車床

車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的工具機。在車床上還可用鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。

基本介紹

• 中文名：車床
• 外文名：lathe
• 性質：對旋轉的工件進行車削加工的工具機
• 地位：被認為是所有設備的工作“母機”
• 別名：旋床

組成部分

主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中的主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩性直接影響工件的加工質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則工具機的使用價值就會降低。進給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構，調整其變速機構，可得到所需的進給量或螺距，通過光槓或絲槓將運動傳至刀架以進行切削。絲槓與光槓：用以聯接進給箱與溜板箱，並把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲槓是專門用來車削各種螺紋而設定的，在進行工件的其他表面車削時，只用光槓，不用絲槓。同學們要結合溜板箱的內容區分光槓與絲槓的區別。溜板箱：是車床進給運動的操縱箱，內裝有將光槓和絲槓的旋轉運動變成刀架直線運動的機構，通過光槓傳動實現刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲槓帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。刀架：有兩層滑板(中、小滑板)、床鞍與刀架體共同組成。用於安裝車刀並帶動車刀作縱向、橫向或斜向運動。尾架：安裝在床身導軌上，並沿此導軌縱向移動，以調整其工作位置。尾架主要用來安裝後頂尖，以支撐較長工件，也可安裝鑽頭、鉸刀等進行孔加工。床身：是車床帶有精度要求很高的導軌(山形導軌和平導軌)的一個大型基礎部件。用於支撐和連線車床的各個部件，並保證各部件在工作時有準確的相對位置。冷卻裝置：冷卻裝置主要通過冷卻水泵將水箱中的切削液加壓後噴射到切削區域，降低切削溫度，沖走切屑，潤滑加工表面，以提高刀具使用壽命和工件的表面加工質量。

車床發展

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，並手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創製了用絲槓傳動刀架的現代車床，並於1800年採用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨採用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床。1848年，美國又出現回輪車床1873年，美國的斯潘塞製成一台單軸自動車床，不久他又製成三軸自動車床。

腳踏車床

20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。第一次世界大戰後，由於軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程式控制車床。數控技術於60年代開始用於車床，70年代後得到迅速發展。

普通車床

車床類型

普通車床

加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整範圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用於單件、小批生產和修配車間。

轉塔和迴轉車床

具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用於成批生產。

自動車床

按一定程式自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重複加工一批同樣的工件，適用於大批、大量生產。

多刀半自動車床

有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前後或上下，用於加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床

能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環(見仿形工具機)，適用於形狀較複雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型。

立式車床

主軸垂直於水平面，工件裝夾在水平的迴轉工作檯上，刀架在橫樑或立柱上移動。適用於加工較大、較重、難於在普通車床上安裝的工件，分單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床

在車削的同時，刀架周期地作徑嚮往復運動，用於鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附屬檔案，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。

專門化車床

加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。

聯合車床

主要用於車削加工,但附加一些特殊部件和附屬檔案後還可進行鏜、銑、鑽、插、磨等加工，具有"一機多能"的特點，適用於工程車、船舶或移動修理站上的修配工作。

馬鞍車床

馬鞍車床在車頭箱處的左端床身為下沉狀，能夠容納直徑大的零件。車床的外形為兩頭高，中間低，形似馬鞍，所以稱為馬鞍車床。馬鞍車床適合加工徑向尺寸大，軸向尺寸小的零件，適於車削工件外圓、內孔、端面、切槽和公制、英制、模數、經節螺紋，還可進行鑽孔、鏜孔、鉸孔等工藝，特別適於單件、成批生產企業使用。馬鞍車床在馬鞍槽內可加工較大直徑工件。工具機導軌經淬硬並精磨，操作方便可靠。車床具有功率大、轉速高，剛性強、精度高、噪音低等特點。

發展方向

數控技術的套用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和套用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數位化已是現代發展的大趨勢。當前數控車床呈現以下發展趨勢。

1 高速、高精密化

高速、精密是工具機發展永恆的目標。隨著科學技術突飛猛進的發展，機電產品更新換代速度加快，對零件加工的精度和表面質量的要求也愈來愈高。為滿足這個複雜多變市場的需求，當前工具機正向高速切削、乾切削和準乾切削方向發展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功套用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲槓副及帶滾珠保持器的直線導軌副等工具機功能部件的面市，也為工具機向高速、精密發展創造了條件。數控車床採用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環節，大大減少了主傳動的轉動慣量，提高了主軸動態回響速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉時皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。採用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。直線電機驅動速度高，加減速特性好，有優越的回響特性和跟隨精度。用直線電機作伺服驅動，省去了滾珠絲槓這一中間傳動環節，消除了傳動間隙(包括反向間隙)，運動慣量小，系統剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。直線滾動導軌副，由於其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發熱可忽略不計，有非常好的熱穩定性，提高了全程的定位精度和重複定位精度。通過直線電機和直線滾動導軌副的套用，可使工具機的快速移動速度由原來的10～20m/min提高到60～80m/min，甚至高達120m/min。

2 高可靠性

數控工具機的可靠性是數控工具機產品質量的一項關鍵性指標。數控工具機能否發揮其高性能、高精度和高效率，並獲得良好的效益，關鍵取決於其可靠性的高低。

3 數控車床設計CAD化、結構設計模組化

隨著計算機套用的普及及軟體技術的發展，CAD技術得到了廣泛發展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態特性分析、計算、預測及最佳化設計，可以對整機各工作部件進行動態模擬仿真。在模組化的基礎上在設計階段就可以看出產品的三維幾何模型和逼真的色彩。採用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試製周期，降低設計成本，提高市場競爭能力。通過對工具機部件進行模組化設計，不僅能減少重複性勞動，而且可以快速回響市場，縮短產品開發設計周期。

4 功能複合化

功能複合化的目的是進一步提高工具機的生產效率，使用於非加工輔助時間減至最少。通過功能的複合化，可以擴大工具機的使用範圍、提高效率，實現一機多用、一機多能，即一台數控車床既可以實現車削功能，也可以實現銑削加工；或在以銑為主的工具機上也可以實現磨削加工。寶雞工具機廠已經研製成功的CX25Y數控車銑複合中心，該工具機同時具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸和Y軸，可以實現平面銑削和偏孔、槽的加工。該工具機還配置有強動力刀架和副主軸。副主軸採用內藏式電主軸結構，通過數控系統可直接實現主、副主軸轉速同步。該工具機工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。

5 智慧型化、網路化、柔性化和集成化

21世紀的數控裝備將是具有一定智慧型化的系統。智慧型化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智慧型化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連線方面的智慧型化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智慧型化，如智慧型化的自動編程、智慧型化的人機界面等；還有智慧型診斷、智慧型監控等方面的內容，以方便系統的診斷及維修等。網路化數控裝備是近年來工具機發展的一個熱點。數控裝備的網路化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式，如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。數控工具機向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點(數控單機、加工中心和數控複合加工工具機)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立製造島、FA)、體(CIMS、分散式網路集成製造系統)的方向發展，另一方面向注重套用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是製造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國製造業發展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易於聯網和集成為目標，注重加強單元技術的開拓和完善。CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發展。數控工具機及其構成柔性製造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯結，向信息集成方向發展。網路系統向開放、集成和智慧型化方向發展。

拖動特點

從車床加工工藝出發，對中小車床的拖動及控制有如下要求：1.為保證經濟、可靠，主拖動電動機一般選用籠型異步電動機。為滿足調速範圍的要求，一般採用機械變速。2.主軸電動機的啟動、停止應能實現自動控制。一般中小型車床均採用直接啟動，當電動機容量較大時，常用YY-三角形降壓啟動，為實現快速停車，一般採用機械或電氣制動。3.為車削螺紋，要求主軸能正、反轉。小型車床主軸正、反轉悠主拖動電動機正、反轉來實現，當主拖動電動機容量較大時，主軸正、反轉常用電磁摩擦離合器來實現。4.為冷卻車削加工時的刀具與工件，應設有一台冷卻泵。冷卻泵只需單向旋轉，且與主軸電動機有著連鎖關係。5.控制電路應設有必要的安全保護及安全可靠的局部照明。

潤滑保養工作

工具機的潤滑方式及潤滑油脂的選擇是根據工具機的結構、自動化程度、工具機使用的工況及對精密度的要求進行綜合衡量而作出決定的，工具機潤滑在滿足減磨降耗的同時要力求避免溫升和振動。工具機作為複雜而精密的機器，會採用多種多樣的傳動裝置，根據設備的種類、工作環境及所要求的精密度要求對潤滑油品的粘度、油性抗氧化性、抗極壓性能等相關性能都有不同的要求。

潤滑方法要求

1、工具機的潤滑點多而複雜，而且有許多工具機同時潤滑，因而多採用自動潤滑，也稱強制循環潤滑，以節省人力，並保證可靠的潤滑。2、工具機多靠液壓傳動，為簡化潤滑系統，因而許多工具機是液壓與潤滑系統共用的，因而要考慮在保證液壓系統工作正常的同時要滿足各個潤滑點對潤滑的要求。在考慮運行成本的前提下儘可能選用粘度指數高，抗磨性能和抗氧化性能好的潤滑油（脂）。3、單機大型工具機的導軌和主軸承的潤滑，通常採用重力加油（滴油、油芯）潤滑方式。用這種潤滑方式要考慮潤滑油的流動性，以保證潤滑油可以自動流進摩擦副。4、大型工具機有很多齒輪傳動裝置、滑動和滾動軸承。特別是萬能磨床都有很複雜的傳動裝置，因摩擦損失的功率達到30-40%，因此在選用潤滑油時必須考慮到適當的粘度及良好的抗磨潤滑性，力求最大限度的降低摩擦損失以節省動力消耗。5、粗加工工具機大多是間歇式工作，因此會產生衝擊負荷並伴有邊界潤滑，所以要考慮適當的年度、良好的潤滑性能和抗極壓性能。6、精密工具機的對潤滑油的溫升有很嚴格的要求，一般不能超過室溫2-5℃，因此對油品的粘度及潤滑方式及油箱的容量要做周密的計算和設計。7、工具機潤滑系統、液壓系統及各個摩擦副密封不良，會使加工過程中的金屬磨屑、研磨粉粒進如到潤滑系統中，不但可能堵塞油路造成磨損還會加速油品的變質。因此對系統密封的關注是必要的！8、在金屬切削、研磨工具機上為冷卻、潤滑刀具和加工工件，大多使用乳化液以及在磨床上用的三磷酸鈉水溶液都有可能進入到潤滑油，促進油的貶變質和乳化。因此在選擇潤滑油時必須考慮到油品的抗乳化性、耐水、防鏽及防腐蝕性。9、工具機導軌是工具機潤滑的重點和難點，導軌的運動是反覆式的，而且速度及載荷變化很大，容易出現爬行現象，造成加工精度降低甚至導致工具機報廢。所以早選擇潤滑油時要考慮適當的粘度和抗爬性好的潤滑油。

潤滑油的要求

工具機的潤滑包括軸承、齒輪、導軌和頂尖的潤滑；工具機潤滑油脂包括：液壓油、液壓導軌油和潤滑油（脂），不同的工具機種類及工況的不同對潤滑油品的性能有不同的要求：

1. 軸承的潤滑：

1）、滑動軸承的潤滑：滑動軸承是常用的傳動方式，潤滑油不僅要起到潤滑的作用還要起到冷卻的作用，因此需要用潤滑性能良好的低粘度的潤滑油，同時需要具備良好的抗氧化、抗磨性、防鏽性及抗泡沫性。對於精密磨床的磨石主軸所用的精密滑動軸承，因軸承間隙特小（1微米），轉速特別高（30000r/min以上）應使用粘度很小，抗磨油性的粘度為2.0mm2(40℃)的潤滑油.

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2)、滾動軸承的潤滑：滾動軸承在工具機上，由於具有摩擦係數小，並運轉安靜等優點，因而工具機上已大量採用滾動軸承，內徑25mm，轉速30000r/min以下時，可用封入高速脂。超過30000r/min時，則套用強制潤滑或噴霧潤滑。需要注意的是滾動軸承除大型、粗糙的特殊情況，一般不能使用含固體潤滑劑的脂。

二 齒輪的潤滑：

工具機的齒輪的衝擊和振動不大，負荷較小，應而一般不需要使用含極壓添加劑的潤滑油。需要注意的是如何防止主軸箱的熱變形，衝擊負荷較大的衝壓或剪下工具機的齒輪，應使用含抗磨劑的齒輪油，用於循環潤滑或油浴潤滑的齒輪油，除了要考慮抗氧化性，還要顧及抗腐蝕、抗磨、防鏽蝕及抗泡性。根據齒輪的種類選擇合適的齒輪油和合適的粘度。

三 導軌的潤滑：

導軌的負荷及速度變化很大，一般導軌面的負荷為3-8N/cm2,但由於導軌頻繁的進行反覆運動，因此容易產生邊界潤滑，甚至半乾潤滑而導致爬行現象，除了工具機設計和材料潤滑不良是導致爬行的主要原因。為克服爬行現象，除用氟系樹脂導軌貼面等，在改善潤滑方面，主要用含防爬劑的潤滑油，導軌潤滑一般選用粘度32、68、100、150的導軌油，西班牙老鷹導軌油BESLUXLUDER系列（32，46、68，100、150、220）符合ISO6743/4標準，L-HG級別。

四 工具機頂尖是一種特殊的軸承。固定頂尖負荷不大，高速工具機多採用迴轉頂尖，復負荷較大，因此都採用封入潤滑脂來潤滑。

安全問題

車床技術安全操作規程:（1） 工作前按規定潤滑工具機，檢查各手柄是否到位，並開慢車試運轉五分鐘，確認一切正常方能操作。（2）卡盤夾頭要上牢，開機時扳手不能留在卡盤或夾頭上。（3）工件和刀具裝夾要牢固，刀桿不應伸出過長（鏜孔除外）；轉動小刀架要停車，防止刀具碰撞卡盤、工件或劃破手。（4）工件運轉時，操作者不能正對工件站立，身不靠車床，腳不踏油盤。（5）高速切削時，應使用斷屑器和擋護屏。（6）禁止高速反剎車，退車和停車要平穩。（7）清除鐵屑，套用刷子或專用鉤。（8）用銼刀打光工件，必須右手在前，左手在後；用砂布打光工件，要用“手夾”等工具，以防絞傷。（9）一切在用工、量、刃具應放於附近的安全位置，做到整齊有序。（10）車床未停穩，禁止在車頭上取工件或測量工件。（11） 車床工作時，禁止打開或卸下防護裝置。（12） 臨近下班，應清掃和擦拭車床，並將尾座和溜板箱退到床身最右端。

修整步驟

1)修整刀體的底平面，使刀體平直穩定。2)粗磨前面，使前面與刀體底平面平行。3)粗磨主後面，主切削刃與砂輪外圓平行，刀體與砂輪傾斜60 -8。，以形成正確的主后角。4)以刀體左側平面為基準，車床磨刀體左側的副後面，同時保證副偏角和副后角。5)刃磨右側的副後面，兼顧滿足以下要求：①以刀頭中心為對稱軸，保證主切削刃寬度。②保證刀頭長度。③磨出副偏角，並保證副后角。6)精磨前面，刃磨卷屑槽。車床採用帶斜角和較寬的開放式卷屑槽，以形成半徑較大的卷屑，向同一側有序排出。車床同時還應保證需要的前角。7)精磨主後面和過渡刃、切削刃倒角。

操作規程

1、車床開機前，首先檢查油路和轉動部件是否靈活正常，開機時要穿緊身工作服，袖口扣緊，長發要帶防護帽，禁止戴手套，切削工件和磨刀時必須戴眼鏡。2、開機時要觀察設備是否正常，車刀要夾牢固，吃刀深度不能超過設備本身的負荷，刀頭伸出部份不要超出刀體高度的1.5倍，轉動刀架時要把大刀退回到安全的位置，防止車刀碰撞卡盤，上落大工件，床面上要墊木板。用吊車配合裝卸工件時，夾盤未夾緊工件不允許卸下吊具，並且要把吊車的全部控制電源斷開。工件夾緊後車床轉動前，須將吊具卸下。3、使用砂布磨工件時，砂布要用硬木墊，車刀要移到安全位置、刀架面上不準放置工具和零件，劃針盤要放牢。4、車床變換轉速應停止車床轉動後方可以轉換，以免碰傷齒輪，開車時，車刀要慢慢接近工件，以免屑沫崩傷人或損壞工件。5、車床工作時間不能隨意離開工作崗位，禁止玩笑打鬧，有事離開必須停機斷電， 工作時思想要集中，機器運轉中不能測量工件，不能在運轉中的車床附近更換衣報，未能取得上崗證的人員不能單獨操作車床。