大川機(jī)械
第二章 車床基本知識(shí)
由于大多數(shù)機(jī)械零件都具有回轉(zhuǎn)表面，同時(shí)車床的切削功能不斷增強(qiáng)，使用的刀具又較為簡(jiǎn)單，因此車床成為機(jī)械制造業(yè)中最廣泛使用的機(jī)床之一，車床的好壞直接影響到加工質(zhì)量的優(yōu)劣和生產(chǎn)效率的高低。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，高效率、高精度、自動(dòng)化車床不斷被研制出來(lái)，為車削加工提供了更廣闊的前景。
對(duì)車工來(lái)說(shuō)，要正確使用好車床，完成零件的加工，就必須熟悉車床的性能、結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)維護(hù)和調(diào)整，以充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用和潛力，保證優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)地完成生產(chǎn)任務(wù)。
第一節(jié) 車床分類
車床的種類很多，根據(jù)車床的用途和構(gòu)造不同，可分為：普通車床、單軸自動(dòng)車床、多軸半自動(dòng)車床、六角車床、立式車床、仿形及多刀車床和專門化車床、數(shù)控車床等。其中普通車床、六角車床和立式車床等為通用車床。
1．普通車床
這類車床根據(jù)中心高和中心距的不同，又可分為多種不同規(guī)格的普通車床，如C6132、C6250等。它們除能完成各種回轉(zhuǎn)體工件的車削外，還能車削各種螺紋，如公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋、徑節(jié)螺紋和端面螺紋等。普通車床已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工。
2．六角車床
為適應(yīng)成批生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，在普通車床的基礎(chǔ)上，發(fā)展了六角車床。在結(jié)構(gòu)上，六角車床與普通車床最主要的差別是：六角車床用轉(zhuǎn)塔刀架代替了普通車床的尾座，有的并用回轉(zhuǎn)刀架代替了普通車床的方刀架和尾座。普通車床所能加工的一般零件，六角車床都能加工，但在六角車床上，加工螺紋時(shí)需用絲錐或板牙。根據(jù)六角車床工藝特點(diǎn)，它適合加工形狀較復(fù)雜的多階臺(tái)形面的小型零件。在加工這些零件時(shí)，可用六角車床的特有刀架，安裝各工步所需的各種刀具和成型刀具，對(duì)工件依次地進(jìn)行切削加工，在六角車床上可實(shí)現(xiàn)多刀車削，縮短切削時(shí)間。但該種機(jī)床沒有橫向和縱向的定程擋鐵，加工時(shí)需要花費(fèi)較多的時(shí)間控制，因此不適合于單件小批生產(chǎn)。
3．立式車床
立式車床的主要特征是主軸垂直于工作臺(tái)，工件裝夾在工作臺(tái)上。立式車床適合于加工大直徑、短長(zhǎng)度的重工件，這是因?yàn)樵诹⑹杰嚧采?，零件的裝夾、找正較為方便，且工作臺(tái)和底座間的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌有較好的承受力，工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，因而零件的加工質(zhì)量較高，但將這類零件放在普通車床和端面車床上加工，則質(zhì)量難于保證。
立式車床可分為單柱立式車床和雙柱立式車床兩種。單柱立式車床一般都有一個(gè)垂直刀架和一個(gè)側(cè)刀架，這兩個(gè)刀架都有獨(dú)立的進(jìn)給箱，可以單獨(dú)或同時(shí)工作，作垂直和水平走刀。規(guī)格較大的立式車床，一般有兩個(gè)立柱。為了加工方便，雙柱立式車床的橫梁上一般都有兩個(gè)垂直刀架和一個(gè)側(cè)刀架。更大的雙柱立車在兩個(gè)柱上都各有一個(gè)側(cè)刀架。
4．?dāng)?shù)控車床
數(shù)控車床是由車床發(fā)展而來(lái)，并在主機(jī)上增加了程序控制系統(tǒng)，通過(guò)程序控制指揮機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行動(dòng)作，完成整個(gè)加工過(guò)程的循環(huán)。
現(xiàn)在的數(shù)控車床已在向微電腦控制方面普及，數(shù)控車床目前有兩大類，其一屬于簡(jiǎn)易微電腦控制機(jī)床，其二為電腦控制機(jī)床。工作時(shí)，數(shù)控車床根據(jù)所輸入程序指令進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果輸入到驅(qū)動(dòng)裝置?？刂乞?qū)動(dòng)裝置就是依照指令進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果輸入到驅(qū)動(dòng)裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置中心的驅(qū)動(dòng)設(shè)備(步進(jìn)電機(jī))帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)床的工作步件(縱橫拖板)工作，實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)。另外，可根據(jù)其加工精度不同，將車床分為普通車床、精密車床和高精度車床。精密和高精度車床，通常是在普通精度車床的基礎(chǔ)之上，通過(guò)提高機(jī)床的幾何精度、減少振動(dòng)和熱源的影響，并采用高性能的軸承等措施，使得機(jī)床具有較高的加工精度。表2-1是主要類型車床的加工精度表，表2-2是不同精度臥式車床的加工精度表。
第二節(jié) 車床的基本構(gòu)造
國(guó)產(chǎn)車床的種類雖很多，但最常用的還是普通車床，它可作為車床的典型形式加以分析，以便于我們?nèi)媪私廛嚧驳慕Y(jié)構(gòu)。我們現(xiàn)以C6140型普通車床為例加以說(shuō)明車床構(gòu)造。
C6140型普通車床是中等規(guī)格的萬(wàn)能車床，它可以完成各種切削加工。其主要技術(shù)參數(shù)為：最大回轉(zhuǎn)直徑q,400mm；床身可加工最大長(zhǎng)度為750mm、l000mm和2000mm；主軸轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)(21級(jí))12～1200r／min，反轉(zhuǎn)(12級(jí))18～1520r／min；電機(jī)總?cè)萘?span lang="EN-US">7．6kW。
C6140型普通車床的主要結(jié)構(gòu)，如圖2-5所示。
圖2-5中標(biāo)示的車床各主要部分的名稱和用途如下：
(1)主軸。主軸可帶動(dòng)零件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車床的主運(yùn)動(dòng)，它是車床最重要的部件之一。主軸須工作穩(wěn)定，在承受很大負(fù)荷時(shí)不能有縱向及橫向移動(dòng)。
C6140的主軸是空心的，前頂針、芯軸等工具可以插在主軸錐孔中，主軸的內(nèi)孔38mm，小于+38turn的棒料可以通過(guò)。主軸前端有一精確的軸臺(tái)及螺紋，其尺寸為'b92h6，M90×6，作為安裝卡盤和花盤的基準(zhǔn)。
(2)主軸變速箱。主軸變速箱，亦稱床頭箱，是用來(lái)帶動(dòng)車床主軸及卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)的車床部件。變換主軸箱外面的手柄位置，可以使主軸得到各種不同的轉(zhuǎn)速，見表2-3。
(3)掛輪箱。為把主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給走刀箱，通過(guò)調(diào)換箱內(nèi)的齒輪，并與走刀箱配合，以車削各種不同螺距的螺紋。車削常規(guī)螺紋掛輪箱內(nèi)的齒輪(簡(jiǎn)稱掛輪)配置可見車床上的銘牌，對(duì)未作出規(guī)定的特殊螺紋，則可通過(guò)重新組合掛輪箱內(nèi)的齒輪來(lái)得到所需要的掛輪比。
(4)走刀變速箱。通過(guò)變換箱體外面的手柄位置，改變箱內(nèi)齒輪的嚙合，從而把主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給絲杠或光杠，使絲杠或光杠得到各種不同的轉(zhuǎn)速，以便得到不同的進(jìn)刀量。當(dāng)光杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其縱向進(jìn)給范圍為0．08～1．59mm／min，橫向進(jìn)給范圍為0．027～0．52mm／min。若帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，則可加工各種公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)制螺紋。以上所有這些走刀量所對(duì)應(yīng)的走刀箱手柄位置以及掛輪配置可參見車床的銘牌。
(5)拖板箱。拖板箱是將絲杠或光杠的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給拖板部分，通過(guò)箱體外面的手柄變換，帶動(dòng)拖板部分上的車刀作縱向或橫向進(jìn)給的車床部件。
C6140的拖板箱帶有閉鎖機(jī)構(gòu)和自動(dòng)停車機(jī)構(gòu)。這可使切削過(guò)程中光杠和絲杠不會(huì)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使縱向自動(dòng)走刀和車削螺紋不能同
時(shí)進(jìn)行。在大拖板碰到障礙或超負(fù)荷工作時(shí)，并使走刀自動(dòng)停止，避免機(jī)件損壞。
(6)床身。床身是用來(lái)支持車床的各個(gè)部件的，如床頭箱、走刀箱、拖板箱和床尾座等都安裝在它上面。床身上面有兩條精確的導(dǎo)軌，拖板和床尾可沿著導(dǎo)軌移動(dòng)。另外床身還裝有電動(dòng)機(jī)、電氣控制箱和冷卻泵等。為保證加工質(zhì)量，要求床身應(yīng)剛性好、不易變形、易排屑、耐振動(dòng)。
(7)光杠和絲杠。光杠是把走刀箱的運(yùn)動(dòng)傳給拖板箱，使上面的拖板和車刀按一定速度移動(dòng)的車床部件。絲杠則是用來(lái)車削螺紋的，使拖板和上面的車刀按要求的速度移動(dòng)的車床部件。
(8)拖板。車床中的拖板分為大拖板、中拖板和小拖板3種。大拖板用于縱向車削較長(zhǎng)的工件；中拖板用于橫向車削工件；小拖板用于縱向車削較短的工件或角度工件。
大拖板直接放在床身的導(dǎo)軌上，拖板箱安裝在大拖板前部的底平面上。大拖板可用手動(dòng)或自動(dòng)走刀帶動(dòng)作縱向移動(dòng)。中拖板通過(guò)燕尾槽和楔形鐵安裝在大拖板，可在大拖板上用手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行橫向走刀。小拖板也通過(guò)燕尾槽和楔形鐵與中拖板連接。依靠手動(dòng)，小拖板可沿著燕尾導(dǎo)軌作縱向進(jìn)給移動(dòng)，可車削較短零件，手動(dòng)移動(dòng)最大行程為lOOmm，通過(guò)使小拖板相對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，可車削錐度零件，最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為±45。。
(9)刀架。刀架用來(lái)裝夾車刀，安裝在小拖板的中心軸上。在刀架上可安裝4種車刀，車刀的支撐面距中心的距離為25mm。松刀時(shí)，可逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手柄以放松刀架，夾緊車刀時(shí)，可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄。
(10)床尾座。床尾座用來(lái)支頂較長(zhǎng)的工件，被安裝在車床的后部，它可安裝頂針，各種切削刀具，如鉆頭、鉸刀、板牙、絲錐等。尾頂針套筒的內(nèi)錐孔是莫氏4號(hào)錐度，其縱向移動(dòng)量為260mm，橫向可移動(dòng)±15ram。加工較長(zhǎng)的圓錐體時(shí)，可采用自動(dòng)走刀車削。
(11)動(dòng)力及潤(rùn)滑系統(tǒng)。C6140車床的主電機(jī)功率為7．5kW，安裝在床身后面。冷卻泵電機(jī)的功率為0．125kW，與冷卻泵一起工作。為保證車床正常運(yùn)轉(zhuǎn)、減少磨損，車床上所有摩擦部位要經(jīng)常加油。
(12)中心架和跟刀架。中心架和跟刀架均屬于車床附件，圖上未標(biāo)注。一般在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)才使用。中心架安裝在床身導(dǎo)軌上，車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可用來(lái)支持工件。被加工零件通過(guò)中心架的三個(gè)可調(diào)節(jié)徑向爪得到支持，可提高切削時(shí)系統(tǒng)的剛性。
跟刀架裝在大拖板上，與大拖板一起移動(dòng)，它只有兩個(gè)爪，爪的位置一般盡量接近車刀。常用普通車床參數(shù)見表2-4。
第三節(jié) 車床的型號(hào)
登國(guó)車床型號(hào)編制是采用漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定的磐律排列組合而成。它們分別標(biāo)志著車床的名稱、特點(diǎn)和主要技某孥塑。1957年原第一機(jī)械工業(yè)部頒布了《機(jī)床型號(hào)編制辦法》，當(dāng)，采用三位數(shù)字形式進(jìn)行編制，隨著車床設(shè)計(jì)不斷發(fā)展，新品種：孽規(guī)警的車床不斷出現(xiàn)，原有的三位數(shù)字的車床型號(hào)已不能適應(yīng)新的要求。為此頒布了金屬切削機(jī)床的四位數(shù)字的車床型號(hào)編制，其型號(hào)編制方法為：
車床類別代號(hào)+特性代號(hào)+組別代號(hào)+型號(hào)代號(hào)+主參數(shù)代號(hào)車床類別代號(hào)和特性代號(hào)均用字母表示，車床代號(hào)用"C"表警寧"車"的聲母。特性代號(hào)、組別代號(hào)和型號(hào)代號(hào)、主參數(shù)代號(hào)規(guī)定可分別如下特性代號(hào)
為表示機(jī)床的某些特殊性能，采用漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母的大寫表示，按次序排列在機(jī)床類別代號(hào)的后面，分別用"CM"表親尊警車床；"03"表示高精度車床等，普通車床則沒有代號(hào)。
2．組別代號(hào)和型號(hào)代號(hào)
用數(shù)字表示各種車床的組別和型號(hào)，組別代號(hào)和型號(hào)代號(hào)見表2-6。
3．主參數(shù)代號(hào)
主參數(shù)用以表示車床的主要規(guī)格。普通車床的主要規(guī)格一般用最大棒料直徑或最大切削直徑的l／10或1／100來(lái)表示。車床型號(hào)中采用的基本參數(shù)見表2-7所示。
以上為車床的型號(hào)編制方法。通過(guò)分析車床型號(hào)的編制表示，可以獲知車床的基本性能參數(shù)。
對(duì)于多軸車床，在表示基本參數(shù)時(shí)，在數(shù)字末端再加上一個(gè)數(shù)字來(lái)表示軸數(shù)，并用(。)分開，如C2150。4表示最大的棒料直徑為50mm的臥式四軸自動(dòng)車床。
對(duì)于規(guī)格相同而結(jié)構(gòu)不同的車床，或經(jīng)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)變化較大的車床，按其設(shè)計(jì)次序依次或改進(jìn)次數(shù)分別用A、B、C...等字母附加于末尾，以示區(qū)別。
第四節(jié) 車床的潤(rùn)滑和保養(yǎng)
車床的精度與加工質(zhì)量有密切的關(guān)系，為保證加工質(zhì)量，使車床能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和減少磨損，應(yīng)在日常生產(chǎn)中對(duì)車床進(jìn)行正確地潤(rùn)滑，很好地維護(hù)保養(yǎng)好機(jī)床。
一、車床的潤(rùn)滑
要使車床正常運(yùn)轉(zhuǎn)減少磨損，在車床上所有的摩擦部位都要進(jìn)行潤(rùn)滑。圖2-6為C6140型車床的潤(rùn)滑部位示意圖。
潤(rùn)滑部位用數(shù)字標(biāo)出，除了圖中所注的1、4、5處的潤(rùn)滑部位，需用3號(hào)鈣基工業(yè)用潤(rùn)滑脂(黃油)進(jìn)行潤(rùn)滑外，其余部分均用40號(hào)機(jī)械油進(jìn)行潤(rùn)滑。車床的各部件的潤(rùn)滑方式如下：
(1)車床床頭箱中除了主軸后軸承以油繩潤(rùn)滑外，其余均用齒輪濺油法和往復(fù)式油泵進(jìn)行潤(rùn)滑。箱內(nèi)應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑油，油面應(yīng)達(dá)油面指示標(biāo)牌處。換油期一般為3個(gè)月一次。換油時(shí)，應(yīng)先把箱內(nèi)清洗干凈，然后加油。
(2)掛輪箱內(nèi)的機(jī)構(gòu)主要是靠齒輪濺油法進(jìn)行潤(rùn)滑。油面高低可通過(guò)油標(biāo)孔觀察。換油期同樣是每3個(gè)月一次。
(3)走刀箱內(nèi)的軸承和齒輪，除用齒輪濺油法進(jìn)行潤(rùn)滑外，還靠走刀箱上部的儲(chǔ)油槽，通過(guò)油繩進(jìn)行潤(rùn)滑。因此，除了需要注意走刀箱油標(biāo)孔里油面高低外，每班還要給走刀箱上部的儲(chǔ)油槽適量加油一次。
(4)拖板箱內(nèi)有一套蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，可通過(guò)該機(jī)構(gòu)變速，該機(jī)構(gòu)是用箱內(nèi)的油來(lái)潤(rùn)滑的，油從法蘭盤上的孔注入，注到孔的下面邊緣為止。拖板箱內(nèi)的其他機(jī)構(gòu)，用上部?jī)?chǔ)油槽里的油繩進(jìn)行潤(rùn)滑。通常每班加油一次。
(5)拖板及刀架部分靠油孔進(jìn)行潤(rùn)滑。尾座內(nèi)的心軸、絲杠和軸承也靠油孔進(jìn)行潤(rùn)滑，絲杠、光杠及開關(guān)桿的軸承靠油孔2、3、7進(jìn)行潤(rùn)滑。每班加油一次。
潤(rùn)滑掛輪箱內(nèi)軸承的油杯1和潤(rùn)滑板箱內(nèi)換向齒輪的油杯4、5，每隔5天加3號(hào)鈣基工業(yè)潤(rùn)滑脂一次。
(6)車床床身導(dǎo)軌面、拖板導(dǎo)軌面和絲杠在每班開始工作前和工作結(jié)束后，都應(yīng)使用40號(hào)機(jī)械油全面潤(rùn)滑。
二、車床的維護(hù)保養(yǎng)
(1)裝夾和校正工件時(shí)注意事項(xiàng)：在裝夾工件前應(yīng)先把工件上的泥沙等雜質(zhì)清除掉，以免雜質(zhì)嵌進(jìn)拖板滑動(dòng)面磨損或"咬壞"導(dǎo) 在裝夾或校正一些外形尺寸大、重量較重、形狀復(fù)雜而裝夾面又較小的工件時(shí)，應(yīng)預(yù)先在工件下面的車床床面上墊放木板，同時(shí)用壓板或活頂針頂住工件，以防工件掉下砸壞床面。在校正時(shí)，若發(fā)現(xiàn)工件位置不正確或歪斜，切忌用力敲擊，以免影響車床的主軸精度。
(2)工具和車刀不得亂放在床面上，以免損壞導(dǎo)軌。
(3)當(dāng)裝夾復(fù)雜工件時(shí)，如在花盤和角鐵上裝夾工件結(jié)束時(shí)，必須檢查裝夾是否緊固、重量是否對(duì)稱(必要時(shí)加配重塊)，并清理床面，把重物拿開。
(4)校正三爪卡盤時(shí)，不能用鐵榔頭直接敲擊，必須墊上較軟的墊塊或用木榔頭進(jìn)行敲擊。若偏差較大，宜略松法蘭盤上卡盤的緊固螺釘，待校正后再緊固。
(5)在使用裝有順倒車開關(guān)的車床時(shí)，不要突然開倒、順車，以免損壞機(jī)件。
(6)在高速切削時(shí)，卡盤一定要裝好保險(xiǎn)塊，防止倒車時(shí)卡盤脫落。
(7)變換主軸轉(zhuǎn)速時(shí)必須停車，以免損壞床頭箱內(nèi)齒輪。
(8)在砂光工件時(shí)，要在工件下面的床面上用床蓋板或紙蓋住，并在砂完后仔細(xì)擦凈床面。
(9)每班下班時(shí)要做好車床清潔工作，防止切屑、砂?；螂s質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)軌工作面。
(10)在使用冷卻潤(rùn)滑液前，必須清除車床導(dǎo)軌及冷卻潤(rùn)滑液里的污垢，使用后要把導(dǎo)軌上的冷卻潤(rùn)滑液擦干，并加機(jī)油進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)。
(11)按規(guī)定在機(jī)床所有需要潤(rùn)滑的部位加油潤(rùn)滑。