车床

车床（Lathe），是一种将加工物固定在一旋转主轴上加工的机床。1797年英国人亨利·莫兹利发明了车床，通常用在圆柱型态的工件加工。一般车床配备各种专用刀具，可完成内外圆加工、钻孔、车螺纹、切断车槽、端面加工、车外圆、钻中心孔、车孔，铰孔、车圆锥、车成形面、滚花、盘绕弹簧等加工程序。车床是由电力驱动马达，经皮带及齿轮等传动系统使主轴转动，带动主轴卡盤㆖之工件旋转，再利用固定于刀架㆖之车刀进行车削之机床，主要加工工件为圆型杆件，切削工作有车端面、内外直径、圆弧、锥度、钻孔、搪孔、偏心、压花、切断、切槽、车螺牙。以下以卧式普通车床为例介绍。头座（英语：Head stock）：又称主轴台，位于车床左侧。包含有传导机构（皮带传导的塔轮变速、齿轮变速等。）与莫氏锥度之中空主轴组成。主轴后段装置齿轮，与传导机构之塔轮或齿轮连接，带动主轴运转。主轴前段可装置卡盤、面盘等夹具夹持工件。（中空主轴之优点为减轻主轴重量且可夹持长条形工件、更可搭配切断车刀实现自动上落料。）主电动机经过包含 H2、H3 在内的传动链带动主轴 H4 旋转，主轴再经由 H5、H6 控制下带动 H7 或 H8，实现主轴旋转与刀架进给的联动。H7 称为丝杠、H8 称为光杠，皆因其螺纹（螺丝）与光滑表面而得名。丝杠用于车削螺纹。主轴的转动通过变速箱内设定好的各组齿轮传动副，以确定的转速比带动丝杠。刀架内装有一个被切成两半的螺母，闭合时可扣在丝杠的螺纹上，进而带动刀架以确定的运动速度（主轴转一转、刀架移动多长距离）移动以切削螺纹。光杠用于车削光滑外圆面（或滚花）。其上切有键槽，刀架内有滑移齿轮套在光杠上以接收运动，此时走刀通过床身下装的齿条实现。与丝杠的区别是主轴与光杠的转速比不固定，且可通过离合器接通快速进给电动机的传动链，令光杠快速旋转带动刀架快速接近工件、节省加工时间。H9 是一个四向五位（即可在十字形的轨迹上扳动）的手柄，上下扳动可以更改光杠旋转方向，中间位置切断来自主轴的传动链、停止光杠转动并防止运动干涉，再左右扳动则接通快速进给电动机实施快速走刀。也有车床的该手柄只能上下扳动（两向三位）、快速走刀是装在溜板箱上的单独手柄。如果变速箱内置的档位无法满足加工要求，可打开 H10 盖子、将特定齿数的齿轮挂装在轴上，扳动手柄选择挂轮即可按照挂轮所设定的传动比走刀。床台（英语：Lathes bed）：（又称：床身）床台是车床的大型基础部件，为经过季化处理之铸铁制成。有两条精度很高的V形导轨和矩形导轨，其导轨一般都经过高频硬化处理制成。导轨分两部分，以引导刀座（Carriage）与尾座（Tail stock）移动。床台下方装置一导螺杆，其螺杆会配合主轴之转速，可配合刀座部分的自动进刀机构进行车螺纹、工件滚纹（或称压花）之工作。床台的断面形状，依制造工厂有不同设计样式，大致分为英式和美式两种。英式床台和美式床台比较溜板箱架在床身上，侧面垂下部分装有传动机构以从丝杠与光杠接受运动，带动上方承装的刀架进刀切削。刀座（或称刀架，英语：Carriage）：包含复式刀座与自动进刀机构等。复式刀座可操作横向进刀与纵向进刀。（此处提到的横向进刀方向与床台保持垂直、纵向进刀方向与床台保持平行，即从主轴而非操作员的角度来看。）一般而言，车床纵向进刀由溜板箱上的大手轮（进刀手轮）操作、横向进刀由刀座上的手轮操作。自动进刀机构进行车螺纹、工件滚纹的原理系利用车床上工件作一等速运转，配合刀座之刀具以等速直线移动的方式进行车削。1 上夹持有车刀。有些车床的该部件可同时夹持四把车刀，用每次旋转90°的手柄选择一把车刀进行加工，省去频繁换刀的麻烦。2 可以在2b上旋转，使横向进刀变为斜向进刀，用于加工斜面。当5b扳到螺纹档位时，溜板箱内两个半螺母扣在丝杠上，同时光杠上滑移齿轮到床身齿条的传动链断开，刀架由丝杠带动进行螺纹的车削；反之由光杠配合床身齿条带动进行外圆切削。5c控制2或3是否与光杠联动，即是否自动进刀。尾座（英语：Tail stock）：（又称：尾轴架）位于床台的右侧位置。尾座的轴孔为莫氏锥度，可装置钻头、绞孔刀与螺丝攻进行内孔加工之工作。亦可配合工件长度的需要，在导轨（Ways）上移动尾座；此时尾座可装置顶心顶住卡盤所夹持之工件，避免卡盤所夹持之工件过长而不易夹持。床座包含床台（床轨）及基座（床架），下部为基座；上部为床台。由于工作上的需要，设有许多的附件。卡盤是机床上用来夹持工件的机械装置。花盘又称面盘，是一台车床的基本夹具附件，用于木材或金属车削车床。它是一个圆形金属（通常是铸铁）板。面盘上有很多放射状或不规则平行的细长沟，用于装置较大或不规则形状工作物之搪孔工作、钻孔工作、用其他方法无法夹持加工之工作物。它是套用经过加工后之工作物之孔内，心轴两端开有顶心孔，以便一端由顶心支持，另一端崁入主轴端。（英语：Lathe Center）顶心用来支撑工作物的，装在主轴端称活顶心又称前顶尖，装在尾座称为死顶心又称后顶尖。顶心种类分为5种：牵转具，中空部位可用以夹持工作物。驱动盘，安装于车床主轴上，当其回转时，使夹持于两顶心间之工作物旋转，以便进行车削加工。筒夹是一种零件，它主要负责把小直径的工作物夹紧于主轴端。主要用于六角车床及自动车床。避免工作物产生挠曲现象，用来支撑细长工作物，装设在刀具座上并随之移动的稳定扶架。使用于工作物不能直接安装于面盘上的一种辅助工具。用来订定工作物中心位置。用于加工，工作物外表。切削液是金属切削加工效率及车刀寿命的重要配套材料。辊纹，（又称滚花、滚纹、压花），为机件表面增加摩擦力或便于持握而特别制成凹凸纹路，这些花纹一般是在车床上用滚花刀滚压挤件使其表面产生花纹。辊纹对车床来说是损耗极大的工作，应以低转速来操作。辊纹部位离卡盤 50 厘米以上时，应以尾座台顶工作物中心，将工作物支撑牢固。切削参数要考虑基本的转折过程是：切削速度快慢，取决于很多因素，特别是质量和类型的工具使用，切削深度，硬度和可加工的材料有被加工进给速度和使用。主要限制了机器的速度原因是它的范围、主轴马达功率和刚性固定的工件和刀具。公式：其中 Vc 是切削速度，n 是机床的每分钟转数，Dc 是工件的直径。过度的切削速度可导致：切削速度过低会导致：在传统的车床有一个有限的范围内的速度，取决于速度的主要引擎和变速齿轮箱。在数位车床，这个速度与控制系统的反馈，通常采用可变频率和速度，可以选择任何一个范围内的速度高​​达全速。刀具的旋转速度与切削速度成正比，与刀具的直径成反比。由于工业的发达使得实际工作需求日益增进下，为适应各种加工产品及近代自动化加工潮流势，以符合生产需要，发展多种不同功能与特性：普通车床，为目前使用最广泛的车床种类。早期的普通车床传动是借由皮带传导的塔轮变速，现今已改用齿轮变速箱传动。齿轮变速箱的优点为可精确掌握主轴之转速，且无主轴转速过高，皮带摩擦消耗、滑动之情形，因为其主轴是水平放置，所以又名卧式车床。若床面为凹口者，则为凹口车床（Gap lathe）。桌上型车床又称台式车床，其型式及构造类似普通车床，通常安装于工作桌上使用而得名，适用于生产精密量具、仪器及小零件之生产。立式车床的主轴为垂直安装，床台则成水平方向，工件置于可旋转的床台上。特别适于加工直径大，但长度短之工件。六角车床又称转塔车床，以六角形旋转刀塔取代普通车床之尾座而设计。特别适于加工需多种加工程序(如钻孔、铰孔、搪孔)中大量之工件，适合大量生产。自动车床，能够自动照工作物加工次序车削，车制完成后会自动退刀、进料，并进行下一个成品的车削，适合较小直径工件之大量生产。靠模车床又称仿削车床，利用触针依照模型或样板的形状移动，车刀也随之移动车削工作物，因此可以正确地车削出与模型一样的工件。全名为“电脑数值控制车床”，简称“数控机床”。优点为适于加工生产中大数量、设计复杂、要求精密度高的工件。当在车床工作时，必须遵守某些规定，以确保不会发生任何事故造成可能的伤害。