1、第八章第八章 車床工作法車床工作法正修科技大學 機械系洪振毓81車床之種類及規格車床之種類及規格(1/2)l 一.車床之種類1.台上車床：外型小，可置於桌面上操作，適宜小型工作之車削，面板上之 旋轉容量最大為10吋。2.機力車床：又稱引擎車床，是一般所稱之車床，為用途最廣者。3.轉塔車床：又稱六角車床，其轉塔上可同時裝置六種刀具，通常此車床之 刀具依序裝置可連續使用，適用大量生產之半自動操作。4.立式車床：適宜重量大且形狀複雜，重量不平均之工作件的加工，其裝卸 工件容易。5.自動車床：所有主軸的運轉，桿料夾持，刀具的運動，進紿能在車床上完 全自動運轉者，適宜大量生產之全自動之單能車床。6.車床
2、：利用一數字控制系統來控制生產過程的工具機適用於形狀 複雜且數量多而其他車床不易達到精度的工作。7.工具製造車床：為最新式的機力車床之一，附有多種精密工作所需要之附 件及小工具、檢驗規、模子及其他高精度件製造之用。8.凹口車床：專為車削直徑大且長度短之工件而設計之車床。9.特殊車床：為適應單項工作的生產車床，如曲軸車床、複製車床，螺絲車 床等。 81車床之種類及規格車床之種類及規格(2/2)l二.車床規格之表示法1.最大工件旋轉直徑，即旋徑。2.最大工件長度，即兩頂心間之距離。最大車削直徑與床軌長度同時表示之，如l06呎車床(床台長度)。12382車床之主要構造車床之主要構造車床係由車頭、尾座
3、、刀具溜座、床台、傳動機構所組成。 1.車床之頭座分：齒輪式、塔輪式、型帶輪式，其主軸錐孔一般均為莫斯 錐度。 2.床台以鑄鐵加工後經高週波淬火處理硬化。尾座可供車錐度偏置用(螺桿為左螺紋)。 偏位螺絲 偏位螺絲83車刀之種類及刀角各部名稱車刀之種類及刀角各部名稱(1/4)l一.車刀之形狀欲求車削工作之迅速而有效，則需具備良好之刀具，車刀之形狀係車削位置而異，常用刀具為高速鋼實體刀或碳化物刀片鑲製而成，常用的車刀形狀及其應用如圖1所示。l二.車刀之刀角任何車刀均需有下列五種主要角度邊隙角、刀尖角( 6080)、邊斜角、後斜角、前隙角。車刀形狀及刀角各部名稱如圖2所示，然其各角之用途乃為：1.邊
4、隙角及前隙角之用途在於避免和工件造成磨擦。2.邊斜角及後斜角之用途在於獲得有效之車削及流屑容易。3.刀尖角之用途在於獲得銳利的切削和支持強度。83車刀之種類及刀角各部名稱車刀之種類及刀角各部名稱(2/4)圖1 車刀之形狀83車刀之種類及刀角各部名稱車刀之種類及刀角各部名稱(3/4)AxisAxisAxis瓜側斜角側隙角前隙角刀尖角後斜角切邊角刀端角刀鼻半徑圖2 車刀之刀角各部名稱83車刀之種類及刀角各部名稱車刀之種類及刀角各部名稱(4/4)車刀外形 0 7 7 7 15 15 0.5代表各部位之名稱 後 邊 前 邊 切 刀 刀 斜 斜 隙 隙 邊 端 鼻 角 角 角 角 角 角 半 徑表1 車
5、刀外形例：P20(0，7，7，7，15，15，0.5) 84 車刀之材料車刀之材料(1/3) 常用之車刀材料有高碳鋼、高速鋼、鑄造合金及碳化物等。l一.高碳鋼：高碳鋼為一般刀具及工具所使用之鋼，雖硬度大但質脆，含1.01.5%之碳，可是溫度超過220時硬度降低，至300時則急劇軟化以至不能切削，所以無法適用於高速切削。 l二.高速鋼：又稱H.S.S，其耐熱性及耐磨性大，可以重切削及高速度切削，如切削至600時仍不致回火軟化而保持其硬度(紅熱硬度)，其成份為鐵、碳、鎢、鉻、釩，一般所謂1844或1842高速鋼即表示含鎢18%、鉻4%、釩4%或2%之高速鋼。l三.非鐵鑄合金刀具：此為鈷、鉻、鎢的合
6、金，因切削加工很難以鑄造成形製造，故又叫超硬鑄合金，英文叫史得來鐵，在820溫度下其硬度仍不受影響，適用切削不銹鋼。84 車刀之材料車刀之材料(2/3)l四.碳化鎢刀具：此係粉末冶金的產品，先將鈷或鎳粉末與鎢粉末混合，然後在模中加壓成型再經1400 高溫燒結完成，其耐磨性大，其硬度較高碳鋼高三倍。碳化鎢刀具依國際標準ISO其性能有P.M.K 三大類，類為切削鋼鐵類，類為處於中間，K類為切削鑄鐵或石材等不連續切屑，每一類又分P01，P10.P50，K10.K40等，數字愈小適用高速切削，數字愈大適用低速切削。碳化鎢刀具因質脆，故常鑲以刀柄上，其方法有銅焊、鐵焊、銀焊、氣焊等，一般以銅焊較為便利價
7、廉。磨利碳化刀具須用碳化矽綠色砂輪。l 五.陶磁車刀：其成份為氧化鋁。 l六.車刀安裝車刀裝於刀座，刀尖必須與工作物的中心同高度。一般車削工作車刀刀鋒應高於工件中心5或工件每25mm直徑高出約1mm或0.75mm，但切削錐度、螺絲、內孔或銅料時，車刀刀鋒絕對要與工件中心同高度。使用墊片時墊片的前端與刀座的前端一致成水平的墊高。 84 車刀之材料車刀之材料(3/3)使用類別國際規格ISO切削材料適用條件 鋼 、 鑄 鋼 類 切 削P01.2P01.4P10P15P20P25P30P40高碳鋼合金鋼高速切削及精密切削中碳鋼鑄 鋼 中速切削及細切削低速切削及重切削鑄 鋼普通鐵震動大情形中 材間 切削
8、 料M10M15M20M40不銹鋼高速及精密切削合金鋼低強度鋼粗及細切削一般切削 鑄 鐵 、 非 鐵 金 屬K01K05K10K20K30K40淬硬、高硬鋼高速及精密切削銅、鋁粗及細切削鑄鐵非鐵金屬一般粗切削表2 碳化鎢刀具分類X5X5 重切削情形 使用墊片情形 85 車床工作車床工作(1/24)車床工作依工作性質分有削面、鑽孔、鏜孔、車斜度、車螺絲、車槽、車肩、車低、切斷、壓花及特種工作等。l一.端面車削 1.兩心間削面，應選用右削面刀，刀刃須與工件中心等高，若尾座之頂 心有 礙工作，應採半頂心。粗車削時由外向內車削，而精削則由內向外車削，若尾座偏向工作人員則車成凸面，若尾座偏離工作人員則車
9、成凹面。 2.夾頭上削面，當工件長度短或有內孔時，削面工件須用夾頭夾持儘可能將工件伸出夾頭之部份縮短，內孔工件削面不論精、粗車皆須由內向外車削。85 車床工作車床工作(2/24)圖3 端面車削85 車床工作車床工作(3/24)l二.鑽孔 1.鑽孔之方法有二種，即鑽頭置於夾頭和尾座兩種。2.鑽中心孔，工作物兩端的中心孔係由直孔與60錐孔所形成，係利用中心鑽 來鑽削，中心鑽和工作物直徑之關係如表3所示。工件直徑 W錐孔徑D中心鑽直徑d583282545 23256058346010081245表3 中心鑽和工作物直徑之關係 85 車床工作車床工作(4/24)l三.鏜孔：鏜孔之前隙角隨孔之直徑而變化
10、，孔徑愈小前隙角愈大以免磨擦， 若刀桿太細則會造成喇叭型。l四.車錐度：切削一端直徑大，他端直徑小之形狀，稱為錐度。車錐度應注意刀刃與工件中心同高，否則便造成不正確的斜率。錐角8以下稱錐度，8以上稱角度。圖4 鏜孔85 車床工作車床工作(5/24) 1.錐度常用之計算公式如下 大直徑小直徑 (1)錐度 或 錐度部份長度 ：錐度 ：大直徑 ：小直徑 ：錐度長度 (2)半錐角T28.65 2.標準錐度之種類 (1)莫氏錐度(M.T)07號共8種，每一號約為1/20，其中5號最大，1號最 小，常用於車床和鑽床主軸孔及各種刀具柄。 (2)白氏(BS)：由118號，除了10號為0.0516外，其餘均為1
11、/24，用於 銑床主軸及其附件。 (3)加農錐度(J.T)：其錐度均為l/20。 (4)美國銑床錐度：其錐度為7/24。 (5)錐銷：其錐度為1/50，公稱尺寸為小端直徑。 (6)管錐度：其錐度為3/4 T.P.F(1/16)85 車床工作車床工作(6/24)3.車床上切削錐度之方法有 (1)利用複式刀座(2)偏置尾座(3)利用錐度附件。 (1)利用複式刀座法：常用於錐度長，錐率大之工作物，將刀座轉盤轉工 件半角即可切削。 tan T/2圖5 複式刀座法車錐度85 車床工作車床工作(7/24) (2)偏置尾座法：常用於錐度長，錐率小數量少之工作物。 偏置尾座量：公制：S L ，英制：S L S
12、：偏置量 T：(T.P.F)錐度 L：工件全長2TPF2T尾座車頭工件長偏置量LS圖6 偏置尾座法車錐度 85 車床工作車床工作(8/24)(3)錐度附件：常用於錐度長，錐率大數量多之工作物，為切削錐度最精確之一種，亦為車內錐度螺紋唯一方法。主要部份為導板，導板可旋轉一定錐度而複式刀具座則順導板行走。公制車床錐度以1/10，1/20，1/30為刻度，英制車床1，2，3，4為刻度表示每呎錐度。圖7 錐度附件車錐度85 車床工作車床工作(9/24)4.錐度之檢驗 (1)樣規檢查法：車削中當工作錐率確定後，可用規體檢查，當錐度長度不夠時，則以公式CTL/2，計算應再進刀之尺寸，C表再進刀量(單邊深度
13、)，T表錐度，L表不夠之長度，如圖8所示。 圖8 樣規檢查法 圖9 塊規和圓桿檢查法85 車床工作車床工作(10/24)(2)塊規和圓桿檢查法：如圖9所示，其錐度之公式 T (3)利用正弦桿檢查法：如圖10LBA 圖10 正弦桿檢查法 圖11 球體檢驗85 車床工作車床工作(11/24)(4)球體檢驗：檢驗內錐度之方法，如圖511所示，其公式如下， Cr12R式中D：大球直徑 d：小球直徑 C：兩球心距 t：半錐度(5)量錶檢查法：2t1tc2dD量錶測量值量錶檢查法 85 車床工作車床工作(12/24)l五.車螺紋 1.螺絲各部份名稱 (1)大徑：亦稱外徑，係螺紋最大直徑。 (2)節徑：假想
14、的圓筒直徑，係檢驗螺紋標準尺寸。 (3)節距：相鄰兩螺紋相對位置的軸線上距離。 (4)螺距：一對螺紋相配，其中一固定位置轉一圈時另一件進退的距離， 單頭螺紋，螺距和節距相同，雙頭螺紋，螺紋為節距的雙倍， 即螺距節距，為螺紋頭數。85 車床工作車床工作(13/24) 2.螺紋之種類 (1)形牙螺紋 (a)公制粗螺紋：外徑與節距皆為mm，牙角為60。牙頂平，牙底稍為圓 弧，如M101.25。 (b)惠氏粗螺紋：外徑及節距皆以吋表示，牙角為55，牙頂牙底皆為圓 弧，其記號為。 (c)統一標準螺紋：以吋表示，牙角60牙頂平，牙底具圓弧，粗牙以 UNC表示，細牙以UNF，特細牙NEF。 (d)管螺紋：使
15、用於瓦斯管、水管，此種螺紋有斜螺紋(PT)及平行螺紋(PF) 兩種。 (2)方牙螺絲：橫所面為正方形，牙頂牙深皆為0.5P，用於傳達較大動力。 (3)梯形螺紋：又稱愛克姆螺紋，適用於動力傳送之螺紋，螺紋角為 29(TW)，公制為30(TM)。 (4)鋸齒形螺紋：用於單面受力之動力傳送，如干斤頂，其記號為B (5)圓形螺紋：牙頂牙底皆為圓形，使用電燈泡之接頭，記號為E。85 車床工作車床工作(14/24)3.螺紋之表示法l例1：M364.52A 表示右手螺紋單頭公制外徑36mm節距4.5mm2級外紋。l例2：1/420UNC2A/B 表示右手螺紋單頭統一螺紋粗牙外徑1/4吋每吋20牙2級內外螺紋
16、配合。l例3：M1627H/7h6h 表示公制外徑16mm節距2mm內螺紋節徑與內徑之公差皆為7H，外螺紋節徑7h公差外徑6h公差。85 車床工作車床工作(15/24) 4.螺絲配合之等級美國標準局將螺絲配合分為5級，級數愈大愈精密，第四級為最精密 (1)一級配合：間隙最大，用於不太精密之機件。 (2)二級配合：適用大量生產之螺絲，最受製造廠商所用。 (3)三級配合：精度較二級高，用於機器上較重要機件。 (4)四級配合：精度最高，裝配時需工具輔助。 (5)五級配合：裝配容差為負值，裝時用壓力配合，安裝後不再拆除之機 件用之。中國工程學會所訂公制的配合等級分為三級，1級最精密、2級中等配合、3級
17、一般配合；統一標準螺紋亦分3級；3級最精密、2級為中等、1級則為一般配合，其級數後並附以A表外螺紋B表內螺紋。85 車床工作車床工作(16/24)5.切削螺紋的原理：圓桿固定於夾頂後旋轉主軸，切削任何粗細的螺紋 。工作物迴轉一圈，車刀的移動量是由主軸與導螺間所連結齒輪的齒所定。如在主軸與導螺桿紿與所需之速度，現設P：導螺桿的螺距(mm)p：工作物螺紋的螺距(mm)，A：主軸柱齒輪的齒數，B、B：中間齒輪的齒數，C：導螺桿齒輪的齒數。如工作物為單螺紋切削時，工作物迴轉一圈則車刀應該移動p的距離，又導桿迥轉一圈時車刀應移動導螺桿的螺距，所以工作物的一圈為便車刀移動P距離起見，則導螺桿應該迴轉p/P
18、才可以，也就是工作物欲切削成等於P的螺紋時，工作物轉一圈相對的導螺桿使其迴轉p/P圈，所以主軸柱齒輪齒數A與導螺桿的齒數C有如下的關係： (單式) (複式) 選變換齒輪其計算公式如下： 擬切削螺紁節距 主軸柱齒輪齒數 導桿節距 導(螺)桿上齒輪齒數CAPpC BBAPp85 車床工作車床工作(17/24)車床附帶之變換齒輪數有逢4及8或逢5進級的，20120逢4及逢8者，25125逢5者及127等。圖12 切削螺紋的原理85 車床工作車床工作(18/24)6.螺紋指示器(牙標)之用法 (1)所切螺紋數為導桿之倍數時，則螺紋指示器上任何位置吻合開囗 螺帽(或不需使用螺紋指示器)。 (2)所切螺紋
19、數為偶數時，則螺紋指示器上之任何刻度皆可吻合開囗 螺帽(8個機會)。 (3)所切螺紋數為奇數時，則螺紋指示器上之任何有數字方可吻合開 囗螺帽(4個機會)。 (4)如含有1/2牙，則在1或3刻度方可吻合開囗螺帽(2個機會)。 (5)如含有1/4牙，則同一刻度方可吻合開囗螺帽(1個機會)。85 車床工作車床工作(19/24)圖13 英制螺紋指示器 圖14 公制螺紋指示器 85 車床工作車床工作(20/24) 7.車削螺紋之方法 (1)直進法：若車削平頂形螺紋，車刀進刀距離為0.6495P，若車 削尖頭形螺紋則為0.7578P。 (2)斜進法(29度切削法)：若車削平頂形螺紋車刀進刀距離為0.7 4
20、25P，若車削尖頭形螺紋則為0.8664P。29度 圖15 直進法 圖16 斜進法(29切削法) 85 車床工作車床工作(21/24) 8.螺紋之檢驗 螺紋之檢驗有四種方法：螺紋分厘卡、螺紋樣規、三線測量法、光學比較 儀。 (1)螺紋分厘卡：用於測量螺紋之節徑，其外形和一般內外測分厘卡相同， 唯其砧座和主軸以可換式枕和錐形代替。 (2)螺紋樣規：大量生產上檢驗螺絲，可製造一螺絲樣規，一端通過，一端 不通過。螺紋樣規可同時檢驗節徑、導程、大小徑等。 (3)三線測量法：係利三支尺寸相同精確圓桿以測螺絲之節徑兩根在相鄰的 齒槽內，另一根置於相對之一側，為最精確之方法。三 支鋼線之直徑最理想為 sec
21、 ，式中G：鋼線直徑 P：節距 ：螺紋半角。(4)光學比較儀：利用光源投射於工件於影像上，以其輪廓和所畫 圖上之標準型牙比較，可測知節距、牙深、牙 角。2PG 85 車床工作車床工作(22/24)圖19 三線測量法85 車床工作車床工作(23/24)l六.車槽：車床上車槽時，主軸速度應減僈，同時應加切削劑。l七.車削低槽：需要研磨或車螺絲至肩角之工作，為了不使砂輪或車刀觸及工件之肩部，往往需車低槽，槽寬約3mm，深度略大於牙高0.5mm，槽深0.6495P，P表節距。l八.切斷：車床上切斷時，主軸速度須減僈約1/2，切斷刀應使刀刃部最寬，兩側形成12度側隙角。l九.壓花：係由一組兩個滾輪壓於工
22、件面上，滾輪有菱形紋、直紋，壓花刀有粗、中、細三種紋路，一般配合直徑選用。10mm以下用細滾(紋距約0.50.6mm)，10mm25mm用中滾(紋距0.8mm)，25mm以上用粗滾(紋距約1mm以上)，車床壓花時，其轉速較低，以表面速度4.55公尺每分鐘為最佳。M0.95之壓花符號係代表模數為0.95mm，其紋距為0.95。85 車床工作車床工作(24/24)l十.特種工作 1.車床上繞彈簧 2.車床上磨削 3.大型工件鏜孔圖20 壓花刀及裝置86 車床附件車床附件(1/5) l1.驅動盤：係用來驅動雞心夾頭帶動工作物轉動。l2.雞心夾頭：難雞夾頭，用螺栓固定工作物之一端裝於兩頂心間，由驅動盤
23、帶動旋轉，即兩頂心間工作所用之工具。l3.頂心：頂心係用高碳鋼製作，其尖端部份經過淬火硬化後再研削加工的，最近大多於尖端用高速鋼或超硬合金燒結於上使用，增加頂心強度。因主軸側所裝之頂心稱活頂心，而裝於尾座之頂心稱死頂心，角度皆為60，如為重型工作物之加工時也使用75及90者。l4.夾頭：為夾緊工作物所用，分單動夾頭及連動夾頭。 (1)單動夾頭：其爪一般是四爪較多，各別單獨運動，用以夾定圓形以外形 狀之工作物、又需強力夾緊之重型工作物重切削時以使用單 動夾頭較為理想。l (2)連動夾頭：通常有三個爪，一個爪運動時其他則同時運動，以同長度進 退，適於夾定圓形或六角形的工作物，因夾頭自動求出中 心，
24、非常方便，但是夾緊力較單動夾頭稍弱，而且各爪之運 動而磨耗使得無法得出正確中心，故使用上要稍加留意。 (3)彈簧夾頭：即快速夾頭，用以夾持固定範圍直徑之工件。86 車床附件車床附件(2/5)圖22 單動夾頭 圖23 連動夾頭圖24 彈簧夾頭86 車床附件車床附件(3/5)l5.面盤：又名花盤，其形狀與驅動盤相似，但是此面盤直徑特別大，如圖25所示，有許多放射形之長孔槽，其用途為當夾頭及頂心無法夾定之工作物，可直接或利用角板來固定。圖25 花盤工作86 車床附件車床附件(4/5)l6.扶料架：當工作物過長，因其自身重量而致彎曲，再加上切削力於是產生振動而無法切削，此種情況下就需要使用扶料架，如圖所示二種。圖26為定式(穩定中心架)，固定於床軌上，由三方同支持工作物。圖27為活動式(跟刀架)，是裝於刀具溜座上，一邊支持工作物，一邊隨刀具溜座移動。 圖26 穩定中心架 圖27 跟刀架 86 車床附件車床附件(5/5)l 7.心軸(套軸)：如皮帶輪、齒輪等工件,其直徑大而長度短之外徑車削,不便用夾頭夾持,可使用套軸(Mandrel)固定。圖28 套軸工作第八章第八章 車床工作法車床工作法結束結束
