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机床

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机床(英文名称:machine tool)是指制造机器的机器,亦称工作母机或工具机,习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多:除切削加工外,还有 [[ 铸造 ]] [[ 锻造 ]] [[ 焊接 ]] [[ 冲压 ]] [[ 挤压 ]] 等,但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件,一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工 。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用
机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。<ref>[http://cq.people.com.cn/n2/2018/0312/c365411-31331126.html 永川国家高新区 逐梦扬帆再起航]人民网,2018-3-12</ref> 车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用 [[ 钻头 ]] [[ 扩孔钻 ]] [[ 铰刀 ]] 、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
==常见类型==
在发明车床的故事中,最引人注目的是一个名叫莫兹利的英国人,因为他于1797年发明了划时代的刀架车床,这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。
各种专用车床的诞生为了提高机械化自动化程度。1845年, [[ 美国 ]] 的菲奇发明转塔车床。1848年,美国又出现回轮车床。1873年,美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床,不久他又制成三轴自动车床。20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。由于高速工具钢的发明和电动机的应用,车床不断完善,终于达到了高速度和高精度的现代水平。
第一次世界大战后,由于军火、汽车和其他机械工业的需要,各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率,1940年代末,带液压仿形装置的车床得到推广,与此同时,多刀车床也得到发展。1950年代中,发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于1960年代开始用于车床,1970年代后得到迅速发展。
车床的分类车床依用途和功能区分为多种类型。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/90a688e5d1db4c77c?cota=3&kuai_so=1&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1 机床上的刀具是什么材料做的,为什么可以实现真正的削铁如泥?]快咨讯,2020-04-30</ref>
普通车床的加工对象广,主轴转速和进给量的调整范围大,能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作,生产效率低,适用于单件、小批生产和修配车间。
为大炮炮筒加工而诞生的第一台镗床(威尔金森,1775年)。到了17世纪,由于军事上的需要,大炮制造业的发展十分迅速,如何制造出大炮的炮筒成了人们亟需解决的一大难题。世界上第一台真正的镗床是1775年由威尔金森发明的。其实,确切地说,威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机,它是一种空心圆筒形镗杆,两端都安装在轴承上。
1728年, [[ 威尔金森 ]] 出生在美国,在他20岁时,迁到斯塔福德郡,建造了比尔斯顿的第一座炼铁炉。因此,人称威尔金森为"斯塔福德郡的铁匠大师"。1775年,47岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力,终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。有意思的是,1808年威尔金森去世以后,他就葬在自己设计的铸铁棺内。
[[ 镗床 ]] 为瓦特的 [[ 蒸汽机 ]] 做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话,当时就不可能出现第一次工业革命的浪潮。而蒸汽机自身的发展和应用,除了必要的社会机遇之外,技术上的一些前提条件也是不可忽视的,因为制造蒸汽机的零部件,远不像木匠削木头那么容易,要把金属制成一些特殊形状,而且加工的精度要求又高,没有相应的技术设备是做不到的。比如说,制造蒸汽机的汽缸和活塞,活塞制造过程中所要求的外径的精度,可以从外面边量尺寸边进行切削,但要满足汽缸内径的精度要求,采用一般加工方法就不容易做到了  斯密顿是十八世纪最优秀的机械技师。斯密顿设计的水车、风车设备达43件之多。在制作蒸汽机时,斯密顿最感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形,是相当困难的。为此,斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床,在其长轴的前端安装上刀具,这种刀具可以在汽缸内转动,以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端,就会出现轴的挠度等问题,所以,要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。为此,斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工
斯密顿是十八世纪最优秀的机械技师。斯密顿设计的[[水车]]、[[风车]]设备达43件之多。在制作蒸汽机时,斯密顿最感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形,是相当困难的。为此,斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床,在其长轴的前端安装上刀具,这种刀具可以在汽缸内转动,以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端,就会出现轴的挠度等问题,所以,要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。为此,斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工。
[[File:WKhQslPuxT6EIfmCAAAAAAI40M4565.jpg|缩略图|左|[http://img001.hc360.cn/g7/M06/D9/1D/wKhQslPuxT6EIfmCAAAAAAI40M4565.jpgg 原图链接][https://b2b.hc360.com/viewPics/supplyself_pics/250055930.html 卧式铣镗床图片来源于慧聪网]]]
对于这个难题,威尔金森于1774年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转,并使其对准中心固定的刀具推进,由于刀具与材料之间有相对运动,材料就被镗出精确度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为72英寸的汽缸,误差不超过六便士硬币的厚度。用现代技术衡量,这是个很大的误差,但在当时的条件下,能达到这个水平,已经是很不简单了。
===铣床===
[[ 铣床 ]] 系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。
19世纪,英国人为了蒸汽机等工业革命的需要发明了镗床、刨床,而美国人为了生产大量的武器,则专心致志于铣床的发明。铣床是一种带有形状各异铣刀的机器,它可以切削出特殊形状的工件,如螺旋槽、齿轮形等。
第一台普通铣床(惠特尼,1818年)。1818年,惠特尼制造了世界上第一台普通铣床,但是,铣床的专利却是英国的博德默(带有送刀装置的龙门刨床的发明者)于1839年捷足先"得"的。由于铣床造价太高,所以当时问津者不多。
第一台万能铣床(布朗,1862年)。铣床沉默一段时间后,又在美国活跃起来。相比之下, [[ 惠特尼 ]] [[ 普拉特 ]] 还只能说是为铣床的发明应用做了奠基性的工作,真正发明能适用于工厂各种操作的铣床的功绩应该归属美国工程师约瑟夫·布朗。
1862年,美国的布朗制造出了世界上最早的万能铣床,这种铣床在备有万有分度盘和综合铣刀方面是划时代的创举。万能铣床的工作台能在水平方向旋转一定的角度,并带有立铣头等附件。他设计的"万能铣床"在1867年巴黎博览会上展出时,获得了极大的成功。同时,布朗还设计了一种经过研磨也不会变形的成形铣刀,接着还制造了磨铣刀的研磨机,使铣床达到了现在这样的水平。
加工小平面的牛头刨床。另一位英国人内史密斯从1831年起的40年内发明制造了加工小平面的牛头刨床,它可以把加工物体固定在床身上,而刀具作往返运动。
此后,由于工具的改进、电动机的出现, [[ 龙门刨床 ]] 一方面朝高速切割、高精度方向发展,另一方面朝大型化方向发展。
===磨床===
磨削是人类自古以来就知道的一种古老技术,旧石器时代,磨制石器用的就是这种技术。以后,随着金属器具的使用,促进了研磨技术的发展。但是,设计出名副其实的磨削机械还是近代的事情,即使在19世纪初期,人们依然是通过旋转天然磨石,让它接触加工物体进行磨削加工的。
第一台磨床(1864年)。1864年,美国制成了世界上第一台 [[ 磨床 ]] ,这是在车床的溜板刀架上装上砂轮,并且使它具有自动传送的一种装置。过了12年以后,美国的布朗发明了接近现代磨床的万能磨床。
人造磨石--砂轮的诞生(1892年)。人造磨石的需求也随之兴起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢?1892年,美国人艾奇逊试制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅,这是一种现称为C磨料的人造磨石;两年以后,以氧化铝为主要成份的A磨料又试制成功,这样,磨床便得到了更广泛的应用。
===钻床===
古代钻床--"弓辘轳"。钻孔技术有着久远的历史。 [[ 考古学家 ]] 现已发现,公元前 4000年,人类就发明了打孔用的装置。古人在两根立柱上架个横梁,再从横梁上向下悬挂一个能够旋转的锥子,然后用弓弦缠绕带动锥子旋转,这样就能在木头石块上打孔了。不久,人们还设计出了称为"辘轳"的打孔用具,它也是利用有弹性的弓弦,使得锥子旋转。
第一台钻床(惠特沃斯,1862年)。到了1850年前后,德国人马蒂格诺尼最早制成了用于金属打孔的麻花钻。1862年在英国伦敦召开的国际博览会上,英国人惠特沃斯展出了由动力驱动的铸铁柜架的钻床,这便成了近代钻床的雏形。
[[File:10844697 102411097000 2.jpg|缩略图|右|300px|[http://pic37.nipic.com/20140106/10844697_102411097000_2.jpg 原图链接][http://www.nipic.com/show/9581187.html 摇臂钻床图片来源于呢图网]]]以后,各种钻床接连出现,有 [[ 摇臂钻床 ]] 、备有自动进刀机构的钻床、能一次同时打多个孔的多轴钻床等。由于工具材料和钻头的改进,加上采用了 [[ 电动机 ]] ,大型的高性能的钻床终于制造出来了。
===数控机床===
CAD:Computer Aided Design,即计算机辅助设计。2D或3D的工件或立体图设计
CAM:Computer Aided Making,即 [[ 计算机 ]] 辅助制造。使用CAM软体生成G-Code
CNC:数控机床控制器,读入G-Code开始加工
===锻压机床===
[[ 锻压机床 ]] 是金属和机械冷加工用的设备,他只改变金属的外形状。锻压机床包括卷板机,剪板机,冲床,压力机,液压机,油压机,折弯机等。
机床附件的种类有很多,包括柔性风琴式防护罩(皮老虎)、刀具刀片、钢板不锈钢导轨护罩、伸缩式丝杠护罩、卷帘防护罩、防护裙帘、防尘折布、钢制拖链、工程塑料拖链、机床工作灯、机床垫铁、JR-2型矩形金属软管、DGT导管防护套、可调塑料冷却管、吸尘管、通风管、防爆管、行程槽板、撞块、排屑机、偏摆仪、平台\花岗石平板\铸铁平板及各种操作件等。
机床的系列化、通用化、标准化是密切联系的,品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础,而部件的通用化和零件的标准化又促进和推动品种系列化工作。
[[File:LOCAL201803120846000379203204528.jpg|缩略图|左|300px|[http://cq.people.com.cn/NMediaFile/2018/0312/LOCAL201803120846000379203204528.jpg 原图链接][http://cq.people.com.cn/n2/2018/0312/c365411-31331126.html 德国埃马克高端数控机床图片来源于人民网]]]
4、机床的寿命
6、按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床;
7、按 [[ 自动化 ]] 程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床;
8、按机床的控制方式,可分为仿形机床、程序控制机床、数控机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统;
9、按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、 [[ 螺纹加工机床 ]] 、花键加工机床、铣床、刨床、 [[ 插床 ]] [[ 拉床 ]] 、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组,每组中又分为若干型;
10、按机床的适用范围,又可分为通用、专门化和专用机床。
=故障诊断方法=
数控机床电气故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。第一阶段的故障检测就是对数控机床进行测试,判断是否存在故障;第二阶段是判定故障性质,并分离出故障的部件或模块;第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板,以缩短修理时间。 <ref>[https://www.360kuai.com/pc/97765802a4f1a55f4?cota=4&kuai_so=1&tj_url=so_rec&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 数控机床进给驱动系统故障诊断与维修]快咨讯,2019-11-30</ref>  为了及时发现系统出现的故障,快速确定故障所在部位并能及时排除,要求故障诊断应尽可能少且简便,故障诊断所需的时间应尽可能短。为此,可以采用以下的诊断方法:
===直观法===
===测量比较法===
为检测方便,模块或单元上设有检测端子,利用万用表、示波器等仪器仪表,通过这些端子检测到的电平或波形,将正常值与故障时的值相比较,可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于 [[ 数控机床 ]] 具有综合性和复杂性的特点,引起故障的因素是多方面的。上述故障诊断方法有时要几种同时应用,对故障进行综合分析,快速诊断出故障的部位,从而排除故障。同时,有些故障现象是电气方面的,但引起的原因是机械方面的;反之,也可能故障现象是机械方面的,但引起的原因是电气方面的;或者二者兼而有之。因此,对它的故障诊断往往不能单纯地归因于电气方面或机械方面,而必须加以综合,全方位地进行考虑。
=视频=
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