任务1.1.1 机床选用
一、机床选型及型号确定
滚花
1.加工工艺范围的认识
车床是一种用途很广泛的机床。它的工艺范围较为广泛，适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如内圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面，端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等。车床工艺范围如图1.1.1 所示。
图1.1.1 车床工艺范围
车内锥面
2.车床类型的选择
车床属于金属切削机床的范畴。金属切削机床是通过金属切削刀具，采用切削的方法把金属毛坯（或半成品）表面多余的金属切除，让这些多余的金属变成切屑，从而形成零件图纸要求的形状、尺寸、精度及表面粗糙度的机械零件的机器。因为它是生产机器的机器，所以也称它为“工作母机”，通常把金属切削机床简称为机床。
机床的类型按照传统方法分类时，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类，根据我国制定的机床型号编制方法进行。在上述基本分类方法的基础上，还可根据机床其他特征进一步进行区分。
同类型机床按工艺范围可分为通用机床、专门化机床和专用机床。
通用机床可用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较大，但结构比较复杂。这种机床主要适用于单件小批生产，如卧式车床、万能升降台铣床等。
专门化机床的工艺范围较窄，专门用于加工某一类或几类零件的某道（或几道）特定工序，如曲轴车床、凸轮轴车床等。
专用机床的工艺范围最窄，只能用于加工某一种零件的某一道特定工序，适用于大批量生产。如机床主轴箱的专用镗床、车床导轨的专用磨床等，汽车、拖拉机制造中使用的各种组合机床也属于专用机床。
同类型机床按精度等级，可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。
同类型机床按自动化程度，分为手动、机动、半自动和自动机床。
同类型机床可按重量与尺寸，分为仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（大于10 t），重型机床（大于30 t）和超重型机床（大于100 t）。
随着机床的发展，其分类方法也将不断发展。现代机床正向数控化、智能化的方向发展，数控机床的功能日趋多样化，工序更加集中。现在一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能。例如，数控车床在卧式车床功能的基础上，又集中了转塔车床、仿形车床、自动车床等多种车床的功能；车削加工中心出现以后，在数控车床功能的基础上，又加入了钻、铣、镗等机床的功能。
车床主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面及成形回转表面）和回转体的端面，有些车床可以加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表面且车床的通用性较好，因此，在机械制造中，车床的应用极为广泛，在金属切削机床中所占的比例最大，占机床总台数的25%左右。在车床上使用各种车刀，有些车床上还可以使用加工各种孔的钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥和板牙等。车床的主运动是由工件的旋转运动实现的，车床进给运动则由刀具的直线移动完成。车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为卧式车床及落地车床、立式车床、转塔车床、仪表车床、单轴自动和半自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床及多刀车床、专门化车床等。
（1）卧式车床
卧式车床主要加工轴类零件和直径不太大的盘套类零件，故采用卧式布局。其主要组成部件及功用如图1.1.2 所示。
图1.1.2 卧式车床
1—主轴箱；2—刀架；3—尾座；4—床身；5，9—床腿；6—光杠；7—丝杠；8—溜板箱；10—进给箱；11—挂轮变速机构。
（2）立式车床
立式车床一般用于加工直径较大、长度较短且质量较大的工件。按照其结构特点，可分为单柱式和双柱式两类。立式车床工作台的台面是水平面，主轴的轴心线垂直于台面，工件的装夹与矫正比较方便。工件和工作台的重量均匀地作用在工作台下面的圆导轨上。其外形结构如图1.1.3 所示，图1.1.3（a）为单柱式立式车床，图1.1.3（b）为双柱式立式车床。
图1.1.3 立式车床
（a）单柱式立式车床；（b）双柱式立式车床
滑鞍转塔车床
（3）转塔车床
与卧式车床相比较而言，转塔车床除了有前刀架外，还有一个转塔刀架。转塔刀架有六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给，每一个刀位加工完毕后，转塔刀架快速返回，转动60°更换到下一个刀位进行加工。滑鞍转塔车床外形结构如图1.1.4 所示，图1.1.4（a）为转塔车床外形，图1.1.4（b）为转塔刀架。
图1.1.4 滑鞍转塔车床
（a）转塔车床外形；（b）转塔刀架
3.机床型号的确定
机床的类型按照传统分类方法，主要按加工性质和所用的刀具进行分类。根据我国制定的机床型号编制方法，目前将机床共分为11 大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床及其他机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构等，分为10 个组，每一组又细分为10 个系列。
机床的型号是赋予每种机床的一个代号，用于简明地表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。我国的机床型号，现在是按2008 年颁布的标准GB／T 15375—2008 《金属切削机床型号编制方法》 编制的。此标准规定，机床型号由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的规律组合而成，它适用于各类通用机床和专用机床及自动线，不包括组合机床和特种加工机床。
通用机床型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“／”隔开，读作“之”。前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。通用机床型号的构成如图1.1.5 所示。
通用机床型号编制
图1.1.5 通用机床型号的构成
型号表示法中，有“（）”的代号或数字，当无内容时，则不表示，若有内容，则不带括号；有“□”符号者，为大写的汉语拼音字母；有“△”符号者，为阿拉伯数字；有“
”符号者，为大写的汉语拼音字母，或阿拉伯数字，或两者兼而有之。例如，1 组4 系最大磨削直径320 mm 经第一次重大改进的高精度磨床类机床型号为MG1432A。
机床的类别代号用汉语拼音首字母大写表示。例如，“车床”的汉语拼音是“Chechuang”，所以用“C”表示。
当需要时，每类又可分为若干分类。分类代号用阿拉伯数字表示，在类代号之前，它居于型号的首位，但第一分类不予表示，例如，磨床类分为M、2M、3M 三个分类。
机床的类别代号和分类代号见表1.1.1。
表1.1.1 机床的类别代号和分类代号
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机床的特性代号表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。当某类型机床除有普通型外，还具有表1.1.2 所列的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。例如“CK”表示数控车床。如同时具有两种通用特性时，则可用两个代号同时表示，如“MBG”表示半自动高精度磨床。如某类型机床仅有某种通用特性，而无普通型，则通用特性不必表示。如C1312 型单轴转塔自动车床，由于这类自动车床没有“非自动”型，所以不必用“Z”表示通用特性。
表1.1.2 机床的通用特性代号
为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构特性代号为汉语拼音字母。例如CA6140 型卧式车床型号中的“A”，可理解为这种型号车床在结构上区别于C6140 型车床。结构特性的代号字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同型号中的意义可以不一样。
机床的组别代号和系别代号用两位阿拉伯数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10 个组，用数字0～9 表示。每组机床又分为10 个系（系列），系的划分原则是在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。在同一组机床中，主参数相同，主要结构及布局型式相同的机床，即划为同一系。
机床的主轴数适用于多轴车床、多轴钻床和排式钻床等机床，此类机床的主轴数应以实际数值列入型号，置于主参数之后，用“ ×”分开，读作“乘”。单轴可省略，不予表示。
机床的第二主参数（多轴机床的主轴数除外）一般不予表示。如有特殊情况，需在型号中表示，应按一定手续审批。在型号中表示的第二主参数，一般以折算成两位数为宜，最多不超过三位数。以长度、深度值等表示的，其折算系数为1／100；以直径和宽度值等表示的，其折算系数为1／10；以厚度和最大模数值等表示的，其折算系数为1。当折算值大于1 时，则取整数；当折算值小于1 时，则取小数点后第一位数，并在前面加“0”。
机床的重大改进顺序号适用于机床的性能及结构布局有重大改进时，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按A、B、C、…字母（I、O 除外）的顺序选用。重大改进设计不同于完全的新设计，它是在原有机床的基础上进行改进设计。但对原机床的结构性能没有作重大的改变，则不属于重大改进，其型号不变。
机床的其他特性代号置于辅助部分之首。其中，同一型号机床的变形代号，也应放在其他特性代号的首位。其他特性代号主要用于反映各类机床的特性，如对于数控机床，可用于反映不同的控制系统等；对于加工中心，可用于反映控制系统自动交换主轴头和自动交换工作台等；对于柔性加工单元，可用于反映自动交换主轴箱；对于一机多能机床，可用于补充表示某些功能；对于一般机床，可以反映同一机床的变型等。
其他特性代号可用汉语拼音字母（I、O 除外）表示，当单个字母不够用时，可将两个字母组合起来使用，如AB、AC、AD、…、BA、CA、DA、…。此外，其他特性代号还可以用阿拉伯数字表示，也可以用阿拉伯数字和汉语拼音字母组合表示。用汉语拼音字母读音，如有需要，也可以用相对应的汉字字意读音。
机床的企业代号包括机床生产厂及机床研究单位代号。企业代号置于辅助部分的尾部，用“—”分开，读作“之”。若在辅助部分中仅有企业代号，则不加“—”。
除了通用机床型号编制办法外，还需要掌握专用机床型号编制办法。专用机床型号表示方法一般由设计单位代号和设计顺序号组成，型号构成如下：
专用机床型号编制
专用机床设计单位代号包括机床生产厂和机床研究单位代号（位于型号之首）。专用机床设计顺序号按该单位的设计顺序号排列，由001 起始，位于设计单位之后，并用“—”隔开，读作“之”。
车床主要用于加工各种回转表面（内、外圆柱面，圆锥面和成形回转表面）、回转体的端面和螺纹面。根据工艺分析、车床工艺范围和分类，通过机床选型，选择卧式车床较为合适，根据零件最大回转直径，可以选择CA6140 型卧式车床。其机床型号的含义是：“C”为类别代号，代表其为“车床”；“A”为结构特性代号，代表其在结构上区别于C6140 型车床；“6”是组别代号；“1”为系别代号；“40”为主参数，其含义是床身上最大回转直径400 mm。车床型号见表1.1.3。
表1.1.3 车床型号表
续表
二、结构布局及主要参数的认识
1.机床结构布局的认知
机床由本体、传动系统及操纵、控制机构等几个基本部分组成。
机床本体：包括主轴、刀架、工作台等执行件，床身、导轨等基础件。执行件是安装刀具或工件并带动它们做规定运动，直接执行切削任务的部件。
传动系统：驱动执行件及其他运动部件做各种规定运动的传动装置。由各种传动机构组成，一般安装在机床本体内部。
操纵、控制机构：使机床各运动部件启动、停止、改变速度、改变运动方向等的机构。
它还有一些使加工能正常、顺利进行，减轻工人劳动强度等辅助装置，如安全装置，冷却、润滑装置等。
根据不同切削方式及运动形式确定各执行件应具有的相对位置，并按照有利于操作、调整、美观的原则将组成机床的其他部件及操作手柄等加以合理配置和布局，于是形成了具有一定外形特征的各种类型的机床。
CA6140 型卧式车床结构布局如图1.1.2 所示。其主要加工轴类零件和直径不太大的盘套类零件，故采用卧式布局。其主要由主轴箱、溜板箱、进给箱、丝杠、光杠、刀架、尾座、床身和床腿等几个部件组成。
主轴箱：主轴箱1 固定在床身4 的左上部，内部装有主轴和变速传动机构。工件通过夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴，并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。
刀架：刀架2 可沿床身4 上的刀架导轨做纵向移动。刀架部件是多层结构，它的功用是装夹车刀，实现纵向、横向和斜向运动。
尾座：尾座3 安装在床身4 右端的尾座导轨上，可沿导轨纵向调整位置。它的功用是用后顶尖支撑长工件，也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进行孔加工。
进给箱：进给箱10 固定在床身4 的左前侧。进给箱内装有进给运动的变速机构，用于改变机动进给的进给量或所加工螺纹的导程。
溜板箱：溜板箱8 与刀架2 的最下层——纵向溜板相连，与刀架一起做纵向进给运动，它的功用是把进给箱传来的运动传给刀架，使刀架实现纵向和横向进给，或快速运动，或车螺纹。溜板箱上装有各种操作手柄和按钮。
床身：床身4 固定在左、右床腿9 和5 上。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持相对位置或运动轨迹。
2.机床主要参数的认识
机床的技术参数是表示机床尺寸大小及其工作能力的各种技术数据。它是用户选择和使用机床的重要技术资料，在每台机床的说明书中均详细列出。它一般包括以下几个方面内容：
①主参数和第二主参数
主参数是机床最主要的一个参数，它直接反映机床的加工能力，并影响机床其他参数和基本结构的大小。对于通用机床和专专门化机床，主参数通常以机床的最大加工尺寸（最大工件尺寸或最大加工面尺寸），或与此有关的机床部件尺寸来表示。例如，卧式车床为床身上最大工件回转直径，摇臂钻床为最大钻孔直径，升降台铣床为工作台面宽度等。有些机床，为了更完整地表示出它的工作能力和加工范围，还规定有第二主参数。例如，卧式车床的第二主参数为最大工件长度，摇臂钻床的第二主参数为主轴轴线至立柱母线之间的最大跨距等。
②主要工作部件的结构尺寸
这是一些与工件尺寸大小以及工、夹、量具标准化有关的参数。例如，主轴前端锥孔尺寸、工作台面尺寸等。
③主要工作部件移动行程范围。如卧式车床刀架纵向、横向移动最大行程，尾座套筒最大行程等。
④主运动、进给运动的速度和变速级数，快速空行程运动速度等。
⑤主运动、进给电动机和各种辅助电动机的功率。
⑥机床的轮廓尺寸（长×宽×高）和重量。
在机械制造业的不同生产部门中，需在同一类型机床上加工的工件及其尺寸相差悬殊。为了充分发挥机床的效能，每一类型机床应有大小不同的几种规格，以便不同尺寸范围的工件可以对应地选用相应规格的机床进行加工。
机床的规格大小，常用主参数表示。某一类型不同规格机床的主参数数列，便是该类型机床的尺寸系列。为了既能有效地满足国民经济各部门使用机床的需要，又便于机床制造厂组织生产，某一类型机床尺寸系列中不同规格应作合理的分布。通常是按等比数列的规律排列。例如，中型卧式车床的尺寸系列为250、320、400、500、630、800、1 000、1 250（单位为mm），即不同规格卧式车床的主参数为公比等于1.26 的等比数列。
CA6140 型卧式车床主要技术参数见表1.1.4。
表1.1.4 CA6140 型卧式车床主要技术参数
