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车镗铣刨磨钻等机床的历史故事

现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行***终加工。模具钢大部分是在热处理前进行切削加工，主要为平面铣削及型腔、凸模、沟槽等的立铣加工，切削加工后再进行淬火、回火等热处理，此时硬度可达到HRC50～60甚至更高。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40％－60％，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据***制定的机床型号编制方法，机床分为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，锯床和其他机床。在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干个系列。刀齿间歇性降低工件的边缘，主要用于铣削加工平面，步骤，形成沟槽，表面和切割片等。下面简单给大家讲述部分车床。

一、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。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用***广的一类机床。

　　1、古代滑轮、弓形杆的“弓车床”早在古埃及时代，人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。不久，人们还设计出了称为“辘轳”的打孔用具，它也是利用有弹性的弓弦，使得锥子旋转。起初，人们是用两根立木作为支架，架起要车削的木材，利用树枝的弹力把绳索卷到木材上，靠手拉或脚踏拉动绳子转动木材，并手持刀具而进行切削。

　　这种古老的方法逐渐演化，发展成了在滑轮上绕二三圈绳子，绳子架在弯成弓形的弹性杆上，来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削，这便是“弓车床”。

　　2、中世纪曲轴、飞轮传动的“脚踏车床”到了中世纪，有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮，再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。主轴的修复：XA5032立铣头的主轴结构与XA6132卧式铣床铣头主轴结构基本一致，其修复方法可参照进行。16世纪中叶，法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床，可惜的是，这种车床并没有推广使用。

　　3、十八世纪诞生了床头箱、卡盘时间到了18世纪，又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴，可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上，并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱，床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。

　　4、1797年英国人莫兹利发明了划时代的刀架车床，这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。

　　莫兹利生于1771年，18岁的时候，他是发明家布拉默的得力助手。据说，布拉默原先一直是干农活的，16岁那年因一次事故致使右踝伤残，才不得不改行从事机动性不强的木工活。将上述各参数带入额定扭矩校核公式，得TKN≥1904N·m，且允许高转速4000r／min，大于机床高转速3500r／min。他的一项发明便是1778年的抽水马桶，莫兹利开始一直帮助布拉默设计水压机和其他机械，直到26岁才离开布拉默，因为布拉默粗暴地拒绝了莫利兹提出的把工资增加到每周30先令以上的请求。

　　就在莫兹利离开布拉默的那一年，他制成了一台螺纹车床，这是一台全金属的车床，能够沿着两根平行导轨移动的刀具座和尾座。导轨的导向面是三角形的，在主轴旋转时带动丝杠使刀具架横向移动。在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干个系列。这是近代车床所具有的主要机构，用这种车床可以车制任意节距的精密金属螺丝。

　　3年以后，莫兹利在他自己的车间里制造了一台更加完善的车床，上面的齿轮可以互相更换，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。转塔车床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。不久，更大型的车床也问世了，为蒸汽机和其他机械的发明立下了汗马功劳。

　　5、各种专用车床的诞生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；主传动系统设计要克服传统设计中存在的问题，首当其冲的是将制约滑枕结构的传动轴结构形式进行设计更改。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。由于高速工具钢的发明和电动机的应用，车床不断完善，终于达到了高速度和高精度的现代水平。

　　一次***后，由于汽车和其他机械工业的需要，各种***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。如前所述，主轴伺服电动机通过ZF减速箱连接到传动轴，将动力传递给主轴头，传动轴主要是用来将动力源的动力传递给执行机构的，一般都是用钢质材料制成，在中小型机床中能够较好地运行。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年代的开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

　　6、车床依用途和功能区分为多种类型。

　　普通车床的加工对象广，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。

　　转塔车床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。

　　自动车床能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，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。

　　立式车床的主轴垂直于水平面，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，一般分为单柱和双柱两大类。

　　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。

　　专门车床是用于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。

镗床

　　门制造机器的行家里手，但他们却能制造各种各样的手工器具，例如刀、锯、针、钻、锥、磨以及轴类、套类、齿轮类、床架类等等，其实机器就是由这些零部件组装而成的。

　　1、***早的镗床设计者——达·芬奇镗床被称为“机械***”。说起镗床，还先得说说达·芬奇。这位传奇式的人物，可能就是***早用于金属加工的镗床的设计者。他设计的镗床是以水力或脚踏板作为动力，镗削的工具紧贴着工件旋转，工件则固定在用起重机带动的移动台上。1540年，另一位画家画了一幅《火工术》的画，也有同样的镗床图，那时的镗床专门用来对中空铸件进行精加工。导轨的导向面是三角形的，在主轴旋转时带动丝杠使刀具架横向移动。

　　2、为大炮炮筒加工而诞生的一台镗床（威尔金森，1775年）到了17世纪，由于军事上的需要，大炮制造业的发展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人们亟需解决的一大难题。

　　世界上一台真正的镗床是1775年由威尔金森发明的。其实，确切地说，威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机，它是一种空心圆筒形镗杆，两端都安装在轴承上。

　　1728年，威尔金森出生在美国，在他20岁时，迁到斯塔福德郡，建造了比尔斯顿的一座炼铁炉。因此，人称威尔金森为“斯塔福德郡的铁匠大师”。

1775年，47岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力，终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。有意思的是，1808年威尔金森去世以后，他就葬在自己设计的铸铁棺内。

　　3、镗床为瓦特的蒸汽机做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话，当时就不可能出现一次工业革命的浪潮。而蒸汽机自身的发展和应用，除了必要的社会机遇之外，技术上的一些前提条件也是不可忽视的，因为制造蒸汽机的零部件，远不像木匠削木头那么容易，要把金属制成一些特殊形状，而且加工的精度要求又高，没有相应的技术设备是做不到的。比如说，制造蒸汽机的汽缸和活塞，活塞制造过程中所要求的外径的精度，可以从外面边量尺寸边进行切削，但要满足汽缸内径的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

　　斯密顿是十八世纪***的机械技师。斯密顿设计的水车、风车设备达43件之多。在制作蒸汽机时，斯密顿***感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形，是相当困难的。为此，斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床，在其长轴的前端安装上刀具，这种刀具可以在汽缸内转动，以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端，就会出现轴的挠度等问题，所以，要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。但是，这种刨床还没有送刀装置，正处在从“工具”向“机械”的转化过程之中。为此，斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工。

　　对于这个难题，威尔金森于1774年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转，并使其对准中心固定的刀具推进，由于刀具与材料之间有相对运动，材料就被镗出度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为72英寸的汽缸，误差不超过六便士的厚度。用现代技术衡量，这是个很大的误差，但在当时的条件下，能达到这个水平，已经是很不简单了。铣头在使用中可以通过一个过渡连接垫与机床连接，可能很多用户会担心机床接口与铣头接口不搭配等问题，其实这完全可以放心，用户可以按照机床接口尺寸进行定做。

　　但是，威尔金森的这项发明没有申请专利保护，人们纷纷仿造它，安装它。1802年，瓦特也在书中谈到了威尔金森的这项发明，并在他的索霍铁工厂里进行。以后，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这架神奇的机器。原来，对活塞来说，可以在外面一边量着尺寸，一边进行切削，但对汽缸就不那么简单了，非用镗床不可。当时，瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转，让中心固定的刀具向前推进，用以切削圆筒内部，结果，直径75英寸的汽缸，误差还不到一个的厚度，这在当对是很***的了。首先加工左端孔，然后工作台回转180°，找正工件导轨面精度不大于0。

　　4、工作台升降式镗床诞生（赫顿，1885年）在以后的几十年间，人们对威尔金森的镗床作了许多改进。1885年，英国的赫顿制造了工作台升降式镗床，这已成为了现代镗床的雏型。

龙门加工中心主传动系统和滑枕结构优化设计

　数控机床作为现代装备制造业的工作母机，已经成为涉及国民经济命脉、***安全的重要装备。龙门加工中心是航空航天、船舶、机车车辆、工程机械和纺织等行业不可缺少的主要加工设备之一，随着数控机床技术的不断发展进步，对机床结构的优化设计提出了更高的要求，即在满足机床整体性能的条件下，要逐步提高机床加工、装配的工艺性、可靠性。通过生产实践验证，加工效率与加工精度都完全满足生产需求，取得了良好的效益。

　　本文在对XHT2420龙门加工中心的主传动系统和滑枕结构分析的基础上，将新型的复合碳纤维传动轴应用到主传动系统，从而优化了主传动结构，简化了滑枕内腔结构，提高了主传动系统加工和装配的工艺性、可靠性和经济性。

方滑枕万向侧铣头

包括C轴自动转位机构，其C轴自动转位机构包括设置在上箱体的内侧的拉环体、转位内齿轮和转位外齿轮，拉环体定心连接于上箱体的内孔，

拉环体与转位内齿轮通过螺钉相连，拉环体的上端与下牙盘通过螺钉相连，拉环体的下端与下箱体通过螺钉相连，转位外齿轮与机床主轴相连，转位外齿轮的上端与锥柄的下端螺纹连接，转位外齿轮的下端与传动机构的输入端相连，转位内齿轮套设在转位外齿轮的外侧，转位内齿轮的齿部与转位外齿轮的齿部之间具有纵向间隙。本发明具备C轴自动转位功能，自动化程度较高，填补了以往加工一些复杂零件特别是需要进入深腔实现多角度加工的零件加工领域的空白。3年以后，莫兹利在他自己的车间里制造了一台更加完善的车床，上面的齿轮可以互相更换，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。