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车床加工

J.J.RaphaelandJ.A.M.Boulet

刊登于2002年12月5日，2003年5月14日修订

车床主要是为了进行车外圆、车端面和镗孔等项工作而设计的机床。车削很

少在其他种类的机床上进行,而且任何一种其他机床都不能像车床那样方便地进

行车削加工。由于车床还可以用来钻孔和铰孔,车床的多功能性可以使工件在一

次安装中完成几种加工。因此,在生产中使用的各种车床比任何其他种类的机床

都多。

车床的基本部件有:床身、主轴箱组件、尾座组件、溜板组件、丝杠和光杠。

床身是车床的基础件。它通常是由经过充分正火或时效处理的灰铸铁或者球墨铁

制成。它是一个坚固的刚性框架,所有其他基本部件都安装在床身上。通常在床

身上有内外两组平行的导轨。有些制造厂对全部四条导轨都采用导轨尖朝上的三

角形导轨(即山形导轨),而有的制造厂则在一组中或者两组中都采用一个三角

形导轨和一个矩形导轨。导轨要经过精密加工以保证其直线度精度。为了抵抗磨

损和擦伤,大多数现代机床的导轨是经过表面淬硬的,但是在操作时还应该小心,

以避免损伤导轨。导轨上的任何误差,常常意味着整个机床的精度遭到破坏。

主轴箱安装在内侧导轨的固定位置上,一般在床身的左端。它提供动力,并可

使工件在各种速度下回转。它基本上由一个安装在精密轴承中的空心主轴和一系

列变速齿轮(类似于卡车变速箱)所组成。通过变速齿轮,主轴可以在许多种转速

下旋转。大多数车床有8~12种转速,一般按等比级数排列。而且在现代机床上只

需扳动2~4个手柄,就能得到全部转速。一种正在不断增长的趋势是通过电气的

或者机械的装置进行无级变速。

由于机床的精度在很大程度上取决于主轴,因此,主轴的结构尺寸较大,通常

安装在预紧后的重型圆锥滚子轴承或球轴承中。主轴中有一个贯穿全长的通孔,

长棒料可以通过该孔送料。主轴孔的大小是车床的一个重要尺寸,因此当工件必

须通过主轴孔供料时,它确定了能够加工的棒料毛坯的最大尺寸。

尾座组件主要由三部分组成。底板与床身的内侧导轨配合,并可以在导轨上

作纵向移动。底板上有一个可以使整个尾座组件夹紧在任意位置上的装置。尾座

体安装在底板上,可以沿某种类型的键槽在底板上横向移动,使尾座能与主轴箱

中的主轴对正。尾座的第三个组成部分是尾座套筒。它是一个直径通常大约在

51~76mm(2~3英寸)之间的钢制空心圆柱体。通过手轮和螺杆,尾座套筒可以在尾

座体中纵向移入和移出几个英寸。

车床的规格用两个尺寸表示。第一个称为车床的床面上最大加工直径。这是

在车床上能够旋转的工件的最大直径。它大约是两顶尖连线与导轨上最近点之间

距离的两倍。第二个规格尺寸是两顶尖之间的最大距离。车床床面上最大加工直

径表示在车床上能够车削的最大工件直径,而两顶尖之间的最大距离则表示在

两个顶尖之间能够安装的工件的最大长度。

普通车床是生产中最经常使用的车床种类。它们是具有前面所叙的所有那

些部件的重载机床,并且除了小刀架之外,全部刀具的运动都有机动进给。它们的

规格通常是:车床床面上最大加工直径为305~610mm(12~24英寸)；但是,床面

上最大加工直径达到1270mm(50英寸)和两顶尖之间距离达到3658mm的车床也

并不少见。这些车床大部分都有切屑盘和一个安装在内部的冷却液循环系统。

小型的普通车床—车床床面最大加工直径一般不超过330mm(13英寸)——被设

计成台式车床,其床身安装在工作台或柜子上。

虽然普通车床有很多用途,是很有用的机床,但是更换和调整刀具以及测量

工件花费很多时间,所以它们不适合在大量生产中应用。通常,它们的实际加工时

间少于其总加工时间的30%。此外,需要技术熟练的工人来操作普通车床,这种工

人的工资高而且很难雇到。然而,操作工人的大部分时间却花费在简单的重复调

整和观察切屑过程上。因此,为了减少或者完全不雇用这类熟练工人,六角车床,

螺纹加工车床和其他类型的半自动和自动车床已经很好地研制出来,并已经在生

产中得到广泛应用。

先进制造技术中的一个基本的概念是数字控制(NC)。在数控技术出现之前，

所有的机床都是由人工操纵和控制的。在与人工控制的机床有关的很多局限性中,

操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制是产品的质量直接与操作者的

技能有关。数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。