?摘要：機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。其中車床加工是機械加工的重要部份，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，車刀（刀架）的橫向和縱向移動進行精度加工。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用廣泛的一類機床加工。

關鍵詞：車床/加工/精度/工件

1、車床

車床主要是為了進行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設計的機床。車削很少在其他種類的機床上進行，而且任何一種其他機床都不能像車床那樣方便地進行車削加工。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，在生產中使用的各種車床比任何其他種類的機床都多。

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。

床身是車床的基礎件。它能常是由經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。通常在床身上有內外兩組平行的導軌。有些制造廠對全部四條導軌都采用導軌尖朝上的三角形導軌（即山形導軌），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軌和一個矩形導軌。導軌要經過精密加工以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷，大多數現代機床的導軌是經過表面淬硬的，但是在操作時還應該小心，以避免損傷導軌。導軌上的任何誤差，常常意味著整個機床的精度遭到破壞。　　

主軸箱安裝在內側導軌的固定位置上，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。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速下旋轉。大多數車床有8~12種轉速，一般按等比級數排列。而且在現代機床上只需扳動2~4個手柄，就能得到全部轉速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機械的裝置進行無級變速。　　　

由于機床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結構尺寸較大，通常安裝在預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。底板與床身的內側導軌配合，并可以在導軌上作縱向移動。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的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導軌上最近點之間距離的兩倍。第二個規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。　　

普通車床是生產中經常使用的車床種類。它們是具有前面所敘的所有那些部件的重載機床，并且除了小刀架之外，全部刀具的運動都有機動進給。它們的規格通常是：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到1270mm（50英寸）和兩頂尖之間距離達到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部的冷卻液循環系統。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，是很有用的機床，但是更換和調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中應用。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調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很好地研制出來，并已經在生產中得到廣泛應用。

2、數字控制

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

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

發展數控技術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。數字控制的機器比人工操縱的機器精度更高、生產出零件的一致性更好、生產速度更快、而且長期的工藝裝備成本更低。數控技術的發展導致了制造工藝中其他幾項新發明的產生：電火花加工技術、激光切割、電子束焊接。

數字控制還使得機床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。

一臺數控機床可以自動生產很多類的零件，每一個零件都可以有不同的和復雜的加工過程。數控可以使生產廠家承擔那些對于采用人工控制的機床和工藝來說，在經濟上是不劃算的產品生產任務。

同許多先進技術一樣，數控誕生于麻省理工學院的實驗室中。數控這個概念是50年代初在美國空軍的資助下提出來的。在其起初的價段，數控機床可以經濟和有效地進行直線切割。

然而，曲線軌跡成為機床加工的一個問題，在編程時應該采用一系列的水平與豎直的臺階來生成曲線。構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定必要的運動。APT語言的研究和發展是在數控技術進一步發展過程中的一大進步。起初的數控系統與今天應用的數控系統是有很大差別的。在那時的機床中，只有硬線邏輯電路。指令程序寫在穿孔紙帶上（它后來被塑料帶所取代），采用帶閱讀機將寫在紙帶或磁帶上的指令給機器翻譯出來。所有這些共同構成了機床數字控制方面的巨大進步。然而，在數控發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中重新運行一次。因此，這個問題變得很嚴重。如果需要制造100個某種零件，則應該將紙帶分別通過閱讀機100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴配的車間環境和這種重復使用。

這就導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。塑料帶的強度比紙帶的強度要高很多，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。即使對指令程序進行微小的調整，也必須中斷加工，制作一條新帶。而且帶通過閱讀機的次數還必須與需要加工的零件的個數相同。幸運的是，計算機技術的實際應用很快解決了數控技術中與穿孔紙帶和塑料帶有關的問題。

在形成了直接數字控制（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的問題。在直接數字控制中，幾臺機床通過數據傳輸線路聯接到一臺主計算機上。操縱這些機床所需要的程序都存儲在這臺主計算機中。當需要時，通過數據傳輸線路提供給每臺機床。直接數字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎上的一大進步。然而，它敢有著同其他信賴于主計算機技術一樣的局限性。當主計算機出現故障時，由其控制的所有機床都將停止工作。這個問題促使了計算機數字控制技術的產生。

微處理器的發展為可編程邏輯控制器和微型計算機的發展做好了準備。這兩種技術為計算機數控（CNC）的發打下了基礎。采用CNC技術后，每臺機床上都有一個可編程邏輯控制器或者微機對其進行數字控制。這可以使得程序被輸入和存儲在每臺機床內部。它還可以在機床以外編制程序，并將其下載到每臺機床中。計算機數控解決了主計算機發生故障所帶來的問題，但是它產生了另一個被稱為數據管理的問題。同一個程序可能要分別裝入十個相互之間沒有通訊聯系的微機中。這個問題目前正在解決之中，它是通過采用局部區域網絡將各個微機聯接起來，以得于更好地進行數據管理。

3、車削加工

普通車床作為早期的金屬切削機床的一種，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。現在，這些機床主要用在規模較小的工廠中，進行小批量的生產，而不是進行大批量的和產。

在現代的生產車間中，普通車床已經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。現在，設計人員已經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點。這種加工方法的生產速度與現在工廠中使用的較快的加工設備的速度相等。

普通車床的加偏差主要信賴于操作者的技術熟練程度。設計工程師應該認真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗件的公差。在把試驗伯重新設計為生產零件時，應該選用經濟的公差。

六角車床 對生產加工設備來說，目前比過去更注重評價其是否具有精確的和快速的重復加工能力。應用這個標準來評價具體的加工方法，六角車床可以獲得較高的質量評定。

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