?摘要：機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。其中車床加工是機(jī)械加工的重要部份，主要有兩種加工形式：一種是把車刀固定，加工旋轉(zhuǎn)中未成形的工件，另一種是將工件固定，通過工件的高速旋轉(zhuǎn)，車刀（刀架）的橫向和縱向移動進(jìn)行精度加工。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用廣泛的一類機(jī)床加工。

關(guān)鍵詞：車床/加工/精度/工件

1、車床

車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設(shè)計的機(jī)床。車削很少在其他種類的機(jī)床上進(jìn)行，而且任何一種其他機(jī)床都不能像車床那樣方便地進(jìn)行車削加工。由于車床還可以用來鉆孔和鉸孔，車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此，在生產(chǎn)中使用的各種車床比任何其他種類的機(jī)床都多。

車床的基本部件有：床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。

床身是車床的基礎(chǔ)件。它能常是由經(jīng)過充分正火或時效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個堅固的剛性框架，所有其他基本部件都安裝在床身上。通常在床身上有內(nèi)外兩組平行的導(dǎo)軌。有些制造廠對全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)軌尖朝上的三角形導(dǎo)軌（即山形導(dǎo)軌），而有的制造廠則在一組中或者兩組中都采用一個三角形導(dǎo)軌和一個矩形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌要經(jīng)過精密加工以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷，大多數(shù)現(xiàn)代機(jī)床的導(dǎo)軌是經(jīng)過表面淬硬的，但是在操作時還應(yīng)該小心，以避免損傷導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的任何誤差，常常意味著整個機(jī)床的精度遭到破壞。　　

主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動力，并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪(類似于卡車變速箱)所組成。通過變速齒輪，主軸可以在許多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車床有8~12種轉(zhuǎn)速，一般按等比級數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動2~4個手柄，就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無級變速。　　　

由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大，通常安裝在預(yù)緊后的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個貫穿全長的通孔，長棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個重要尺寸，因此當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時，它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。

尾座組件主要由三部分組成。底板與床身的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，并可以在導(dǎo)軌上作縱向移動。底板上有一個可以使整個尾座組件夾緊在任意位置上的裝置。尾座體安裝在底板上，可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動，使尾座能與主軸箱中的主軸對正。尾座的第三個組成部分是尾座套筒。它是一個直徑通常大約在51~76mm（2~3英寸）之間的鋼制空心圓柱體。通過手輪和螺桿，尾座套筒可以在尾座體中縱向移入和移出幾個英寸。　　

車床的規(guī)格用兩個尺寸表示。第一個稱為車床的床面上最大加工直徑。這是在車床上能夠旋轉(zhuǎn)的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導(dǎo)軌上最近點之間距離的兩倍。第二個規(guī)格尺寸是兩頂尖之間的最大距離。車床床面上最大加工直徑表示在車床上能夠車削的最大工件直徑，而兩頂尖之間的最大距離則表示在兩個頂尖之間能夠安裝的工件的最大長度。　　

普通車床是生產(chǎn)中經(jīng)常使用的車床種類。它們是具有前面所敘的所有那些部件的重載機(jī)床，并且除了小刀架之外，全部刀具的運(yùn)動都有機(jī)動進(jìn)給。它們的規(guī)格通常是：車床床面上最大加工直徑為305~610mm（12~24英寸）；但是，床面上最大加工直徑達(dá)到1270mm（50英寸）和兩頂尖之間距離達(dá)到3658mm的車床也并不少見。這些車床大部分都有切屑盤和一個安裝在內(nèi)部的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。小型的普通車床—車床床面最大加工直徑一般不超過330mm（13英寸）--被設(shè)計成臺式車床，其床身安裝在工作臺或柜子上。　　　

雖然普通車床有很多用途，是很有用的機(jī)床，但是更換和調(diào)整刀具以及測量工件花費很多時間，所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常，它們的實際加工時間少于其總加工時間的30%。此外，需要技術(shù)熟練的工人來操作普通車床，這種工人的工資高而且很難雇到。然而，操作工人的大部分時間卻花費在簡單的重復(fù)調(diào)整和觀察切屑過程上。因此，為了減少或者完全不雇用這類熟練工人，六角車床、螺紋加工車床和其他類型的半自動和自動車床已經(jīng)很好地研制出來，并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

2、數(shù)字控制

先進(jìn)制造技術(shù)中的一個基本的概念是數(shù)字控制（NC）。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前，所有的機(jī)床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機(jī)床有關(guān)的很多局限性中，操作者的技能大概是較突出的問題。采用人工控制是，產(chǎn)品的質(zhì)量直接與操作者的技能有關(guān)。數(shù)字控制代表了從人工控制機(jī)床走出來的第一步。

數(shù)字控制意味著采用預(yù)先錄制的、存儲的符號指令來控制機(jī)床和其他制造系統(tǒng)。一個數(shù)控技師的工作不是去操縱機(jī)床，而是編寫能夠發(fā)出機(jī)床操縱指令的程序。對于一臺數(shù)控機(jī)床，其上必須安有一個被稱為閱讀機(jī)的界面裝置，用來接受和解譯出編程指令。

發(fā)展數(shù)控技術(shù)是為了克服人類操作者的局限性，而且它確實完成了這項工作。數(shù)字控制的機(jī)器比人工操縱的機(jī)器精度更高、生產(chǎn)出零件的一致性更好、生產(chǎn)速度更快、而且長期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了制造工藝中其他幾項新發(fā)明的產(chǎn)生：電火花加工技術(shù)、激光切割、電子束焊接。

數(shù)字控制還使得機(jī)床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。

一臺數(shù)控機(jī)床可以自動生產(chǎn)很多類的零件，每一個零件都可以有不同的和復(fù)雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔(dān)那些對于采用人工控制的機(jī)床和工藝來說，在經(jīng)濟(jì)上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)。

同許多先進(jìn)技術(shù)一樣，數(shù)控誕生于麻省理工學(xué)院的實驗室中。數(shù)控這個概念是50年代初在美國空軍的資助下提出來的。在其起初的價段，數(shù)控機(jī)床可以經(jīng)濟(jì)和有效地進(jìn)行直線切割。

然而，曲線軌跡成為機(jī)床加工的一個問題，在編程時應(yīng)該采用一系列的水平與豎直的臺階來生成曲線。構(gòu)成臺階的每一個線段越短，曲線就越光滑。臺階中的每一個線段都必須經(jīng)過計算。

在這個問題促使下，于1959年誕生了自動編程工具（APT）語言。這是一個專門適用于數(shù)控的編程語言，使用類似于英語的語句來定義零件的幾何形狀，描述切削刀具的形狀和規(guī)定必要的運(yùn)動。APT語言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。起初的數(shù)控系統(tǒng)與今天應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時的機(jī)床中，只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘希ㄋ髞肀凰芰蠋〈捎脦ч喿x機(jī)將寫在紙帶或磁帶上的指令給機(jī)器翻譯出來。所有這些共同構(gòu)成了機(jī)床數(shù)字控制方面的巨大進(jìn)步。然而，在數(shù)控發(fā)展的這個階段中還存在著許多問題。

一個主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機(jī)械加工過程中，載有編程指令信息的紙帶斷裂和被撕壞是常見的事情。在機(jī)床上每加工一個零件，都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機(jī)中重新運(yùn)行一次。因此，這個問題變得很嚴(yán)重。如果需要制造100個某種零件，則應(yīng)該將紙帶分別通過閱讀機(jī)100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴(yán)配的車間環(huán)境和這種重復(fù)使用。

這就導(dǎo)致了一種專門的塑料磁帶的研制。在紙帶上通過采用一系列的小孔來載有編程指令，而在塑料帶上通過采用一系列的磁點瞇載有編程指令。塑料帶的強(qiáng)度比紙帶的強(qiáng)度要高很多，這就可以解決常見的撕壞和斷裂問題。然而，它仍然存在著兩個問題。

其中重要的一個問題是，對輸入到帶中指令進(jìn)行修改是非常困難的，或者是根本不可能的。即使對指令程序進(jìn)行微小的調(diào)整，也必須中斷加工，制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機(jī)的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個數(shù)相同。幸運(yùn)的是，計算機(jī)技術(shù)的實際應(yīng)用很快解決了數(shù)控技術(shù)中與穿孔紙帶和塑料帶有關(guān)的問題。

在形成了直接數(shù)字控制（DNC）這個概念之后，可以不再采用紙帶或塑料帶作為編程指令的載體，這樣就解決了與之有關(guān)的問題。在直接數(shù)字控制中，幾臺機(jī)床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺主計算機(jī)上。操縱這些機(jī)床所需要的程序都存儲在這臺主計算機(jī)中。當(dāng)需要時，通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺機(jī)床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎(chǔ)上的一大進(jìn)步。然而，它敢有著同其他信賴于主計算機(jī)技術(shù)一樣的局限性。當(dāng)主計算機(jī)出現(xiàn)故障時，由其控制的所有機(jī)床都將停止工作。這個問題促使了計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生。

微處理器的發(fā)展為可編程邏輯控制器和微型計算機(jī)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這兩種技術(shù)為計算機(jī)數(shù)控（CNC）的發(fā)打下了基礎(chǔ)。采用CNC技術(shù)后，每臺機(jī)床上都有一個可編程邏輯控制器或者微機(jī)對其進(jìn)行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲在每臺機(jī)床內(nèi)部。它還可以在機(jī)床以外編制程序，并將其下載到每臺機(jī)床中。計算機(jī)數(shù)控解決了主計算機(jī)發(fā)生故障所帶來的問題，但是它產(chǎn)生了另一個被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個程序可能要分別裝入十個相互之間沒有通訊聯(lián)系的微機(jī)中。這個問題目前正在解決之中，它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將各個微機(jī)聯(lián)接起來，以得于更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

3、車削加工

普通車床作為早期的金屬切削機(jī)床的一種，目前仍然有許多有用的和為人要的特性和為人們所需的特性。現(xiàn)在，這些機(jī)床主要用在規(guī)模較小的工廠中，進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，而不是進(jìn)行大批量的和產(chǎn)。

在現(xiàn)代的生產(chǎn)車間中，普通車床已經(jīng)被種類繁多的自動車床所取代，諸如自動仿形車床，六角車床和自動螺絲車床。現(xiàn)在，設(shè)計人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量，然后利用成型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點。這種加工方法的生產(chǎn)速度與現(xiàn)在工廠中使用的較快的加工設(shè)備的速度相等。

普通車床的加偏差主要信賴于操作者的技術(shù)熟練程度。設(shè)計工程師應(yīng)該認(rèn)真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗件的公差。在把試驗伯重新設(shè)計為生產(chǎn)零件時，應(yīng)該選用經(jīng)濟(jì)的公差。

六角車床 對生產(chǎn)加工設(shè)備來說，目前比過去更注重評價其是否具有精確的和快速的重復(fù)加工能力。應(yīng)用這個標(biāo)準(zhǔn)來評價具體的加工方法，六角車床可以獲得較高的質(zhì)量評定。

在為小批量的零件（100~200件）設(shè)計加工方法時，采用六角車床是經(jīng)濟(jì)的。為了在六角車床上獲得盡可能小的公差值，設(shè)計人員應(yīng)該盡量將加工工序的數(shù)目減至更少。