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機 床摘要：車床用于旋轉工件并從生成所需加工表面的所需方向進給切削刀具。最常見的車床形式是以圖解方式顯示的六角車床，它由一個支撐床頭箱、拖板和六角刀架的水平床身組成。工件夾在卡盤或夾頭中，或者安裝在機床主軸端部的花盤上。關鍵字：機床 車床機床基礎許多情況下，初步進行成型加工出來的工件必須在尺寸和表面光潔度方面進一步精整，以滿足它們的設計技術要求。為了滿足精密的公差，需要從工件上去掉小量材料。通常機床就是用于這種加工的設備。在美國，材料切削業(yè)是一個很大的企業(yè)——費用每年超過 36×109 美元，包括材料，勞動力，管理費，機床裝運費等所花的費用。由于 60％機械和工業(yè)工程以及技術等級評定工作都跟機械加工工業(yè)有某些關系，或者通過買賣、設計或者機器車間中操作或在有關工業(yè)企業(yè)中加工，因此，對于工程專業(yè)學生來說，在他的學習計劃中集中一段時間去學習研究材料切削和機床，那是個好方法。機床通過切削工具去使工件成型以達到所需的尺寸提供了手段。機床通過其基礎構件的功能作用，以控制相互關系方式支持、夾緊工具和工件，現(xiàn)將基本部件列舉如下：a）床身，構架即機架。這是一個主要部件，該部件為主軸、拖板箱等提供一個基礎和連接中介，在負載作用下，它必須使變形和振動保持最小。b）拖板箱和導軌。機床部件（如拖板箱）的移動，通常是在精確的導軌面約束下靠直線運動來實現(xiàn)。c）主軸和軸承。角位移是圍繞一個旋轉軸線發(fā)生的，該軸線的位置必須在機床中極端精確的限度內(nèi)保持恒定，而且是靠精密的主軸和軸承來提供保證。d）動力裝置。電動機是為機床所普遍采用的動力裝置。通過對各個電機的合適定位，使皮帶和齒輪傳動裝置減少到最少。e）傳動連桿機構。連桿機構是個通用術語，用來代表機械、液壓、氣動或電動機構的，這些機構與確定的角位移和線性位移相關聯(lián)。加工工藝有兩個主要組成部分：a）粗加工工藝。粗加工，金屬切除率高，因而往往切削力也大，但所要求的尺寸精度低。b）精加工工藝。精加工，金屬切除率低，因而往往切削力也小，但所要求的尺寸精度和表面光潔度高。由此可見，靜載荷和動載荷，例如由不平衡的砂輪引起的動載荷，在精加工中比粗加工中有著更為重要的意義。任何加工過程所獲得的精度通常將受到由于力的作用引起發(fā)生的變形量的影響。機床座架一般是用鑄鐵制造的，然而有些也可能用鑄鋼或中碳鋼來制造。選用鑄鐵是因為它便宜，剛性好，受壓強度高，并且有減弱機床操作中產(chǎn)生的振動的能力。為了避免床身鑄件碩大斷面，精心地設計筋條構架以便提供最大的抗彎曲和抗扭轉應力的能力。筋條的兩種基本類型是：箱型結構和片狀斜支撐式。箱型結構便于生產(chǎn)，箱壁上有孔口便于使型芯定位和取出。片狀斜支撐筋條有較大的抗扭剛度亦能使截面上的碎屑掉落。它常常用于車床床身。機床的拖板箱和導軌是支撐和引導彼此相對運動的零部件，通常是改變刀具相對于工件的位置。運動一般以直線運動的方式，但也有時是轉動，例如對應于工件的螺紋上的螺旋角方向而使萬能螺紋磨床上的砂輪頭轉動一個角度。拖板箱構件的基本的幾何結構形狀是平的、V 型槽形、燕尾槽形和圓柱形的。這些構件可根據(jù)用途，以各種方法分別使用或結合使用。導軌的特性如下：（a）運動精確。于此拖板是要按直線移動的，這直線必定是由兩個相互垂直的平面形成而且拖板必定不存在轉動。機床導軌的直線度公差是每米0～0.02 毫米，在水平面上這個公差可以進行處理，以使得到凸形表面，這樣就抵消導軌下凹的作用。（b）調整手段。為了便于裝配、維護精度和在發(fā)生磨損后便于限制移動構件之間的“竄動” ，有時在拖板內(nèi)裝入扁條，這扁條被叫做“鋃條” 。通常該鋃條用穿過長孔的沉頭螺釘支住，而用平頭螺釘調整好后用鎖緊螺母上緊。（c）潤滑。導軌可用以下兩種裝置進行潤滑：1）間歇潤滑，通過潤滑脂嘴或油嘴進行。這是一種適于運動速度低而不頻繁場合的方法。2）連續(xù)潤滑，例如通過計量閥和管道將潤滑油泵送到潤滑點。用這種方法引入兩表面間的油膜必定是很薄的，目的是避免使拖板“浮起” 。如果滑移表面似鏡面平滑，油就會被擠出而導致表面粘貼。因而在實踐上，拖板滑移表面是用凹面砂輪的刃進行磨削或進行刮研。兩種工藝都可產(chǎn)生微小的表面凹痕，它就成為存油凹陷，相配合的零件就不會處因“浮起”而發(fā)生分離，這樣使拖板確定保持接觸導軌。（d）防護。為了維護導軌處于良好狀態(tài)，以下條件必須滿足：1）必須防止外面物質，如碎屑進入。具有某一形狀的導軌那是所期望的。在這種場合，是不可能進入雜物的，例如是倒 V 形的導軌時，那就不可能保存碎屑雜物在導軌上。2）必須保存潤滑油。在垂直或傾斜的導軌面上使用的油要有粘性，那很重要。為了這種使用目的已經(jīng)專門研制出多種有用的潤滑油。油的粘性也要保護，以免被切削液沖毀。3）必須用防護罩來防止意外的損壞。車床一臺機床實現(xiàn)三個主要功能：（1）牢固地支持工件或者刀架和刀具；（2）在工件和刀具之間提供相對運動；（3）提供一定的走刀和切削速度范圍。以去除切屑形式來加工金屬的機床一般被分為四大類：使用單點刀具切削的機床；使用多點刀具切削的機床；使用隨機點刀具切削的機床（磨削）和考慮用于特殊場合的機床。本質上，使用單點刀具切削的機床包括：（1）普通車床；（2）塔式車床；（3）仿形車床；（4）單軸自動車床；（5）多軸自動車床；（6）牛頭刨床和龍門刨床；（7）鏜床。使用多點刀具切削的機床包括：（1）鉆床；（2）銑床；（3）拉床；（4）鋸床；（5）齒輪切割機床。使用隨機點刀具切削的機床包括：（1）外圓磨床；（2）無心磨床；（3）平面磨床。用特殊的方法進行金屬切削的機床包括：（1）化學蝕刻銑削機床；（2）電火花加工機床；（3）超聲波加工機床。車床是借助于轉動的工件對著刀具來切去金屬材料，以產(chǎn)生外圓柱面或內(nèi)圓柱面或錐形表面的。它借助端面切削也普遍用于加工平面。在端面切削加工中，工件旋轉，而刀具作垂直于回轉軸線方向移動。普通車床是基本的旋削機床，從這點出發(fā)，已經(jīng)研制出其他旋削機床。驅動電機裝在床身基礎上并通過齒輪、皮帶相結合來驅動主軸，以提供每分鐘 25到 1500 轉的轉速。主軸是一根堅固的空心軸，裝在重型軸承之間，其前端用來安裝驅動盤（花盤） ，以便把確定的運動傳到工件。該驅動盤可借助螺紋、凸輪鎖緊機構或借助一個螺紋墊圈和鍵固定在主軸上。車床的床身是鑄鐵件，它提供精確的磨削的滑動表面（導軌） ，其上放有拖板。該車床拖板是 H 型的鑄件，而刀具就安裝在拖板上的刀架上。溜板箱裝在拖板前面，并裝有移動刀具的齒輪機構，而拖板順著導軌或橫過導軌以提供所希望的刀具的運動。拖板上面的小刀架能使刀夾回轉所要求的任意角度。為使刀具作線性運動，在小刀架上裝有手輪和絲桿。以手輪和使小刀架垂直于車床導軌移動的絲桿來提供橫向進給。溜板箱中的齒輪系可為拖板沿著導軌和橫跨導軌提供動力進給。進給箱齒輪將運動傳給拖板并控制刀具相對于工件的運動速度。典型的車床進給范圍是主軸每轉從 0.002 到 0.160 英寸，大約有 50 級轉速。由于進給箱的移動運動是由主軸齒輪驅動的，因此進給量直接與主軸速度有關。進給箱齒輪傳動機構也用于加工螺紋并能加工每英寸 4 到 224 扣螺紋。進給箱和車床溜板箱之間的連結軸是光桿和絲桿。許多車床制造商把這兩桿結合成一桿，實際上那就以精確的開支減少機器的費用。進給桿（光桿）用于提供刀具的運動，它對于精確的工件和好的表面光潔度是很重要的。螺紋導桿（絲桿）用于提供精確的（螺紋）導程，這對于螺紋切削是必需的。光桿是通過摩擦離合器來驅動的，那樣在刀具切削超載情況下能夠打滑保護。這一安全裝置不能裝在絲桿上，因為螺紋加工是不允許打滑的。由于螺紋全深很難一次走刀加工完成，因此裝設一螺紋指示盤作為下幾次走刀加工時重新對刀用。車床裝有尾座，它具有一精確的軸，該軸有一錐孔，以便安裝鉆頭、鉆夾、鉸刀和車床頂針。尾座可以沿著車床導軌移動以適應工件的不同長度以及加工錐體或錐形表面。轉塔車床基本上是具有某種附加特性的普通車床，提供作為半自動加工和減少人工操作誤差的機會。轉塔車床的拖板設有 T 形槽以便在車床導軌兩端安裝夾刀裝置，當轉塔轉入到合適位置時，要正確地裝設刀具以便進行切削。拖板也裝設有自動停機裝置以便控制刀具行程和提供良好的切削的再生產(chǎn)。轉塔車床的尾座是六角形結構，在六角頭中可以裝六把刀具。雖然裝刀和加工準備要花大量時間，但轉塔車床一次裝刀以后無需熟練工人就可以連續(xù)地重復地操作加工，直到刀具變鈍并需更換為止。這樣轉塔車床僅就生產(chǎn)工作在經(jīng)濟上是可行的、合理的，于此，根據(jù)所制造零件的數(shù)量，為加工準備需要花一定數(shù)量的時間那是合理的，無可非議的。跟蹤、重復加工車床裝有一個重復裝置以自動控制單點刀具縱向和橫向的進給運動并可以一次或兩次走刀就生產(chǎn)出所需形狀和尺寸的光潔零件。單軸自動車床使用一個立式轉塔和兩個橫向溜板。工件通過機床主軸孔被送入卡盤，而刀具是靠凸輪來自動操作控制。多軸自動車床裝有四、五、六或八根主軸，在每根主軸中裝一個工件。各主軸圍繞著一根中心軸來轉換位置。以主刀具溜板去接近各主軸。每根軸位上都裝有一側向可以獨立操作的刀具滑板。由于各刀具滑板都是靠凸輪操作的，因此加工準備可能花幾天時間，因而至少需要 5000 件的批量生產(chǎn)，它的使用才是合理的。這種機床的主要優(yōu)點就是所有的刀具同時工作，因而一個工人可以看管幾部機床。對于相對簡單的零件而言，多軸自動車床可以以每五秒鐘一件的速度生產(chǎn)加工出成品來。