正確的切屑厚度、刀具壽命、車床功率和工件允許就可以進(jìn)行粗加工。優(yōu)先選用大切深、小進(jìn)給，而不是逆過(guò)程，因?yàn)樗璧那邢鞔螖?shù)少，用于后續(xù)切削中換刀架和換刀的時(shí)間更少。工件有硬質(zhì)表面，如鑄造或熱軋，材料包含表面氧化皮，初始的粗加工深度應(yīng)足夠大以切入硬質(zhì)材料。否則，整個(gè)切削加工都是在硬質(zhì)材料下進(jìn)行，刀具很快磨損。如果（材料）表面比常規(guī)硬，在第一次粗車時(shí)切削速度應(yīng)降低。精加工比較輕，通常切削深度不到0.015英寸，其進(jìn)給必須小到實(shí)現(xiàn)理想的表面精度。有時(shí)用到特殊的精加工刀具，但通常同一把刀既用于粗加工，也用于精加工。大多數(shù)情況下只需一次精加工就可以。然

45、而，如有額外的精度要求，可能要兩次精加工。如果由人工控制直徑，則應(yīng)在完成全部精車之前，先車一小段（如1/4英寸長(zhǎng)），檢查一下直徑。由于在粗加工表面上先進(jìn)行了顯微測(cè)量，有必要重設(shè)刀具以進(jìn)行在更光滑表面上的最終測(cè)量，檢驗(yàn)得更仔細(xì)。在車削中，主切削運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向進(jìn)給（圖17-1）。旋轉(zhuǎn)工件的rpm值N確定了切削刀具的速度V。進(jìn)給fr的單位為英寸/轉(zhuǎn)。切削深度d值：d = （D1-D2）/ 2 （17-1）切削長(zhǎng)度是沿軸向移動(dòng)的距離，L加一些允差或越程，A是允許刀具進(jìn)入和/或超出切削的量。對(duì)于用已知材料刀具加工給定材料時(shí)，一旦選好切削速度、進(jìn)給和切削深度機(jī)床的rpm值就可以由下式

46、確定：N=12V/D1 （17-2）（用到更大直徑），式中數(shù)值12是把英尺轉(zhuǎn)為英寸。切削時(shí)間：CT = (L+A)/fr N （17-3）式中：A 越程允差。金屬去除率： （17-4）(忽略允差)。通常重組和替代N，MRR的準(zhǔn)確表達(dá)式為： （17-5）注意等式（17-5）是近似等式，式中假定深度d與未切削部分直徑D1相比要小。鏜削總是擴(kuò)大已有的孔，這個(gè)孔可能是鉆出的，也可能是鑄造時(shí)型芯形成的。同樣重要閱讀材料車床車床是車間里最有用的機(jī)床，它可以執(zhí)行多種加工操作。車床的主要部件是床頭箱和床身另一端的尾架，兩者之間有刀架，刀架用來(lái)夾持切削刀具。刀架位于橫滑板上，橫滑板可以使刀架沿溜板橫向或縱向移動(dòng)

47、，這取決于所執(zhí)行的操作。普通車床一次只提供刀架上的一把刀，但轉(zhuǎn)塔車床能在旋轉(zhuǎn)的六角刀架上夾持五把或五把以上的刀具。床身剛性要足夠好以防止機(jī)床因應(yīng)力而產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)。床頭箱包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸夾持工件并使工件以一定的速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度很大程度上取決于工件的直徑。大直徑棒料通常比小棒料旋轉(zhuǎn)速度慢，切削速度也一樣。在主軸和尾架頂尖孔內(nèi)的頂尖把其間的工件牢牢地夾持住。床頭箱內(nèi)的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)刀架沿床身移動(dòng)，以固定的相同速度向前或向后。這使得操作者可以進(jìn)行精確的切削，工件表面精度好。主軸與進(jìn)給軸之間的齒輪控制了軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，因此也就決定了刀架向前或向后移動(dòng)的速度。操作者將要選擇的齒輪取決于所加工金屬的類型及所

48、要除去金屬的數(shù)量。對(duì)于切削深度較深的加工或粗加工，刀具向前移動(dòng)速度比精加工必須要低。車床上的頂尖并不適合所有的工件。操作者可以通過(guò)各種各樣的卡盤來(lái)代替，卡盤可以用卡爪夾緊工件或通過(guò)前板，這取決于工件的形狀和特殊的操作類型。例如，他可以使用卡盤來(lái)夾緊短工件或進(jìn)行鉆孔、鏜孔或車螺紋。刀架沿溜板的橫向移動(dòng)可以使刀具沿工件端面切削，得到平的表面。對(duì)于車螺紋，操作者使用絲杠，一根在床身前移動(dòng)并與主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)螺紋軸。絲杠驅(qū)動(dòng)刀架以正確的速度沿溜板箱向前移動(dòng)，這保證螺紋的節(jié)距非常準(zhǔn)確。操作者可以選擇不同的齒輪速度，這將會(huì)改變主軸和絲杠速度比，因此就可以改變螺紋節(jié)距。床頭箱上的反向杠桿可以使溜板箱反向移動(dòng)

49、，把刀具帶回初始位置。車床卡盤車床卡盤包括主體及在沿著主體上槽徑向移動(dòng)的卡爪，它由各種機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，如螺紋、杠桿和凸輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，也可以是各種組合控制?？ㄗΦ臄?shù)量各不相同。所有卡爪都同時(shí)移動(dòng)的是自動(dòng)定心的卡盤，主要用于圓形工件。兩爪卡盤有些像虎鉗，通過(guò)使用合適形狀的卡爪或卡爪鑲塊，可能用于圓形或不規(guī)則形狀的工件。由于磨損、灰塵和過(guò)度夾緊，卡盤的精度在使用中會(huì)降低。獨(dú)立卡爪卡盤在夾緊不規(guī)則形狀工件或圓形工件定心時(shí)，允許每一個(gè)卡爪單獨(dú)移動(dòng)。大多數(shù)車床卡盤的卡爪可以反向，可以從外部夾緊到內(nèi)部夾緊?？ㄗ梢哉{(diào)整以適應(yīng)非圓形工件。把機(jī)床卡盤安裝到各種不同機(jī)床上的方法已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，由各個(gè)不同制造商生產(chǎn)的卡盤

50、可以容易地進(jìn)行互換。除了標(biāo)準(zhǔn)卡爪外，車床卡盤也可能有各種特殊用途的卡爪以適應(yīng)不同類型工件表面和結(jié)構(gòu)。用于這些目的的主要類型的卡盤卡爪稱為軟鋼卡爪，通常由鑄鋁制成。Lesson 18 Milling銑削銑削是一基本加工過(guò)程，通過(guò)逐步去除切屑產(chǎn)生表面。工件向旋轉(zhuǎn)的切削刀具進(jìn)給。有時(shí)工件保持固定，刀具向工件進(jìn)給。幾乎所有的情況會(huì)用到多齒刀具，所以材料去除率高。通常刀具或工件移動(dòng)一次就可獲得想要的表面，而且由于工件表面質(zhì)量較好，銑削特別適合并廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。使用多種型號(hào)的銑床，范圍包括在加工車間中用于大量生產(chǎn)的常規(guī)簡(jiǎn)易銑床和萬(wàn)能銑床，也包括在工模具車間使用的高度專門化的各種銑床。毫無(wú)疑問(wèn)，更多的

51、平表面是通過(guò)銑削加工完成，而不是其它加工過(guò)程。銑削中用到的切削刀具稱為銑刀。圓周上均布的刀刃周期性地切入并加工工件。這稱為間歇切削。銑削可以分為兩大類，圓周銑削和端面銑削。每一類都有多種變異形式。在圓周銑削中，表面由銑刀圓周上的刀刃產(chǎn)生（圖18-1）。表面與刀具轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行。用這種方法可以進(jìn)行平面銑削和成型銑削，銑削的橫截面與銑刀的軸向輪廓一致。這個(gè)過(guò)程通常稱為平面銑削，通常在臥式銑床上完成。在平面銑削中，刀具以N rpm的速度旋轉(zhuǎn)，而工件以每分鐘fm英寸的工作臺(tái)進(jìn)給率向刀具進(jìn)給。在其它的加工中，切削速度V和每齒進(jìn)給率由工程師或機(jī)床操作人員“選擇”。如前所述，這些變量取決于工件材料、刀具材料和特

52、定的加工。切削速度就是指銑刀齒切削刃上的速度。主軸的rpm由表面切削速度決定，式中刀具D，單位為英寸。N = 12V /D （18-1）圖18-1中，切削深度t是舊表面與新加工表面之間的距離。切削寬度是銑刀或工件的寬度，單位為英寸，用W表示。切削長(zhǎng)度L是工件長(zhǎng)度加上一些近似允差LA和越程。工作臺(tái)的進(jìn)給量是與銑刀每一齒在銑刀每一轉(zhuǎn)中切削金屬量有關(guān)的一個(gè)量，以fm表示，其單位為英寸/分鐘，而每一齒的進(jìn)給叫做齒進(jìn)給，以f1表示，根據(jù)fm = f1Nn （18-2）式中n是刀具中刀刃的數(shù)量（齒數(shù)/轉(zhuǎn)）。切削時(shí)間 （18-3）式中，近似長(zhǎng)度= LA = （18-4） （18-5）（忽略LA）。f1值由表

53、給出（由編輯省略），同樣還有推薦的切削速度，單位為英尺/分鐘。在端面銑削和立銑削中，所生成的表面與銑刀軕成直角（圖18-2）。大多數(shù)切削由圓周方向上部分刀刃完成，端面部分刀刃提供一些精加工。端面銑削既可以在臥式銑床也可以在立式銑床上完成。工件向刀具進(jìn)給時(shí)，刀具（端銑刀）以一定的速率（N）旋轉(zhuǎn)。rpm值與表面切削速度有關(guān)，根據(jù)等式（18-1）切削直徑為D。切削深度t的單位為英寸。切削寬度W，單位為英寸，它可能是工件的寬度，也可能是刀具的寬度，這取決于加工情況。切削長(zhǎng)度L是工件長(zhǎng)度加上近似允差LA和越程LO，單位為英寸。工作臺(tái)進(jìn)給率fm，單位為英寸/分鐘，與刀具每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，每齒除去金屬的數(shù)量有關(guān)，

54、這稱為每齒進(jìn)給率f1，其中fm = f1 N n。刀具的齒數(shù)為n。切削時(shí)間金屬去除率（忽略LA和LO）。近似長(zhǎng)度通常與越程長(zhǎng)度相等，通常等于D/2英寸。對(duì)于刀具沒(méi)有完全越過(guò)工件的加工來(lái)說(shuō)。對(duì)于平面銑或端面銑，表面由兩種完全不同的方法生成。逆銑是銑削的傳統(tǒng)方法，也稱為傳統(tǒng)銑削。刀具轉(zhuǎn)動(dòng)方向與工件進(jìn)給的方向相反。而同向或向下銑削，刀具轉(zhuǎn)動(dòng)方向與進(jìn)給方向相同。兩種情況下切屑成形完全不同。閱讀材料銑刀銑刀為圓周方向上分布著切削刃的圓柱形切削刀具（圖18-3）。另一幅圖（由編輯省略）顯示整體圓柱平面銑刀的基本刀齒角度。工件在刀具下，以與刀具軸垂直平面內(nèi)所測(cè)得進(jìn)給的方式移動(dòng)。工件很快插入刀具，有時(shí)，很少情

55、況下，刀具也會(huì)是軸向進(jìn)給，工件上也會(huì)生成表面。銑刀齒間歇地切入工件，切屑的厚度由工件的運(yùn)動(dòng)、刀具上刀齒的數(shù)量、刀具的旋轉(zhuǎn)速度、刀具前置角及工件上銑刀懸空長(zhǎng)度決定。銑刀的操作有兩種方式。逆銑時(shí)工件運(yùn)動(dòng)方向與刀具轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反（圖18-4a），而順銑時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相同（圖18-4b）。由于順銑可提供更好的金屬切削過(guò)程，通常產(chǎn)生更好的表面質(zhì)量，因而凡是有用到，都優(yōu)選順銑。順銑要求裝置剛性更高，工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)必須不能松動(dòng)，因?yàn)榈毒呖偸且瓌?dòng)工件。鑲嵌式銑刀刀體周圍鑲有精磨的硬質(zhì)合金刀片，它們由銷或楔來(lái)夾緊，分度時(shí)可以松開。一些銑刀可能有成形齒或鏟齒。成形刀具在普通刀具刃機(jī)床上磨出凹凸表面。鏟齒銑刀由

56、切削刃后相同的徑向凹凸形成。它們都由磨削刀面來(lái)使其鋒利。輪廓類型為加工中調(diào)整表面角度提供了更大的靈活性。在鏟齒中，由于銑刀在制造時(shí)就固定了，所以不可以改變其表面角度。然而，鏟齒結(jié)構(gòu)能很好地適應(yīng)錯(cuò)綜復(fù)雜的刀具，因?yàn)橹匦氯心ズ筝喞螤畈话l(fā)生改變。大多數(shù)大型銑刀有軸向孔，使其安裝在連接器或刀軸上，而且通常有驅(qū)動(dòng)鍵槽。某些小直徑刀具和一些特殊用途刀具通常做成整體式，切削面在安裝于機(jī)床主軸或連接器內(nèi)直刀桿或圓錐刀桿的末端。同樣，一些大的端面銑刀直接安裝在機(jī)床主軸端部。臥式銑床的控制圖18-5所示為典型臥式銑床的各種控制。這些與其它的臥式機(jī)床一樣：杠桿4可以選擇主軸速度，速度由交換刻度盤5顯示.當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行時(shí)，不能改變速度。微調(diào)按鈕3設(shè)在齒輪轉(zhuǎn)換面板下面，如果按下它，主軸一點(diǎn)一點(diǎn)地移動(dòng)，在進(jìn)行換速時(shí)，使得齒輪滑向位置。靠在微調(diào)按鈕旁邊的是控制切削液泵的開關(guān)1，和控制主軸轉(zhuǎn)向的開關(guān)2。進(jìn)給率由杠桿9來(lái)選擇，顯示在進(jìn)給率刻度盤上。進(jìn)行縱向工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)，杠桿8移動(dòng)到所需方向右為向右進(jìn)給，左為向左進(jìn)給?？烧{(diào)整的止動(dòng)鉤6可在行程范圍內(nèi)任何一點(diǎn)使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停下來(lái)。銑床上裝有限位擋塊可使所有超出位置的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停止，防止因丟失限位擋塊而導(dǎo)致機(jī)器損壞。上下移動(dòng)杠桿12，可產(chǎn)生橫向或垂直方向進(jìn)給。然后通過(guò)把杠桿11移動(dòng)到要求的位置，獲得進(jìn)給。選擇了橫向進(jìn)給，杠桿11向上運(yùn)動(dòng)滑板向內(nèi)進(jìn)給，向下運(yùn)動(dòng)則滑板向外進(jìn)給