人力資源管理-理論與實(shí)務(wù)(同名26)課件

8-18-28-38-48-18-28-38-48-18.1前言8.1工具機(jī)的構(gòu)造8.2一般工具機(jī)8.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)8.4特殊工具機(jī)8-18.1前言▲工具機(jī)(Machinetool)在製造系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)而重要的角色，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)所敘述的定義為「無論是製造出胚料或產(chǎn)品，有無切屑產(chǎn)生，將固體材料藉由一動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)，以物理的、化學(xué)的或其他的方法進(jìn)行成形加工的機(jī)械」。8-1▲工具機(jī)(Machinetool)在製造系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)而▲工具機(jī)可依據(jù)其特定目的或構(gòu)造等，加以分類如 下列所述:1.依加工運(yùn)動(dòng)的方式→工具機(jī)的動(dòng)力源(例如馬達(dá))產(chǎn)生動(dòng)力，使工件和刀具間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用以進(jìn)行材料移除作用，稱此為成形運(yùn)動(dòng)。需包括切削運(yùn)動(dòng)(又稱為主運(yùn)動(dòng))和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。8-1▲工具機(jī)可依據(jù)其特定目的或構(gòu)造等，加以分類如 下列所述:8→切削運(yùn)動(dòng)為直線形式的工具機(jī)有鉋床、插床和拉床等。切 削運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)形式的工具機(jī)又可進(jìn)一步分為:工件旋轉(zhuǎn)者：例如車床、搪床等刀具旋轉(zhuǎn)者：例如鑽床、銑床等工件和刀具同時(shí)旋轉(zhuǎn)者：例如外圓磨床等8-1→切削運(yùn)動(dòng)為直線形式的工具機(jī)有鉋床、插床和拉床等。切 削運(yùn)動(dòng)2.依適用範(fàn)圍的程度泛用工具機(jī)(Generalpurposemachinetool)專用工具機(jī)(Specialpurposemachinetools)3.依操作控制的方式 產(chǎn)品數(shù)量與產(chǎn)品變化性和適用工具機(jī)的關(guān)係，如圖8.1所示。8-12.依適用範(fàn)圍的程度8-18-18-1▲工具機(jī)的發(fā)展主要受到下列因素的影響:1.動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)2.刀具材料切削性能的提升3.產(chǎn)品精度要求的提高4.經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)規(guī)模的要求5.新興工程技術(shù)的崛起8-1▲工具機(jī)的發(fā)展主要受到下列因素的影響:8-18.1工具機(jī)的構(gòu)造▲一般切削作用工具機(jī)的主要構(gòu)造包括三大部份:由床座與機(jī)架、導(dǎo)軌系統(tǒng)和主軸與軸承系統(tǒng)等三者所構(gòu)成的本體結(jié)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)和進(jìn)給定位等構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制系8-18.1工具機(jī)的構(gòu)造▲一般切削作用工具機(jī)的主要構(gòu)造包括三大部8.1.1本體結(jié)構(gòu)▲床座與機(jī)架用於提供一穩(wěn)固的基礎(chǔ)，目的在承受工具機(jī)其他機(jī)構(gòu)或刀具切削時(shí)，所產(chǎn)生的各種靜態(tài)及動(dòng)態(tài)負(fù)荷。▲故對(duì)其特性的要求為需具有良好的剛性、熱穩(wěn)定性、耐磨耗性和制振性等。▲導(dǎo)軌系統(tǒng)又稱為滑道與滑面系統(tǒng)，用於引導(dǎo)工作檯或刀座做直線或圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)需承受工作檯及工件的靜態(tài)負(fù)荷與切削時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)負(fù)荷。8-18.1.1本體結(jié)構(gòu)▲床座與機(jī)架用於提供一穩(wěn)固的基礎(chǔ)，目的在▲主軸與軸承系統(tǒng)的功用是做為刀具或工件在切削時(shí)的支撐，使切削運(yùn)動(dòng)能保持一定的準(zhǔn)確度。8-1▲主軸與軸承系統(tǒng)的功用是做為刀具或工件在切削時(shí)的支撐，使切削8.1.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)▲工具機(jī)之所以能有效且具經(jīng)濟(jì)性地發(fā)揮其功能， 是在於它具備有適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速及進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ，用以產(chǎn)生所需的切削速度和進(jìn)給。▲切削速度和主軸旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)係已於第七章中敘 述過。主軸轉(zhuǎn)速分段的方式可分為有段變速和無段變速兩種類型8-18.1.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)▲工具機(jī)之所以能有效且具經(jīng)濟(jì)性地發(fā)揮其功▲目前工具機(jī)絕大多數(shù)是使用馬達(dá)(又稱為電動(dòng)機(jī))做為動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?！簤簜鲃?dòng)機(jī)構(gòu)亦可用於驅(qū)動(dòng)工具機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?！M(jìn)給定位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用者有螺桿驅(qū)動(dòng)、齒輪與齒條驅(qū)動(dòng)和蝸桿與齒條驅(qū)動(dòng)等三種方式。▲在長(zhǎng)行程的進(jìn)給時(shí)，使用長(zhǎng)螺桿可能會(huì)有挫屈(Buckling)現(xiàn)象發(fā)生，故可改用齒輪與齒條驅(qū)動(dòng)。8-1▲目前工具機(jī)絕大多數(shù)是使用馬達(dá)(又稱為電動(dòng)機(jī))做為動(dòng)力源來驅(qū)8.1.3控制系統(tǒng)▲電動(dòng)控制中用以產(chǎn)生自動(dòng)控制指令的方式有:1.順序程式控制(Sequenceprogramcontrol，SPC)2.仿削控制(Tracercontrol，TC)3.數(shù)值控制(Numericalcontrol，NC) 將各種加工控制指令預(yù)先編製成程式，記錄於適當(dāng)?shù)挠洃涹w 中，經(jīng)數(shù)值控制器讀取後，進(jìn)行自動(dòng)控制加工。8-18.1.3控制系統(tǒng)▲電動(dòng)控制中用以產(chǎn)生自動(dòng)控制指令的方式有▲自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類包括:1.開迴路控制系統(tǒng)(Open-loopcontrolsystem) 如圖8.2(a)所示，若有誤差也沒有辦法立即得知可以及早修正，故系統(tǒng)控制精度較差。2.閉迴路控制系統(tǒng)(Closed-loopcontrolsystem) 如圖8.2(b)所示控制精度較好，大部份的數(shù)值控制工具機(jī)是採用此種控制系統(tǒng)。8-1▲自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類包括:8-13.適應(yīng)性控制系統(tǒng)(Adaptivecontrolsystem) 加工進(jìn)行中的反應(yīng)參數(shù)，例如振動(dòng)、切削力、主刀刃口位置等的測(cè)量值，經(jīng)裝設(shè)有最佳化演算的裝置處理後，產(chǎn)生回饋訊號(hào)送至各控制單元對(duì)原設(shè)定的加工條件進(jìn)行調(diào)整再送出驅(qū)動(dòng)修正指令，如圖8.2(c)所示。8-13.適應(yīng)性控制系統(tǒng)(Adaptivecontrolsys8-18-18-18-18.28.2一般工具機(jī)▲指依靠操作人員的手動(dòng)控制方式，或機(jī)械式自動(dòng)控制方式的工具機(jī)，主要用於製造較少量的產(chǎn)品或新開發(fā)的原型製品。8-28.28.2一般工具機(jī)▲指依靠操作人員的手動(dòng)控制方式，或8.2.1車床▲車床主要是利用單鋒刀具對(duì)圓形截面工件進(jìn)行切削操作的工具機(jī)，為使用歷史最久且最普遍的切削加工機(jī)器。▲車床的主要構(gòu)造是由頭座(Headstock)、刀具溜座(Carriage)、尾座(Tailstock)、床座(Bed)和進(jìn)給及切螺紋機(jī)構(gòu)(Feedingandthread-cuttingmechanism)等五大部份所組成。8-28.2.1車床▲車床主要是利用單鋒刀具對(duì)圓形截面工件進(jìn)行▲車床主要的附屬裝置有三爪夾頭(Chuck)、四爪夾頭、組合夾頭、電磁夾頭和液動(dòng)夾頭等用以夾持一般工件。8-2▲車床主要的附屬裝置有三爪夾頭(Chuck)、四爪夾頭、組合▲車床依其適用的加工場(chǎng)合及控制方式等被設(shè)計(jì)成不同的類型，一般分為:1.普通車床2.檯式車床(Benchlathe)3.六角車床4.自動(dòng)車床(Automaticlathe)5.靠模車床(Copyinglathe)6.立式車床(Verticallathe)8-2▲車床依其適用的加工場(chǎng)合及控制方式等被設(shè)計(jì)成不同的類型，一般8.2.2鑽床▲鑽床是利用鑽頭在工件上進(jìn)行圓孔加工的工具機(jī)，為一種執(zhí)行單一目標(biāo)的簡(jiǎn)單機(jī)器?！嵈驳闹饕獦?gòu)造包括床座(底座)、直立的機(jī)柱、主軸、轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和工作檯等。▲鑽床的規(guī)格是以可鑽削的最大孔徑、旋徑、床座大小、主軸下端到床座面的距離等加以描述。鑽床主要的附屬裝置有鑽頭夾頭(Drillchuck)用於夾持直柄鑽頭，鑽頭套筒(Drillsleeve)用於夾持錐度柄鑽頭，和虎鉗(Vise)用於夾持工件。8-28.2.2鑽床▲鑽床是利用鑽頭在工件上進(jìn)行圓孔加工的工具▲鑽床依其構(gòu)造和加工目的可分為:1.檯式鑽床(Benchdrillingmachine)2.立式鑽床(Uprightdrillingmachine)3.旋臂鑽床(Radialdrillingmachine)4.成排鑽床(Gangdrillingmachine)5.多軸鑽床(Multiplespindledrillingmachine)6.六角鑽床(Turretdrillingmachine)7.深孔鑽床(Deepholedrillingmachine)8-2▲鑽床依其構(gòu)造和加工目的可分為:8-28.2.3銑床▲銑床是使用多鋒的圓形狀銑刀對(duì)任何截面形狀的工件進(jìn)行平面、曲面、輪廓、溝槽等不同切削形式加工的工具機(jī)。▲由於銑床的用途非常廣泛且加工精度良好，故成為機(jī)械工廠中不可或缺且為最常使用的機(jī)器之一。8-28.2.3銑床▲銑床是使用多鋒的圓形狀銑刀對(duì)任何截面形狀▲銑床大致分為：1.臥式銑床2.立式銑床3.萬能銑床4.床型銑床5.龍門銑床6.靠模銑床7.螺紋銑床8.工具銑床8-2▲銑床大致分為：8-28.2.4搪床▲搪床是使用單鋒或多鋒的搪孔刀，對(duì)工件上已存在的孔做孔徑擴(kuò)孔或內(nèi)孔壁表面的精加工?！麓惨部膳浜掀渌毒咦鲕囅?、銑削、鑽孔或攻螺紋等工作。8.2.5拉床▲拉床是以不同形狀的拉刀在工件已有的孔內(nèi)壁表面或工件本身的外表面上，拉削出所需形狀的工具機(jī)。8-28.2.4搪床▲搪床是使用單鋒或多鋒的搪孔刀，對(duì)工件上已8.2.6磨床▲磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的磨輪對(duì)工件做精密加工的工具機(jī)?！ポ喌墓τ煤豌姷额愃疲淝邢髯饔檬怯稍S多小磨料顆粒所形成的類似切削刀具所完成，這些磨料顆粒並無一定的形狀?！ハ骷庸た傻玫礁叱叽缇燃傲己帽砻娲植诙鹊募庸っ?，且適合於高硬度材料的加工。8-28.2.6磨床▲磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的磨輪對(duì)工件做精密加工▲磨床的選用和被磨削工件的形狀有關(guān)，其種類及構(gòu)造分別敘述如下:1.平面磨床(Surfacegrinder)2.外圓磨床(Cylindricalgrinder)3.內(nèi)圓磨床(Internalgrinder)4.無心磨床(Centerlessgrinder)5.工具磨床(Toolgrinder)6.特殊磨床(Specialgrinder)8-2▲磨床的選用和被磨削工件的形狀有關(guān)，其種類及構(gòu)造分別敘述如下8.38.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)▲控制(NumericalControl，NC)是利用電子計(jì)算機(jī)的原理，將數(shù)字及符號(hào)等資料轉(zhuǎn)換成一系列可判讀的訊號(hào)，用以控制機(jī)器依事先設(shè)定的各種加工方式及條件，使達(dá)成各種自動(dòng)化控制的目的。▲以電腦結(jié)合數(shù)值控制原理所形成的電腦數(shù)值控制(Computernumericalcontrol，CNC)已廣泛地應(yīng)用於各類型工具機(jī)，成為各種產(chǎn)業(yè)邁向自動(dòng)化、精密化及省力化發(fā)展趨勢(shì)的必備機(jī)具。8-38.38.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)▲控制(Numerical▲CNC工具機(jī)具有下列的優(yōu)點(diǎn):1.可提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工的彈性。2.可免除人為加工誤差。3.減少工模、夾具等加工前置作業(yè)的準(zhǔn)備時(shí)間及費(fèi)用。4.一部CNC工具機(jī)可進(jìn)行多種加工。5.可使製造成本降低。6.現(xiàn)場(chǎng)操作人員的技術(shù)要求較低、工作負(fù)荷較輕且安全性也較高。8-3▲CNC工具機(jī)具有下列的優(yōu)點(diǎn):8-3▲CNC工具機(jī)的缺點(diǎn)有:1.機(jī)具設(shè)備相對(duì)比較貴2.維護(hù)保養(yǎng)的要求較高，且故障的機(jī)會(huì)較多3.需有程式設(shè)計(jì)人員的訓(xùn)練與培養(yǎng)4.對(duì)形狀簡(jiǎn)單的少量生產(chǎn)而言，並不符合經(jīng)濟(jì)效益8-3▲CNC工具機(jī)的缺點(diǎn)有:8-38.3.1數(shù)值控制▲數(shù)值控制的意義為利用數(shù)值資料來控制機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。▲程式是由控制工具機(jī)執(zhí)行各種動(dòng)作的一系列指令所組成，程式指令也就是操作者和數(shù)控工具機(jī)之間溝通的橋樑?！淌皆O(shè)計(jì)製作的基本流程如圖8.3所示。8-38.3.1數(shù)值控制▲數(shù)值控制的意義為利用數(shù)值資料來控制機(jī)器8-38-3▲程式編輯的目標(biāo)在控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 使得到所要的工件形狀、尺寸及表面特性?！柘仍O(shè)定刀具與工件在加工中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑， 此動(dòng)作是由座標(biāo)系統(tǒng)的座標(biāo)值來導(dǎo)引。數(shù)控工具機(jī)在應(yīng)用上通常採用的座標(biāo)系統(tǒng)有卡式(Cartesian) 座標(biāo)系統(tǒng)和極(Polar)座標(biāo)系統(tǒng)?！鶚?biāo)值的表示法又可分成絕對(duì)座標(biāo)(Absolute positioning)和增量座標(biāo)(Incrementalpositioning)。8-3▲程式編輯的目標(biāo)在控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 使得到所要的▲由於數(shù)控工具機(jī)要求的加工範(fàn)圍和加工精度各有不同，故加工路徑的控制系統(tǒng)也會(huì)隨之選用不同者，其基本的形式有三種，如圖8.4所示。1.點(diǎn)到點(diǎn)定位控制(Point-to-pointpositioncontrol)2.直線切削控制(Straightpathcuttingcontrol)3.輪廓切削控制(Contouringcuttingcontrol)8-3▲由於數(shù)控工具機(jī)要求的加工範(fàn)圍和加工精度各有不同，故加工路徑8-38-38.3.2構(gòu)造和種類▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)的基本構(gòu)造包含四大部份:1.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的功能為對(duì)數(shù)值控制程式解讀分析，做為加工路徑計(jì)算及誤差的修正，並輸出指令到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬體設(shè)備有中央處理單元(CPU)、記憶體(ROM、RAM)、輸出入介面卡(I/Ointerfacecard)等軟體作業(yè)系統(tǒng)包含按鍵及螢?zāi)伙@示、程式檔案編修管理、切削路徑控制、補(bǔ)償、可程式控制、機(jī)械常數(shù)記憶及診斷等軟體週邊輔助設(shè)備包含個(gè)人電腦、讀帶機(jī)、磁碟機(jī)等8-38.3.2構(gòu)造和種類▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)的基本構(gòu)造包含四大2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.測(cè)量系統(tǒng)4.本體結(jié)構(gòu)8-32.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)8-3▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)已被廣泛地應(yīng)用於各種製造 業(yè)上，依其應(yīng)用領(lǐng)域可分為五大類型:1.傳統(tǒng)切削加工2.精密研磨加工 各類型CNC磨床和CNC電化學(xué)磨床3.非傳統(tǒng)切削加工4.非切削加工5.特殊用途8-3▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)已被廣泛地應(yīng)用於各種製造 業(yè)上，依其應(yīng)8.48.4特殊工具機(jī)8.4.1專用工具機(jī)1.靠模車床(TracerlatheorCopyinglathe)2.自動(dòng)車床(Automaticlathe)單軸自動(dòng)車床(Singlespindleautomaticlathe)多軸自動(dòng)車床(Multiplespindleautomaticlathe)3.車螺紋專用機(jī)4.滾齒機(jī)(Gearhobbingmachine)8-48.48.4特殊工具機(jī)8.4.1專用工具機(jī)8-48-48-48.4.2高速工具機(jī)▲高速切削(Highspeedmachining，HSM)已成為 提高生產(chǎn)率及達(dá)成精密製造的關(guān)鍵技術(shù)之一?！咚偾邢鞯亩x有下列幾種:1.主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以上者2.依不同工件材料的切削線速度衡量，例如鋼材在400m/min 以上、鋁材在1000 m/min以上者8-48.4.2高速工具機(jī)▲高速切削(Highspeedma3.以軸承直徑(，mm)和主軸轉(zhuǎn)速()的乘積衡量，當(dāng)值在120萬 (mmrpm)以上者。4.以刀把機(jī)構(gòu)衡量，例如10000rpm/#50taper、20000 rpm/#40taper、25000rpm/#30taper者。5.以主軸馬力和轉(zhuǎn)速衡量，例如10000rpm/50hp、15000 rpm/40hp、30000rpm/30hp、40000rpm/15hp、60000 rpm/10hp者。8-43.以軸承直徑(，mm)和主軸轉(zhuǎn)速()的乘積衡量，當(dāng)值在12▲高速切削可用於車削、銑削、鑽削、磨削和其他切削加工方法，其中以高速銑削的應(yīng)用較多。▲高速切削的加工特性為高主軸轉(zhuǎn)速配合淺切削深度及高進(jìn)給速度，可同時(shí)得到高加工效率和高加工精度，此為傳統(tǒng)切削加工所無法兼顧的良好效果。8-4▲高速切削可用於車削、銑削、鑽削、磨削和其他切削加工方法，其▲高速切削的主要優(yōu)點(diǎn):可得到接近拋光效果的表面粗糙度。減少許多後續(xù)加工所需的時(shí)間及成本。刀具磨耗因每迴轉(zhuǎn)切除量的降低而減緩。故可延長(zhǎng)刀具壽命。切削力會(huì)變小。故可加工薄壁、細(xì)長(zhǎng)比較高或剛性差的工件。大部份的切削熱被切屑帶走。8-4▲高速切削的主要優(yōu)點(diǎn):8-4▲缺點(diǎn):需先進(jìn)行較昂貴的機(jī)器、刀把、刀具等的投資。且維護(hù)費(fèi)用也較高。以及安全防護(hù)設(shè)施要求非常嚴(yán)格。高速切削目前主要應(yīng)用於航太工業(yè)、汽機(jī)車工業(yè)、模具工業(yè)和3C產(chǎn)業(yè)。8-4▲缺點(diǎn):8-4▲高速切削工具機(jī)必須具備的基本構(gòu)造有:1.高速主軸 一般要求高速主軸的DN值需在120萬(mmrpm)以上，主軸轉(zhuǎn)速可從10000～100000rpm2.高速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.高速電腦數(shù)值控制系統(tǒng) 在高速切削時(shí)，對(duì)電腦數(shù)值控制系統(tǒng)中的處理、運(yùn)算和傳輸加工資料的速度要求也隨之大為提高，否則可能產(chǎn)生加工所需資料的傳送跟不上實(shí)際加工進(jìn)行的速度，造成刀具停頓而導(dǎo)致精度偏差的發(fā)生。8-4▲高速切削工具機(jī)必須具備的基本構(gòu)造有:8-44.高壓及大流量冷卻系統(tǒng) 一般採用可產(chǎn)生具有高壓(約6～7MPa)及大流量(約60公升／分鐘)切削液的冷卻系統(tǒng)。此外，尚可藉著特殊設(shè)計(jì)，由主軸提供高壓冷卻液經(jīng)具有內(nèi)部中空孔的刀柄或刀具，直接對(duì)切削加工區(qū)進(jìn)行沖刷作用。8-44.高壓及大流量冷卻系統(tǒng)8-48.4.3超精密工具機(jī)▲超精密加工同樣是尖端科技發(fā)展中的關(guān)鍵性技術(shù)，被應(yīng)用在製造精度要求較高的電子、資訊、光電、通訊、航太、能源、醫(yī)療和生物科技等高科技產(chǎn)品的元件上。▲超精密加工可分為鏡面加工和精細(xì)加工兩大類:目前鏡面加工的要求是指工件加工面的表面最高粗糙度 (Rmax)不大於0.001?%μm，幾何形狀的準(zhǔn)確性為0.01μ?m， 代表性的產(chǎn)品有反射鏡、多面鏡、光碟片、雷射。8-48.4.3超精密工具機(jī)▲超精密加工同樣是尖端科技發(fā)展中的關(guān)精細(xì)加工的要求是指最小位置的準(zhǔn)確性為1?%μm，尺寸微細(xì)度為0.01?%μm，代表性的產(chǎn)品有超大型積體電路元件。8-4精細(xì)加工的要求是指最小位置的準(zhǔn)確性為1?%μm，尺寸微細(xì)度8-18-28-38-48-18-28-38-48-18.1前言8.1工具機(jī)的構(gòu)造8.2一般工具機(jī)8.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)8.4特殊工具機(jī)8-18.1前言▲工具機(jī)(Machinetool)在製造系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)而重要的角色，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)所敘述的定義為「無論是製造出胚料或產(chǎn)品，有無切屑產(chǎn)生，將固體材料藉由一動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)，以物理的、化學(xué)的或其他的方法進(jìn)行成形加工的機(jī)械」。8-1▲工具機(jī)(Machinetool)在製造系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)而▲工具機(jī)可依據(jù)其特定目的或構(gòu)造等，加以分類如 下列所述:1.依加工運(yùn)動(dòng)的方式→工具機(jī)的動(dòng)力源(例如馬達(dá))產(chǎn)生動(dòng)力，使工件和刀具間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用以進(jìn)行材料移除作用，稱此為成形運(yùn)動(dòng)。需包括切削運(yùn)動(dòng)(又稱為主運(yùn)動(dòng))和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。8-1▲工具機(jī)可依據(jù)其特定目的或構(gòu)造等，加以分類如 下列所述:8→切削運(yùn)動(dòng)為直線形式的工具機(jī)有鉋床、插床和拉床等。切 削運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)形式的工具機(jī)又可進(jìn)一步分為:工件旋轉(zhuǎn)者：例如車床、搪床等刀具旋轉(zhuǎn)者：例如鑽床、銑床等工件和刀具同時(shí)旋轉(zhuǎn)者：例如外圓磨床等8-1→切削運(yùn)動(dòng)為直線形式的工具機(jī)有鉋床、插床和拉床等。切 削運(yùn)動(dòng)2.依適用範(fàn)圍的程度泛用工具機(jī)(Generalpurposemachinetool)專用工具機(jī)(Specialpurposemachinetools)3.依操作控制的方式 產(chǎn)品數(shù)量與產(chǎn)品變化性和適用工具機(jī)的關(guān)係，如圖8.1所示。8-12.依適用範(fàn)圍的程度8-18-18-1▲工具機(jī)的發(fā)展主要受到下列因素的影響:1.動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)2.刀具材料切削性能的提升3.產(chǎn)品精度要求的提高4.經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)規(guī)模的要求5.新興工程技術(shù)的崛起8-1▲工具機(jī)的發(fā)展主要受到下列因素的影響:8-18.1工具機(jī)的構(gòu)造▲一般切削作用工具機(jī)的主要構(gòu)造包括三大部份:由床座與機(jī)架、導(dǎo)軌系統(tǒng)和主軸與軸承系統(tǒng)等三者所構(gòu)成的本體結(jié)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)和進(jìn)給定位等構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制系8-18.1工具機(jī)的構(gòu)造▲一般切削作用工具機(jī)的主要構(gòu)造包括三大部8.1.1本體結(jié)構(gòu)▲床座與機(jī)架用於提供一穩(wěn)固的基礎(chǔ)，目的在承受工具機(jī)其他機(jī)構(gòu)或刀具切削時(shí)，所產(chǎn)生的各種靜態(tài)及動(dòng)態(tài)負(fù)荷?！蕦?duì)其特性的要求為需具有良好的剛性、熱穩(wěn)定性、耐磨耗性和制振性等?！鴮?dǎo)軌系統(tǒng)又稱為滑道與滑面系統(tǒng)，用於引導(dǎo)工作檯或刀座做直線或圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)需承受工作檯及工件的靜態(tài)負(fù)荷與切削時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)負(fù)荷。8-18.1.1本體結(jié)構(gòu)▲床座與機(jī)架用於提供一穩(wěn)固的基礎(chǔ)，目的在▲主軸與軸承系統(tǒng)的功用是做為刀具或工件在切削時(shí)的支撐，使切削運(yùn)動(dòng)能保持一定的準(zhǔn)確度。8-1▲主軸與軸承系統(tǒng)的功用是做為刀具或工件在切削時(shí)的支撐，使切削8.1.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)▲工具機(jī)之所以能有效且具經(jīng)濟(jì)性地發(fā)揮其功能， 是在於它具備有適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速及進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ，用以產(chǎn)生所需的切削速度和進(jìn)給?！邢魉俣群椭鬏S旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)係已於第七章中敘 述過。主軸轉(zhuǎn)速分段的方式可分為有段變速和無段變速兩種類型8-18.1.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)▲工具機(jī)之所以能有效且具經(jīng)濟(jì)性地發(fā)揮其功▲目前工具機(jī)絕大多數(shù)是使用馬達(dá)(又稱為電動(dòng)機(jī))做為動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?！簤簜鲃?dòng)機(jī)構(gòu)亦可用於驅(qū)動(dòng)工具機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。▲進(jìn)給定位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用者有螺桿驅(qū)動(dòng)、齒輪與齒條驅(qū)動(dòng)和蝸桿與齒條驅(qū)動(dòng)等三種方式。▲在長(zhǎng)行程的進(jìn)給時(shí)，使用長(zhǎng)螺桿可能會(huì)有挫屈(Buckling)現(xiàn)象發(fā)生，故可改用齒輪與齒條驅(qū)動(dòng)。8-1▲目前工具機(jī)絕大多數(shù)是使用馬達(dá)(又稱為電動(dòng)機(jī))做為動(dòng)力源來驅(qū)8.1.3控制系統(tǒng)▲電動(dòng)控制中用以產(chǎn)生自動(dòng)控制指令的方式有:1.順序程式控制(Sequenceprogramcontrol，SPC)2.仿削控制(Tracercontrol，TC)3.數(shù)值控制(Numericalcontrol，NC) 將各種加工控制指令預(yù)先編製成程式，記錄於適當(dāng)?shù)挠洃涹w 中，經(jīng)數(shù)值控制器讀取後，進(jìn)行自動(dòng)控制加工。8-18.1.3控制系統(tǒng)▲電動(dòng)控制中用以產(chǎn)生自動(dòng)控制指令的方式有▲自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類包括:1.開迴路控制系統(tǒng)(Open-loopcontrolsystem) 如圖8.2(a)所示，若有誤差也沒有辦法立即得知可以及早修正，故系統(tǒng)控制精度較差。2.閉迴路控制系統(tǒng)(Closed-loopcontrolsystem) 如圖8.2(b)所示控制精度較好，大部份的數(shù)值控制工具機(jī)是採用此種控制系統(tǒng)。8-1▲自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類包括:8-13.適應(yīng)性控制系統(tǒng)(Adaptivecontrolsystem) 加工進(jìn)行中的反應(yīng)參數(shù)，例如振動(dòng)、切削力、主刀刃口位置等的測(cè)量值，經(jīng)裝設(shè)有最佳化演算的裝置處理後，產(chǎn)生回饋訊號(hào)送至各控制單元對(duì)原設(shè)定的加工條件進(jìn)行調(diào)整再送出驅(qū)動(dòng)修正指令，如圖8.2(c)所示。8-13.適應(yīng)性控制系統(tǒng)(Adaptivecontrolsys8-18-18-18-18.28.2一般工具機(jī)▲指依靠操作人員的手動(dòng)控制方式，或機(jī)械式自動(dòng)控制方式的工具機(jī)，主要用於製造較少量的產(chǎn)品或新開發(fā)的原型製品。8-28.28.2一般工具機(jī)▲指依靠操作人員的手動(dòng)控制方式，或8.2.1車床▲車床主要是利用單鋒刀具對(duì)圓形截面工件進(jìn)行切削操作的工具機(jī)，為使用歷史最久且最普遍的切削加工機(jī)器。▲車床的主要構(gòu)造是由頭座(Headstock)、刀具溜座(Carriage)、尾座(Tailstock)、床座(Bed)和進(jìn)給及切螺紋機(jī)構(gòu)(Feedingandthread-cuttingmechanism)等五大部份所組成。8-28.2.1車床▲車床主要是利用單鋒刀具對(duì)圓形截面工件進(jìn)行▲車床主要的附屬裝置有三爪夾頭(Chuck)、四爪夾頭、組合夾頭、電磁夾頭和液動(dòng)夾頭等用以夾持一般工件。8-2▲車床主要的附屬裝置有三爪夾頭(Chuck)、四爪夾頭、組合▲車床依其適用的加工場(chǎng)合及控制方式等被設(shè)計(jì)成不同的類型，一般分為:1.普通車床2.檯式車床(Benchlathe)3.六角車床4.自動(dòng)車床(Automaticlathe)5.靠模車床(Copyinglathe)6.立式車床(Verticallathe)8-2▲車床依其適用的加工場(chǎng)合及控制方式等被設(shè)計(jì)成不同的類型，一般8.2.2鑽床▲鑽床是利用鑽頭在工件上進(jìn)行圓孔加工的工具機(jī)，為一種執(zhí)行單一目標(biāo)的簡(jiǎn)單機(jī)器。▲鑽床的主要構(gòu)造包括床座(底座)、直立的機(jī)柱、主軸、轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和工作檯等。▲鑽床的規(guī)格是以可鑽削的最大孔徑、旋徑、床座大小、主軸下端到床座面的距離等加以描述。鑽床主要的附屬裝置有鑽頭夾頭(Drillchuck)用於夾持直柄鑽頭，鑽頭套筒(Drillsleeve)用於夾持錐度柄鑽頭，和虎鉗(Vise)用於夾持工件。8-28.2.2鑽床▲鑽床是利用鑽頭在工件上進(jìn)行圓孔加工的工具▲鑽床依其構(gòu)造和加工目的可分為:1.檯式鑽床(Benchdrillingmachine)2.立式鑽床(Uprightdrillingmachine)3.旋臂鑽床(Radialdrillingmachine)4.成排鑽床(Gangdrillingmachine)5.多軸鑽床(Multiplespindledrillingmachine)6.六角鑽床(Turretdrillingmachine)7.深孔鑽床(Deepholedrillingmachine)8-2▲鑽床依其構(gòu)造和加工目的可分為:8-28.2.3銑床▲銑床是使用多鋒的圓形狀銑刀對(duì)任何截面形狀的工件進(jìn)行平面、曲面、輪廓、溝槽等不同切削形式加工的工具機(jī)?！伸躲姶驳挠猛痉浅V泛且加工精度良好，故成為機(jī)械工廠中不可或缺且為最常使用的機(jī)器之一。8-28.2.3銑床▲銑床是使用多鋒的圓形狀銑刀對(duì)任何截面形狀▲銑床大致分為：1.臥式銑床2.立式銑床3.萬能銑床4.床型銑床5.龍門銑床6.靠模銑床7.螺紋銑床8.工具銑床8-2▲銑床大致分為：8-28.2.4搪床▲搪床是使用單鋒或多鋒的搪孔刀，對(duì)工件上已存在的孔做孔徑擴(kuò)孔或內(nèi)孔壁表面的精加工?！麓惨部膳浜掀渌毒咦鲕囅?、銑削、鑽孔或攻螺紋等工作。8.2.5拉床▲拉床是以不同形狀的拉刀在工件已有的孔內(nèi)壁表面或工件本身的外表面上，拉削出所需形狀的工具機(jī)。8-28.2.4搪床▲搪床是使用單鋒或多鋒的搪孔刀，對(duì)工件上已8.2.6磨床▲磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的磨輪對(duì)工件做精密加工的工具機(jī)。▲磨輪的功用和銑刀類似，但其切削作用是由許多小磨料顆粒所形成的類似切削刀具所完成，這些磨料顆粒並無一定的形狀?！ハ骷庸た傻玫礁叱叽缇燃傲己帽砻娲植诙鹊募庸っ?，且適合於高硬度材料的加工。8-28.2.6磨床▲磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的磨輪對(duì)工件做精密加工▲磨床的選用和被磨削工件的形狀有關(guān)，其種類及構(gòu)造分別敘述如下:1.平面磨床(Surfacegrinder)2.外圓磨床(Cylindricalgrinder)3.內(nèi)圓磨床(Internalgrinder)4.無心磨床(Centerlessgrinder)5.工具磨床(Toolgrinder)6.特殊磨床(Specialgrinder)8-2▲磨床的選用和被磨削工件的形狀有關(guān)，其種類及構(gòu)造分別敘述如下8.38.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)▲控制(NumericalControl，NC)是利用電子計(jì)算機(jī)的原理，將數(shù)字及符號(hào)等資料轉(zhuǎn)換成一系列可判讀的訊號(hào)，用以控制機(jī)器依事先設(shè)定的各種加工方式及條件，使達(dá)成各種自動(dòng)化控制的目的?！噪娔X結(jié)合數(shù)值控制原理所形成的電腦數(shù)值控制(Computernumericalcontrol，CNC)已廣泛地應(yīng)用於各類型工具機(jī)，成為各種產(chǎn)業(yè)邁向自動(dòng)化、精密化及省力化發(fā)展趨勢(shì)的必備機(jī)具。8-38.38.3電腦數(shù)值控制工具機(jī)▲控制(Numerical▲CNC工具機(jī)具有下列的優(yōu)點(diǎn):1.可提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工的彈性。2.可免除人為加工誤差。3.減少工模、夾具等加工前置作業(yè)的準(zhǔn)備時(shí)間及費(fèi)用。4.一部CNC工具機(jī)可進(jìn)行多種加工。5.可使製造成本降低。6.現(xiàn)場(chǎng)操作人員的技術(shù)要求較低、工作負(fù)荷較輕且安全性也較高。8-3▲CNC工具機(jī)具有下列的優(yōu)點(diǎn):8-3▲CNC工具機(jī)的缺點(diǎn)有:1.機(jī)具設(shè)備相對(duì)比較貴2.維護(hù)保養(yǎng)的要求較高，且故障的機(jī)會(huì)較多3.需有程式設(shè)計(jì)人員的訓(xùn)練與培養(yǎng)4.對(duì)形狀簡(jiǎn)單的少量生產(chǎn)而言，並不符合經(jīng)濟(jì)效益8-3▲CNC工具機(jī)的缺點(diǎn)有:8-38.3.1數(shù)值控制▲數(shù)值控制的意義為利用數(shù)值資料來控制機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)?！淌绞怯煽刂乒ぞ邫C(jī)執(zhí)行各種動(dòng)作的一系列指令所組成，程式指令也就是操作者和數(shù)控工具機(jī)之間溝通的橋樑?！淌皆O(shè)計(jì)製作的基本流程如圖8.3所示。8-38.3.1數(shù)值控制▲數(shù)值控制的意義為利用數(shù)值資料來控制機(jī)器8-38-3▲程式編輯的目標(biāo)在控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 使得到所要的工件形狀、尺寸及表面特性。▲需先設(shè)定刀具與工件在加工中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑， 此動(dòng)作是由座標(biāo)系統(tǒng)的座標(biāo)值來導(dǎo)引。數(shù)控工具機(jī)在應(yīng)用上通常採用的座標(biāo)系統(tǒng)有卡式(Cartesian) 座標(biāo)系統(tǒng)和極(Polar)座標(biāo)系統(tǒng)?！鶚?biāo)值的表示法又可分成絕對(duì)座標(biāo)(Absolute positioning)和增量座標(biāo)(Incrementalpositioning)。8-3▲程式編輯的目標(biāo)在控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 使得到所要的▲由於數(shù)控工具機(jī)要求的加工範(fàn)圍和加工精度各有不同，故加工路徑的控制系統(tǒng)也會(huì)隨之選用不同者，其基本的形式有三種，如圖8.4所示。1.點(diǎn)到點(diǎn)定位控制(Point-to-pointpositioncontrol)2.直線切削控制(Straightpathcuttingcontrol)3.輪廓切削控制(Contouringcuttingcontrol)8-3▲由於數(shù)控工具機(jī)要求的加工範(fàn)圍和加工精度各有不同，故加工路徑8-38-38.3.2構(gòu)造和種類▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)的基本構(gòu)造包含四大部份:1.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的功能為對(duì)數(shù)值控制程式解讀分析，做為加工路徑計(jì)算及誤差的修正，並輸出指令到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬體設(shè)備有中央處理單元(CPU)、記憶體(ROM、RAM)、輸出入介面卡(I/Ointerfacecard)等軟體作業(yè)系統(tǒng)包含按鍵及螢?zāi)伙@示、程式檔案編修管理、切削路徑控制、補(bǔ)償、可程式控制、機(jī)械常數(shù)記憶及診斷等軟體週邊輔助設(shè)備包含個(gè)人電腦、讀帶機(jī)、磁碟機(jī)等8-38.3.2構(gòu)造和種類▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)的基本構(gòu)造包含四大2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.測(cè)量系統(tǒng)4.本體結(jié)構(gòu)8-32.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)8-3▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)已被廣泛地應(yīng)用於各種製造 業(yè)上，依其應(yīng)用領(lǐng)域可分為五大類型:1.傳統(tǒng)切削加工2.精密研磨加工 各類型CNC磨床和CNC電化學(xué)磨床3.非傳統(tǒng)切削加工4.非切削加工5.特殊用途8-3▲電腦數(shù)值控制工具機(jī)已被廣泛地應(yīng)用於各種製造 業(yè)上，依其應(yīng)8.48.4特殊工具機(jī)8.4.1專用工具機(jī)1.靠模車床(TracerlatheorCopyinglathe)2.自動(dòng)車床(Automaticlathe)單軸自動(dòng)車床(Singlespindleautomaticlathe)多軸自動(dòng)車床(Multiplespindleautomaticlathe)3.車螺紋專用機(jī)4.滾齒機(jī)(Gearhobbingmachine)8-48.48.4特殊工具機(jī)8.4.1專用工具機(jī)8-48-48-48.4.2高速工具機(jī)▲高速切削(Highspeedmachining，HSM)已成為