车床

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。

中文名：车床

外文名：lathe

性质：对旋转的工件进行车削加工的机床

地位：被认为是所有设备的工作“母机”

别名：旋床

1、组成部分

车床

主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中的主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。

进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。

丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。

溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。

刀架：有两层滑板(中、小滑板)、床鞍与刀架体共同组成。用于安装车刀并带动车刀作纵向、横向或斜向运动。尾架：安装在床身导轨上，并沿此导轨纵向移动，以调整其工作位置。尾架主要用来安装后顶尖，以支撑较长工件，也可安装钻头、铰刀等进行孔加工。

床身：是车床带有精度要求很高的导轨(山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件。用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。

冷却装置：冷却装置主要通过冷却水泵将水箱中的切削液加压后喷射到切削区域，降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具使用寿命和工件的表面加工质量。

2、车床发展

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。1848年，美国又出现回轮车床1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床。

20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

3、车床类型

普通车床

加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔和回转车床

具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床

按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床

有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床

能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环(见仿形机床)，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。

立式车床

主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，分单柱和双柱两大类。

铲齿车床

在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门化车床

加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。

联合车床

主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有"一机多能"的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。

马鞍车床

马鞍车床在车头箱处的左端床身为下沉状，能够容纳直径大的零件。车床的外形为两头高，中间低，形似马鞍，所以称为马鞍车床。马鞍车床适合加工径向尺寸大，轴向尺寸小的零件，适于车削工件外圆、内孔、端面、切槽和公制、英制、模数、经节螺纹，还可进行钻孔、镗孔、铰孔等工艺，特别适于单件、成批生产企业使用。马鞍车床在马鞍槽内可加工较大直径工件。机床导轨经淬硬并精磨，操作方便可靠。车床具有功率大、转速高，刚性强、精度高、噪音低等特点。

4、发展方向

车床

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。

1高速、高精密化

高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙(包括反向间隙)，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由原来的10～20m/min提高到60～80m/min，甚至高达120m/min。

2高可靠性

数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。

3数控车床设计CAD化、结构设计模块化

随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD，还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期。

4功能复合化

功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工;或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的CX25Y数控车铣复合中心，该机床同时具有X、Z轴以及C轴和Y轴。通过C轴和Y轴，可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。

5智能化、网络化、柔性化和集成化

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修等。网络化数控装备是近年来机床发展的一个热点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP及MTS等联结，向信息集成方向发展。网络系统向开放、集成和智能化方向发展。

5、拖动特点

从车床加工工艺出发，对中小车床的拖动及控制有如下要求：1.为保证经济、可靠，主拖动电动机一般选用笼型异步电动机。为满足调速范围的要求，一般采用机械变速。2.主轴电动机的启动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接启动，当电动机容量较大时，常用YY-三角形降压启动，为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。3.为车削螺纹，要求主轴能正、反转。小型车床主轴正、反转悠主拖动电动机正、反转来实现，当主拖动电动机容量较大时，主轴正、反转常用电磁摩擦离合器来实现。4.为冷却车削加工时的刀具与工件，应设有一台冷却泵。冷却泵只需单向旋转，且与主轴电动机有着连锁关系。5.控制电路应设有必要的安全保护及安全可靠的局部照明。

6、保养养护

车床

机床的润滑方式及润滑油脂的选择是根据机床的结构、自动化程度、机床使用的工况及对精密度的要求进行综合衡量而作出决定的，机床润滑在满足减磨降耗的同时要力求避免温升和振动。机床作为复杂而精密的机器，会采用多种多样的传动装置，根据设备的种类、工作环境及所要求的精密度要求对润滑油品的粘度、油性抗氧化性、抗极压性能等相关性能都有不同的要求。

润滑方法要求

1、机床的润滑点多而复杂，而且有许多机床同时润滑，因而多采用自动润滑，也称强制循环润滑，以节省人力，并保证可靠的润滑。

2、机床多靠液压传动，为简化润滑系统，因而许多机床是液压与润滑系统共用的，因而要考虑在保证液压系统工作正常的同时要满足各个润滑点对润滑的要求。在考虑运行成本的前提下尽可能选用粘度指数高，抗磨性能和抗氧化性能好的润滑油(脂)。

3、单机大型机床的导轨和主轴承的润滑，通常采用重力加油(滴油、油芯)润滑方式。用这种润滑方式要考虑润滑油的流动性，以保证润滑油可以自动流进摩擦副。

4、大型机床有很多齿轮传动装置、滑动和滚动轴承。特别是万能磨床都有很复杂的传动装置，因摩擦损失的功率达到30-40%，因此在选用润滑油时必须考虑到适当的粘度及良好的抗磨润滑性，力求最大限度的降低摩擦损失以节省动力消耗。

5、粗加工机床大多是间歇式工作，因此会产生冲击负荷并伴有边界润滑，所以要考虑适当的年度、良好的润滑性能和抗极压性能。

6、精密机床的对润滑油的温升有很严格的要求，一般不能超过室温2-5℃，因此对油品的粘度及润滑方式及油箱的容量要做周密的计算和设计。

7、机床润滑系统、液压系统及各个摩擦副密封不良，会使加工过程中的金属磨屑、研磨粉粒进如到润滑系统中，不但可能堵塞油路造成磨损还会加速油品的变质。因此对系统密封的关注是必要的!

8、在金属切削、研磨机床上为冷却、润滑刀具和加工工件，大多使用乳化液以及在磨床上用的三磷酸钠水溶液都有可能进入到润滑油，促进油的贬变质和乳化。因此在选择润滑油时必须考虑到油品的抗乳化性、耐水、防锈及防腐蚀性。

9、机床导轨是机床润滑的重点和难点，导轨的运动是反复式的，而且速度及载荷变化很大，容易出现爬行现象，造成加工精度降低甚至导致机床报废。所以早选择润滑油时要考虑适当的粘度和抗爬性好的润滑油。

润滑油的要求

机床的润滑包括轴承、齿轮、导轨和顶尖的润滑;机床润滑油脂包括：液压油、液压导轨油和润滑油(脂)，不同的机床种类及工况的不同对润滑油品的性能有不同的要求：

轴承的润滑：

1)、滑动轴承的润滑：滑动轴承是常用的传动方式，润滑油不仅要起到润滑的作用还要起到冷却的作用，因此需要用润滑性能良好的低粘度的润滑油，同时需要具备良好的抗氧化、抗磨性、防锈性及抗泡沫性。对于精密磨床的磨石主轴所用的精密滑动轴承，因轴承间隙特小(1微米)，转速特别高(30000r/min以上)应使用粘度很小，抗磨油性的粘度为2.0mm2(40℃)的润滑油.

2)、滚动轴承的润滑：滚动轴承在机床上，由于具有摩擦系数小，并运转安静等优点，因而机床上已大量采用滚动轴承，内径25mm，转速30000r/min以下时，可用封入高速脂。超过30000r/min时，则应用强制润滑或喷雾润滑。需要注意的是滚动轴承除大型、粗糙的特殊情况，一般不能使用含固体润滑剂的脂。

齿轮的润滑：

机床的齿轮的冲击和振动不大，负荷较小，应而一般不需要使用含极压添加剂的润滑油。需要注意的是如何防止主轴箱的热变形，冲击负荷较大的冲压或剪切机床的齿轮，应使用含抗磨剂的齿轮油，用于循环润滑或油浴润滑的齿轮油，除了要考虑抗氧化性，还要顾及抗腐蚀、抗磨、防锈蚀及抗泡性。根据齿轮的种类选择合适的齿轮油和合适的粘度。

导轨的润滑：

导轨的负荷及速度变化很大，一般导轨面的负荷为3-8N/cm2,但由于导轨频繁的进行反复运动，因此容易产生边界润滑，甚至半干润滑而导致爬行现象，除了机床设计和材料润滑不良是导致爬行的主要原因。为克服爬行现象，除用氟系树脂导轨贴面等，在改善润滑方面，主要用含防爬剂的润滑油，导轨润滑一般选用粘度32、68、100、150的导轨油，西班牙老鹰导轨油BESLUXLUDER系列(32，46、68，100、150、220)符合ISO6743/4标准，L-HG级别。

四机床顶尖是一种特殊的轴承。固定顶尖负荷不大，高速机床多采用回转顶尖，复负荷较大，因此都采用封入润滑脂来润滑。

7、安全问题

车床技术安全操作规程:

(1)工作前按规定润滑机床，检查各手柄是否到位，并开慢车试运转五分钟，确认一切正常方能操作。

(2)卡盘夹头要上牢，开机时扳手不能留在卡盘或夹头上。

(3)工件和刀具装夹要牢固，刀杆不应伸出过长(镗孔除外);转动小刀架要停车，防止刀具碰撞卡盘、工件或划破手。

(4)工件运转时，操作者不能正对工件站立，身不靠车床，脚不踏油盘。

(5)高速切削时，应使用断屑器和挡护屏。

(6)禁止高速反刹车，退车和停车要平稳。

(7)清除铁屑，应用刷子或专用钩。

(8)用锉刀打光工件，必须右手在前，左手在后;用砂布打光工件，要用“手夹”等工具，以防绞伤。

(9)一切在用工、量、刃具应放于附近的安全位置，做到整齐有序。

(10)车床未停稳，禁止在车头上取工件或测量工件。

(11)车床工作时，禁止打开或卸下防护装置。

(12)临近下班，应清扫和擦拭车床，并将尾座和溜板箱退到床身最右端。

8、修整步骤

1)修整刀体的底平面，使刀体平直稳定。

2)粗磨前面，使前面与刀体底平面平行。

3)粗磨主后面，主切削刃与砂轮外圆平行，刀体与砂轮倾斜60-8。，以形成正确的主后角。

4)以刀体左侧平面为基准，车床磨刀体左侧的副后面，同时保证副偏角和副后角。

5)刃磨右侧的副后面，兼顾满足以下要求：

①以刀头中心为对称轴，保证主切削刃宽度。

②保证刀头长度。

③磨出副偏角，并保证副后角。

6)精磨前面，刃磨卷屑槽。车床采用带斜角和较宽的开放式卷屑槽，以形成半径较大的卷屑，向同一侧有序排出。车床同时还应保证需要的前角。

7)精磨主后面和过渡刃、切削刃倒角。

9、操作规程

1、车床开机前，首先检查油路和转动部件是否灵活正常，开机时要穿紧身工作服，袖口扣紧，长发要带防护帽，禁止戴手套，切削工件和磨刀时必须戴眼镜。

2、开机时要观察设备是否正常，车刀要夹牢固，吃刀深度不能超过设备本身的负荷，刀头伸出部份不要超出刀体高度的1.5倍，转动刀架时要把大刀退回到安全的位置，防止车刀碰撞卡盘，上落大工件，床面上要垫木板。用吊车配合装卸工件时，夹盘未夹紧工件不允许卸下吊具，并且要把吊车的全部控制电源断开。工件夹紧后车床转动前，须将吊具卸下。

3、使用砂布磨工件时，砂布要用硬木垫，车刀要移到安全位置、刀架面上不准放置工具和零件，划针盘要放牢。

4、车床变换转速应停止车床转动后方可以转换，以免碰伤齿轮，开车时，车刀要慢慢接近工件，以免屑沫崩伤人或损坏工件。

5、车床工作时间不能随意离开工作岗位，禁止玩笑打闹，有事离开必须停机断电，工作时思想要集中，机器运转中不能测量工件，不能在运转中的车床附近更换衣报，未能取得上岗证的人员不能单独操作车床。