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一、二手机床回收的发展历史
十五世纪的机床雏形,由于制造钟表和武器的需要,出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工机床,以及水力驱动的炮筒镗床。1501年左右,意大利人列奥纳多·达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图,其中已有曲柄、飞轮、*和轴承等新机构。中国明朝出版的《天工开物》中也载有磨床的结构,用脚踏的方法使铁盘旋转,加上沙子和水来剖切玉石。
工业革命导致了各种机床的产生和改进。十八世纪的工业革命推动了机床的发展。1774年,英国人威尔金森(全名约翰·威尔金森)发明了较精密的炮筒镗床。次年,他用这台炮筒镗床镗出的汽缸,满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗制更大的汽缸,他又于1775年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床,促进了蒸汽机的发展。从此,机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动。
1797年,英国人莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架,能实现机动进给和车削螺纹,这是机床结构的一次重大变革。莫兹利也因此被称为“英国机床工业之父”。
19世纪,由于纺织、动力、交通运输机械和军火生产的推动,各种类型的机床相继出现。1817年,英国人罗伯茨创制龙门刨床;1818年美国人惠特尼(全名伊莱·惠特尼)制成卧式铣床;1876年,美国制成*外圆磨床;1835和1897年又先后发明滚齿机和插齿机。
工业技术发展的中心,从十九世纪起就悄悄从英国移向美国。在把英国的技术声望夺过去的人中,惠特尼堪称佼佼者。惠特尼聪颖过人,具有远见卓识,他率先研究出了作为大规模生产的可更换部件的系统。至今还很活跃的惠特尼工程公司,早在19世纪四十年代就研制成功了一种转塔式六角车床。这种车床是随着工件制做的复杂化和精细化而问世的,在这种车床中,装有一个绞盘,各种需要的刀具都安装在绞盘上,这样,通过旋转固定工具的转塔,就可以把工具转到所需的位置上。
随着电动机的发明,机床开始先采用电动机集中驱动,后又广泛使用单独电动机驱动。二十世纪初,为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具,相继创制出坐标镗床和螺纹磨床。同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要,又研制出各种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。
1900年进入精密化时期。19世纪末到20世纪初,单一的车床已逐渐演化出了铣床、刨床、磨床、钻床等等,这些主要机床已经基本定型,这样就为20世纪前期的精密机床和生产机械化和半自动化创造了条件。
在20世纪的前20年内,人们主要是围绕铣床、磨床和流水装配线展开的。由于汽车、飞机及其发动机生产的要求,在大批加工形状复杂、高精度及高光洁度的零件时,迫切需要精密的、自动的铣床和磨床。由于多螺旋线刀刃铣刀的问世,基本上解决了单刃铣刀所产生的振动和光洁度不高而使铣床得不到发展的困难,使铣床成为加工复杂零件的重要设备。
被世人誉为“汽车之父”的福特提出:汽车应该是“轻巧的、结实的、可靠的和便宜的”。为了实现这一目标,必须研制高效率的磨床,为此,美国人诺顿于1900年用金刚砂和刚玉石制成直径大而宽的砂轮,以及刚度大而牢固的重型磨床。磨床的发展,使机械制造技术进入了精密化的新阶段。
1920年进入半自动化时期。在1920年以后的30年中,机械制造技术进入了半自动化时期,液压和电气元件在机床和其他机械上逐渐得到了应用。1938年,液压系统和电磁控制不但促进了新型铣床的发明,而且在龙门刨床等机床上也推广使用。30年代以后,行程开关——电磁阀系统几乎用到各种机床的自动控制上了。
1950年进入自动化时期。第二次世界大战以后,由于数控和群控机床和自动线的出现,机床的发展开始进入了自动化时期。数控机床是在电子计算机发明之后,运用数字控制原理,将加工程序、要求和更换刀具的操作数码和文字码作为信息进行存贮,并按其发出的指令控制机床,按既定的要求进行加工的新式机床。
世界第一台数控机床(铣床)诞生(1951年)。数控机床的方案,是美国的帕森斯(全名约翰·帕森斯)在研制检查飞机螺旋桨叶剖面轮廓的板叶加工机时向美国空军提出的。在麻省理工学院的参加和协助下,终于在1949年取得了成功。1951年,他们正式制成了第一台电子管数控机床样机,成功地解决了多品种小批量的复杂零件加工的自动化问题。以后,一方面数控原理从铣床扩展到铣镗床、钻床和车床,另一方面,则从电子管向晶体管、集成电路方向过渡。1958年,美国研制成能自动更换刀具,以进行多工序加工的加工中心。
世界第一条数控生产线诞生于1968年。英国的毛林斯机械公司研制成了第一条数控机床组成的自动线。不久,美国通用电气公司提出了“工厂自动化的先决条件是零件加工过程的数控和生产过程的程控”。于是,到1970年代中期,出现了自动化车间,自动化工厂也已开始建造。1970年至1974年,由于小型计算机广泛应用于机床控制,出现了三次技术突破。第一次是直接数字控制器,使一台小型电子计算机同时控制多台机床,出现了“群控”;第二次是计算机辅助设计,用一支光笔进行设计和修改设计及计算程序;第三次是按加工的实际情况及意外变化反馈并自动改变加工用量和切削速度,出现了自适控制系统的机床。经过100多年的风风雨雨,机床的家族已日渐成熟,真正成了机械领域的“工作母机”。
二、二手机床回收的常见类型
车床
古代滑轮、弓形杆的“弓车床”
早在古埃及时代,人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。起初,人们是用两根立木作为支架,架起要车削的木材,利用树枝的弹力把绳索卷到木材上,靠手拉或脚踏拉动绳子转动木材,并手持刀具而进行切削。
这种古老的方法逐渐演化,发展成了在滑轮上绕二三圈绳子,绳子架在弯成弓形的弹性杆上,来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削,这便是“弓车床”。
中世纪曲轴、飞轮传动的“脚踏车床”
到了中世纪,有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮,再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。16世纪中叶,法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床,可惜的是,这种车床并没有推广使用。
十八世纪诞生了床头箱、卡盘
时间到了18世纪,又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴,可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上,并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱,床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。
英国人莫兹利发明了刀架车床(1797年)
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。
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。
转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架,能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序,适用于成批生产。
自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工,能自动上下料,重复加工一批同样的工件,适用于大批、大量生产。
多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似,但两组刀架分别装在主轴的前后或上下,用于加工盘、环和轴类工件,其生产率比普通车床提高3~5倍。
仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸,自动完成工件的加工循环,适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产,生产率比普通车床高10~15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。
立式车床的主轴垂直于水平面,工件装夹在水平的回转工作台上,刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件,一般分为单柱和双柱两大类。
铲齿车床在车削的同时,刀架周期地作径向往复运动,用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件,由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床,如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。
联合车床主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后,还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工,具有“一机多能”的特点,适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。
三、二手机床回收的衡量指标
机床本身质量的优劣,直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的,但主要是要求工艺性好,系列化、通用化、标准化程度高,结构简单,重量轻,工作可靠,生产率高等。具体指标如下:
1、工艺的可能性
工艺的可能性是指机床适应不同生产要求的能力。通用机床可以完成一定尺寸范围内各种零件多工序加工,工艺的可能性较宽,因而结构相对复杂,适应于单件小批生产。专用机床只能完成一个或几个零件的特定工序,其工艺的可能性较窄,适用于大批量生产,可以提高生产率,保证加工质量,简化机床结构,降低机床成本。
2、精度和表面粗糙度
要保证被加工零件的精度和表面粗糙度,机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。
几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响,因此是评定机床精度的主要指标。
运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度,几何位置的变化量越大,运动精度越低。
传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。
以上三种精度指标都是在空载条件下检测的,为全面反映机床的性能,必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。
机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力,机床的刚度越大,动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关,而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。
机床上出现的振动,可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下,由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下,系统被迫引起的振动为受迫振动。
机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同,因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移,这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差*可占全部误差的70%。
对于机床的动态精度,尚无统一标准,主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。
3、系列化等程度
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。
4、机床的寿命
机床结构的可靠性和耐磨性是衡量机床寿命的主要指标。
四、二手机床回收的运动传动
机床运动
根据在切削过程中所起的作用来区分,切削运动分为主运动和进给运动。
主运动:是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。
进给运动:是使工件的多余材料不断被去除的工作运动。
切削过程中主运动只有一个,进给运动可以多于一个。主运动和进给运动可由刀具或工件分别完成,也可由刀具单独完成。机床的运动除了切削运动外,还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。
机床传动
机床的传动机构指的是传递运动和动力的机构,简称为机床的传动。
机床的传动方式按传动机构的特点分为机械传动、液压传动、电力传动、气压传动以及以上几种传动方式的联合传动等。按传动速度调节变化特点将传动分为有级传动和无级传动。
传动系统
传动系统也叫传动链,他有首末两个端件。首端件又叫主动件,末端件又叫从动件。每一条传动系统从首端件到末端件都是按一定传动规律组成,这就是传动比,以此来保证机床的性能。一般的机床传动系统按其所担负运动的性质可分为主运动传递系统,进给运动传递系统和快速空行程传动系统三种。对传动系统图一般了解即可。
五、二手机床回收的机床分类
1、普通机床:包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等;
2、精密机床:包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床;
3、高精度机床:包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等;
4、数控机床:数控机床是数字控制机床的简称;
5、按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床;
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。
专用机床中有一种以标准的通用部件为基础,配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床,称为组合机床。
对一种或几种零件的加工,按工序先后安排一系列机床,并配以自动上下料装置和机床与机床间的工件自动传递装置,这样组成的一列机床群称为切削加工自动生产线。
柔性制造系统是由一组数字控制机床和其他自动化工艺装备组成的,用电子计算机控制,可自动地加工有不同工序的工件,能适应多品种生产。
六、二手机床回收的机床组成
各类机床通常由下列基本部分组成:支承部件,用于安装和支承其他部件和工件,承受其重量和切削力,如床身和立柱等;变速机构,用于改变主运动的速度;进给机构,用于改变进给量;主轴箱用以安装机床主轴;刀架、刀库;控制和操纵系统;润滑系统;冷却系统。
机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置,以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。
七、二手机床回收的切削加工
机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的,其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。
表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动,它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动,它可以是工件的旋转运动(如车削)、直线运动(如在龙门刨床上刨削),也可以是刀具的旋转运动(如铣削和钻削)或直线运动(如插削和拉削);进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动,使切削得以继续进行的运动,如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等;切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动,其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料,如车削外圆时小刀架的横向切入运动。
辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料,启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。
评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时间和辅助时间,以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性,如静态几何精度和刚度;而另一方面与机床的动态特性,如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。