机床结构及工艺

 普通车床的尺寸、床身及尾架

　　尺寸（主要规格）
　　车床的尺寸（主要规格）根据回转直径和床身长度而定,所谓回转直径就是指主轴活顶尖到床身顶部距离的二倍，或在车床导轨上能进行车削的最大直径。例如一台10英寸的车床，在导轨上能车削10英寸直径的工件，但这并不是指床鞍横进给刀架所能加工的直径。有时用两个数字来表示回转直径。例如：17-12，即表示床身的回转直径为17英寸，而横刀架上的回转直径为12英寸。
　　床身的长度包括安装其上的主轴箱部分，以及顶尖距。典型的床身尺寸是三英尺，加上顶尖距28英寸。车床床身可设计成对每种回转直径有许多不同的长度。
　　床身的回转能力和顶尖距至少应比可能需加工的任何工件所需的大10%。车床有多种不同的设计和型号．回转直径范围从9英寸到53英寸．它们一般分为小，中、重三类。
　　床身
　　床身是车床的基座，是一大刚性整体铸件。它是车床的“脊骨”，可用来安装或支撑所有的其它部件。位于床身顶部的是导轨。一般较贵的车床由V型和平导轨组合而成，而较便宜的车床只有平导轨。导轨的结构随制造不同而异。有些制造商采用需要时可更换的淬火钢导轨，而其它一些制造商则采用与床身一体的火焰淬火导轨．
　　尾架
　　尾架可沿床身导轨移动并在位置上夹紧。它由两个铸件即主要部件组成。下部件直接靠在导轨上，上部件靠在下部件上，调节螺钉将两部件连在一起。上部件可前后转动以调整尾架进行锥度车削，或重新调整尾架中心进行直线车削。转动尾架手轮时，尾架套筒即滑体可在上部件内外移动。尾架套筒有一个可装顶尖或其它刀具（如钻头和铰刀）的锥孔。只有和尾架套筒具有相同锥度的刀具才能装在套筒孔内。要从套筒内卸下刀具．只要倒退手轮就可使套筒退回上部件内。可移动套筒的螺杆端松开锥柄，这样就可卸下刀具。
　　必须小心避免使用不适配的锥体。若出现锥体不适配时，就不能使用手轮螺杆来卸下刀具。要既不损坏心轴又可卸下刀具，可使用下面两种方法之一：
　　倒退尾架手轮时须合心。若用很大的力退到螺杆末端就会轧住，这样就会使内部螺纹变形甚至损坏。螺杆卡住时一般不能用手向前移动手轮。发生这种情况时，防止进一步损坏的最好办法是在手轮上放一个大活扳手，向前移动手轮。决不能用锤子敲手轮的手柄。
普通车床的主轴箱
　　主轴箱组件紧固在车床左端。它由主轴箱主轴组成，经齿轮或齿轮组和皮带轮使主轴旋转。主轴装有可装夹并转动工件的附件。主轴有多级转速。主轴箱由3-5个支座支承。由于车床上工件的加工精度取决于夹持工件的主轴旋转轴的精度，故必须十分仔细地制造和安装主轴及其所有附件。
　　主轴本身有一通孔，这个孔的前端是一锥孔，可用来安装带锥柄的刀具。安装主轴箱活顶尖时，用一锥套配入主轴锥孔内。主轴箱顶尖可随工件旋转．故称活顶尖。它是一个带尖端的锥金属件。工件旋转时可用来支承工件，所有车床顶尖均为60度角。
　　在主轴上安装附件，常使用三种通用的主轴头：
　　1.螺纹主轴头
　　车床上最常用的是螺纹主轴头。将安装的附件拧到主轴上，直到与主轴法兰盘紧密相配。螺纹主轴头的主要缺点是不能进行反向车削，因有些附件（例如卡盘）反向时会松开。
　　2．凸轮锁紧主轴头
　　凸轮锁紧主轴头有一个非常短的锥体，它可以配入花盘或卡盘背面的锥槽内。从花盘或卡盘背面伸出许多凸轮锁紧短轴，这些短轴可配入主轴头的孔内。转动这些凸轮就可将它们锁紧在规定位置。
　　3．长锥键传动主轴头
　　它有一个很长的锥体。锥体带附加键和一内螺纹套爪。花盘或卡盘必须与其锥度相同并带有外螺纹键槽。这种正向锁紧型主轴在中型车床中最普遍。它允许主轴在正向或反向旋转时均能切削。
　　驱动主轴的动力由一电动机供给，从电动机将动力传递给主轴有四种常用的方法： #p#分页标题#e#
　　1.平皮带传动
　　在大多数皮带传动的车床中，直接驱动动力通过皮带传递给附在主轴的塔轮上。把皮带移动到塔轮的不同位置，就可改变主轴速度。为获得较低速和较大动力，可使用背轮。
　　2．三角皮带传动
　　每个皮带轮的圆周上都开有一个V型槽。三角皮带将精确地嵌人槽内。三角皮带不能碰到皮带轮的底部。这种传动方式也有一个与平皮带传动相似的背轮装置。
　　3．无级变速传动
　　这种装置不用停车就可以改变主动轮和从动轮间的速度。实际上只有在机床运行时才需变速。无级变速传动的传动皮带轮由二个V型侧面的半轮组成。皮带轮的一侧可以是打开的，即与另一侧脱开。在脱开时．皮带就向里移动到较小直径，使从动轮产生较低速度。当皮带轮两侧合在起时，就迫使皮带向外移动到较大直径，使从动轮速度增大。可以用手动或液压进行变速。采用液压方式时，床头箱顶部的控制盘可使液压系统精确动作。电动机停止时，不要转此控制盘。直接传动的转速范围为300-1600转／分。为获得较低转速，必须先停车，转动背轮摇手。低速范围为43-230转／分。
　　4．齿轮传动变速箱
　　这种床头箱包括齿轮和变速机构，可获得许多不同的转速。操作者可使用附在床头箱上的速度分度盘来选择所需的速度。移动两个或三个手柄或摇手就可调节速度。普通车床的床鞍、进给和车螺纹机构.
　　床鞍
　　床鞍用来控制和支承切削刀具，它由五个主要部件组成。
　　1．鞍座
　　是一个装在床身上方并沿导轨滑动的H形铸件。鞍座上的床鞍锁紧螺钉将床鞍锁紧到床身上以便进行车端面和切断。
　　2．溜板箱
　　固定在鞍座上，并悬挂在床身的前面。它包括齿轮、离合器及手动和自动进给床鞍用的手柄。溜扳箱上有一个小齿轮。而小齿轮又与床身前下面的齿条相啮合，可用手转动溜扳箱手轮，可使床鞍纵向移动。溜板箱包括自动进给用的摩擦离合器和开合螺母,开合螺母停靠在丝杠螺纹的上方，仅在车螺纹时使用。
　　3．横刀架
　　装在鞍座上。鞍座横向加工为燕尾型导轨，即支承导轨．能精确地与车床本身的中心线垂直。横刀架也有与鞍座燕尾相配的燕尾导轨。转动横拖板手柄可使刀架横向移动。
　　4．复合刀架（转盘）
　　装在横刀架上面，可旋转360度，并在任意位置上夹紧。复合刀架（转盘）底部对半圈即180度进行分度。转盘上也有一燕尾导轨。可用一短丝杠移动上面部分，横刀架和复合刀架（转盘）丝杠均配有分度值为l/1000英寸的刻度环，用于车削工件至接近最终尺寸时和车螺纹时作精密调整。
　　5．小刀架
　　配有刻度环和摇柄。可在复合刀架（转盘）顶部的T型槽内滑动。可用来夹紧和定位刀夹。

进给和车螺纹机构
　　进给及车螺纹机构由进给箱、丝杠、光杠和溜板箱内的齿轮和离合器组成。进给箱直接位于主轴箱组件下方。经齿轮将主轴左端的动力传递给进给箱。进给箱包括许多不同尺寸的齿轮，可提供下面两种变换：（1）改变进给量；（2）改变车螺纹时主轴箱主轴转速与床鞍行程间之比。
　　通常必须移动两到三个手柄才可能获得精确的进给量和正确的螺纹数／英寸。齿轮箱前面附有一指示图，指明获得所需进给量或螺纹数／英寸的手柄位置。丝杠和光杠把动力传递给床鞍以进行自动进给和螺纹切削。在小型车床上只使用一个光杠，而在大型车床上才有两个单独的杠。
　　床鞍的纵横向运动均可有机动进给。纵向进给方向由床头箱上的反向手柄控制，使用不同的控制手柄就可以用不同方式获得机动进给。
　　（1）在较早的车床上，纵向进给时将溜板箱上的进给变换手柄移到上面位置．然后将自动进给摇手转向右面就可移动床鞍。
　　为了获得横向自动进给，将进给变换手柄移到下面位置，并将同一自动进给摇手转向右边就可。横进给方向由床头箱上的反向手柄控制。 #p#分页标题#e#
　　（2）第二类车床有一进给选择手柄．移向上面为纵向进给，向下为横向进给。然后，移动一离合器就可实现机动进给。
　　（3）第三类车床有一个纵向机动进给手柄（或离合器）和个单独的横进给手柄（或离合器）。
　　（4）大型车床采用其他控制方式，所有车床均有一个位于主轴箱主轴附近的丝杠／光杠反向手柄。
　　车螺纹时，将进给变换手柄放在中间位置．即机动进给手柄与离合器均脱开。只有在这个位置上，开合螺母才动作。它是一个纵向的开合螺母。移动溜板箱上开合螺母手柄时，开合螺母闭合使床鞍主轴每转动一固定距离。左右移动的方向由进给反向手柄控制。车右旋螺纹时，床鞍必须从右向左移动，即向主轴箱方向移动车左旋螺纹时，床鞍必须从左向右移动，即向尾架方向移动。只有在车螺纹时才使用开合螺母。
车床工件夹紧附件和粗车
　　车床工件夹紧附件
　　通过使用各种不同的工件夹紧附件，就可大大增加车床加工工件的种类和范围。常用的普通附件有三爪通用卡盘、四爪单动卡盘、套爪卡盘、花盘、跟刀架、中心架等，大部分的工件夹具将在后面章节阐述。
　　车削顶尖装夹的工件时，在主轴箱主轴孔内插人一异径套筒和活顶尖，拨盘装在主轴螺纹头上。它有一些槽，用来和车床卡爪尾部相配并驱动固定在工件上的车床卡爪。工件也可夹紧和紧固到花盘上，花盘的直径比拨盘大得多，故有更多的槽。
　　粗车
　　（1）在工件上固定一车床卡爪，把卡爪夹在可保证转动的工件尾部端附近。要保证当工件在两顶尖间定位时。卡爪尾部应在拨盘槽内。
　　（2）将工件放在车床上，确保尾架套筒可全部伸出。移动尾架到使顶尖距比工件长度约长2英寸的地方，将尾架夹紧在床身上。
　　（3）把工件的卡爪端放在活顶尖上，尾架中心孔内加些润滑油（白铅粉和油）。
　　（4）转动尾架手轮使死顶尖牢牢装人中心孔内，不能太紧也不能太松。否则，工件转动时卡爪会发出响声。前后移动卡爪尾部，使尾架顶尖合适。
　　（5）把磨出切削刃的刀具插人并夹紧在刀夹内。
　　（6）把刀夹放在小刀架上，并作以下检查：刀夹一定不要伸出小刀架太长小刀架应在复合刀架（转盘）T型槽的左端；刀尖面应设置在车床中心高上。
　　有些车工根据实践经验将刀具设置得稍高于中心线，但这必须要将刀具磨好。对－般操作人员来说，建议刀尖要磨到给定的角度，并将刀具精确设置在中心线上。对车削如软铝等某些材料，若刀磨得合适。则可将刀具设置得稍高于中心线。
　　确保刀尖在中心线上的几种方法：用活顶尖为基础来调整此点；测量导轨到床头箱顶尖的距离并以此来调整刀尖；在尾架心轴或滑体上划一中心线，作为设置刀具的导向线。
　　（7）转动刀夹使切削刃稍转向尾架端，若刀具设置在错误位置，刀具滑动后所发生的情况。
　　（8）检查床鞍能否使车床卡爪不碰撞复合刀架而又可移动所需距离。床鞍应能移动比工件一半长度稍长一点的距离。
　　（9）接通电源，并合上离合器。
　　（10）左手放在床鞍手轮上.，右手放在横进给手柄上，移动床鞍到工件尾架端，往里横进给到开始形成切屑石
　　（11）试切1/4英寸宽。一定深度对工件进行调整。
　　（12）停车，并使用卡尺检验直径。若工件余量大。则可进行第二或第三次粗车。
　　（13）接通电源，按下纵向机动进给开关，检查切削情况。铁屑应小片断落。若为长铁屑，则是很危险的，它会绕住工件。若用手移去的话，则切屑刃会割破手。
　　（14）应没有颤振。颤振是由刀具与工件跳动而产生的振动。这种振动会使工件表面形成凹凸不平。颤振通常由下面四种原因引起即刀具太钝或磨得不正确；工件或刀具刚性差；刀具或夹具外伸太长；车床上有松动部件。
　　（15）进行一次长度比工件一半长一点的切削。观察切削情况，不时注意尾架的死顶尖，不能因过热而损坏尾架死顶尖。切削超过中点时应松开纵向机动进给，并退出横进给。 #p#分页标题#e#
　　（16）重新将床鞍移到始位置。
　　（17）必要时可进行第二次或第三次切削，用卡尺测得正确尺寸。注意每次测量工件前必须先停机。
　　（18）从机床上卸下工件，将车床卡爪放在已加工端，润滑死顶尖孔，并将工件放回车床。
　　（19）对另一半进行粗车
　　（20）有些车工在松开纵向机动进给手柄后。先不退出横进给而是停机，然后。卸下工件，将床鞍退回到起始位置，将车床卡爪反向，这样，不改变横进给就可进行另一端加工。若使用这种方法，并进行重切削的话，则应减小进给量，以避免刀具过载。
铣床、刨床和磨床
　　铁床
　　铣床是一种铣刀旋转，工件相对铣刀作进给运动的金属切削机床。铣刀安装在刀杆上．用垫圈或套进行定位。刀杆一端固定在主轴上，另一端在位于刀杆座的轴承中旋转。
　　铣床的主要部件是：
　　（1） 起动手柄（2） 主轴（3） 床身（4） 升降台（5）升降丝杠（6） 工作台（7） 分度头（8） 变速手柄（9） 进给手柄（10） 工作台移动手柄（11） 分度头座（12）刀杆座
　　铣床的主轴由电动机经装在床身上的一系列齿轮驱动。普通铣床的工作台只能垂直于主轴运动．而万能铣床有一个可在横滑台上旋转的工作台以铣削齿轮的齿、螺旋齿和螺旋槽。
　　刨床
　　这类机床一般用来加工通常由刀具对工件进行切削加工的平面．其主运动为往复运动，而进给运动方向与主运动方向垂直。
　　牛头刨床的刀具和刀架装在滑枕上，向前进时对工件进行切削加工。带T型槽的可调工作台可用来夹持工件，也可用作台虎钳和其它夹具来夹持工件。牛头刨床有一个驱动滑枕用的摆杆和调节行程长度的机构，滑枕可用来支承刀架。刀架上带有一向下进给的机构，能左右偏转以进行角度切削加工，一般均为手动进给。牛头刨床的工作台为一个顶部和侧面均开有T型槽的箱体以便装夹工件。横梁用螺栓直接紧固到牛头刨床的机座或床身上。自动进给或机动进给通过与棘轮相啮合的棘爪来实现。
　　龙门刨床的主要部件有床身、可前后移动的工作台、立柱、在立柱上可上下移动的横梁以及紧固在横梁上的刀架。
　　磨床
　　磨床是一种使用砂轮来精确而有效地进行圆柱、圆锥或平面磨削以达到形状、尺寸和光洁度要求的机床。通过工件相对旋转的砂轮进给或使旋转的砂轮相对工件进给来实现金属切削加工。磨床有多种类型。常用的磨床有工具磨床、平面磨床、无心磨床、外圆磨床和内圆磨床等。
　　普通外圆磨床的主要部件有：
　　（1）床身普通外圆磨床的主要铸件是放在一地面上的床身。
　　（2）工作台装在床身顶面前部导轨上的可往复移动工作台手动或机动进给，使工件相对砂轮面作纵向进给。
　　（3）头架和尾架由电动机驱动的头架和尾架分别装在可偏转的工作台的左右侧以便在顶尖间夹持工件。磨床头架的顶尖也是死顶尖，即两个均为死顶尖，这样可保证被磨削工件的轴线与其外圆的同轴度。
　　（4）磨头带有砂轮及其驱动电机的磨头装在床身顶面后部的滑座上，磨头可手动或机动相对工作台导轨作垂直移动，从而使砂轮对工件作进给运动。
机床试验、精度检验及保养
　　机床试验和精度检验
　　每台机床在制造和检修后应达到技术规格要求。按照常规，机床验收试验应包括：
　　空运转试验：机床运动检验，检验证数据的验证；
　　载荷试验和产量试验（对专用机床而言；）
　　几何精度及被加工工件表面粗糙度的精度检验；
　　机床刚度试验；
　　切削时机床防振性能试验。
　　机床的这些试验应按上述顺序进行。被加工工件的精度及其表面粗糙度检验可在机床载荷试验同时或在几何精度检验前进行。
　　精度检验包括机床几何精度、已加工工件精度及其表面粗糙度的检验。机床几何精度试验包括：检验导轨的平直度：工作台的平面度；立柱和底板对垂直面和水平面的偏差：主轴定位精度及旋转精度；轴及表面相对位置的平行度和垂直度：丝杠和回转装置的误差等。对某具体型号机床均应根据GOST进行检验． #p#分页标题#e#
　　单是几何精度试验不足以判别机床的性能。因为这种试验不能测出机床元件刚性、制造和装配质量的变化，特别是机床一夹具一刀具一工件系统刚性对加工精度的影响．因而国家标准强制性规定了包括对加工工件样件精度、表面粗糙度检验等机床精度检验标准。这些试验应在机床最初空运转或负载试验后，机床主要部件有一稳定工作温度后进行。对各类机床工件样件种类、材料及加工特性均制定了相应的标准。
机床的保养
　　按照计划保养系统（即PMS）对机床进行保养。这系统可对设备的维修、检查及检修进行综合测量，从而可防止设备的磨损，有助于设备的正常运行。
　　实施PMS的方法
　　（1）检查后检修这种方法实际上是定期检查而不是定期检修。两次检查间的间隔时间由易损件的最短寿命而定。若检查后认为不必要进行检修，则机床连续工作直到下次检查时再检修。这种方法可防止设备的突发故障。
　　（2）定期检修包括在达到规定运行时间后所进行的检修。
　　（3）标准化检修指的是在计划规定的间隔时间内设备所必要的检修（对每种类型的设备均是标准的）。
　　PMS内容
　　（1）日常维修对每天正常运行的机床进行小检修。必要时，可对机床的单个装置及部件进行调整。
　　（2）定期检查按预定计划进行。涉及外观检查、清洗及精度检验。
　　（3）定期检查还包括局部拆装后的外观检查，所有机构在操作中的检查和调整，紧固件的检修或更换，对整台机床或单个部件的状况及磨损情况的鉴定，并将检查结果记在机床机构状况报告单上．依据报告单决定下次检修的日期。机床的精度检验按认可的标准进行。
　　（4）预定检修分为小修、中修、大修三类。日常检修指机床不全拆卸就可检修或更换单个元件或装置。中修包括日常检修时的所有元件、主要部件相对位置的修复及对基本元件的局部检修。大修指的是所有基本元件全套更换或检修，主要部件位置的全面修复及机床修复后达到所要求的精度。