車(chē)鏜銑刨磨鉆等機(jī)床的歷史故事

鏜床  

　　門(mén)制造機(jī)器的行家里手，但他們卻能制造各種各樣的手工器具，例如刀、鋸、針、鉆、錐、磨以及軸類(lèi)、套類(lèi)、齒輪類(lèi)、床架類(lèi)等等，其實(shí)機(jī)器就是由這些零部件組裝而成的。

　　1、最早的鏜床設(shè)計(jì)者——達(dá)·芬奇鏜床被稱(chēng)為“機(jī)械之母”。說(shuō)起鏜床，還先得說(shuō)說(shuō)達(dá)·芬奇。這位傳奇式的人物，可能就是最早用于金屬加工的鏜床的設(shè)計(jì)者。他設(shè)計(jì)的鏜床是以水力或腳踏板作為動(dòng)力，鏜削的工具緊貼著工件旋轉(zhuǎn)，工件則固定在用起重機(jī)帶動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)上。1540年，另一位畫(huà)家畫(huà)了一幅《火工術(shù)》的畫(huà)，也有同樣的鏜床圖，那時(shí)的鏜床專(zhuān)門(mén)用來(lái)對(duì)中空鑄件進(jìn)行精加工。工作時(shí)刀具旋轉(zhuǎn)，工件移動(dòng)，工件也可以固定，但此時(shí)旋轉(zhuǎn)的刀具還必須移動(dòng)。

　　2、為大炮炮筒加工而誕生的一臺(tái)鏜床（威爾金森，1775年）到了17世紀(jì)，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人們亟需解決的一大難題。

　　世界上一臺(tái)真正的鏜床是1775年由威爾金森發(fā)明的。其實(shí)，確切地說(shuō)，威爾金森的鏜床是一種能夠精密地加工大炮的鉆孔機(jī)，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。

　　1728年，威爾金森出生在美國(guó)，在他20歲時(shí)，遷到斯塔福德郡，建造了比爾斯頓的一座煉鐵爐。因此，人稱(chēng)威爾金森為“斯塔福德郡的鐵匠大師”。

       1775年，47歲的威爾金森在他父親的工廠里經(jīng)過(guò)不斷努力，終于制造出了這種能以罕見(jiàn)的精度鉆大炮炮筒的新機(jī)器。有意思的是，1808年威爾金森去世以后，他就葬在自己設(shè)計(jì)的鑄鐵棺內(nèi)。

　　3、鏜床為瓦特的蒸汽機(jī)做出了重要貢獻(xiàn)如果說(shuō)沒(méi)有蒸汽機(jī)的話，當(dāng)時(shí)就不可能出現(xiàn)一次工業(yè)革命的浪潮。而蒸汽機(jī)自身的發(fā)展和應(yīng)用，除了必要的社會(huì)機(jī)遇之外，技術(shù)上的一些前提條件也是不可忽視的，因?yàn)橹圃煺羝麢C(jī)的零部件，遠(yuǎn)不像木匠削木頭那么容易，要把金屬制成一些特殊形狀，而且加工的精度要求又高，沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備是做不到的。比如說(shuō)，制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞，活塞制造過(guò)程中所要求的外徑的精度，可以從外面邊量尺寸邊進(jìn)行切削，但要滿足汽缸內(nèi)徑的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。銑頭在使用中可以通過(guò)一個(gè)過(guò)渡連接墊與機(jī)床連接，可能很多用戶(hù)會(huì)擔(dān)心機(jī)床接口與銑頭接口不搭配等問(wèn)題，其實(shí)這完全可以放心，用戶(hù)可以按照機(jī)床接口尺寸進(jìn)行定做。

　　斯密頓是十八世紀(jì)最的機(jī)械技師。斯密頓設(shè)計(jì)的水車(chē)、風(fēng)車(chē)設(shè)備達(dá)43件之多。在制作蒸汽機(jī)時(shí)，斯密頓最感棘手的是加工汽缸。要想將一個(gè)大型的汽缸內(nèi)圓加工成圓形，是相當(dāng)困難的。為此，斯密頓在卡倫鐵工廠制作了一臺(tái)切削汽缸內(nèi)圓用的特殊機(jī)床。用水車(chē)作動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的這種鏜床，在其長(zhǎng)軸的前端安裝上刀具，這種刀具可以在汽缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以此就可以加工其內(nèi)圓。由于刀具安裝在長(zhǎng)軸的前端，就會(huì)出現(xiàn)軸的撓度等問(wèn)題，所以，要想加工出真正圓形的汽缸是十分困難的。2、雙輸出銑頭—該銑頭采用雙向輸出，且雙向的同心精度、垂直精度較佳，可以很好地解決使用者在需求高精度時(shí)手動(dòng)轉(zhuǎn)角度、打表校正的麻煩，避免重復(fù)誤差，提高生產(chǎn)加工效率和精度。為此，斯密頓不得不多次改變汽缸的位置進(jìn)行加工。

　　對(duì)于這個(gè)難題，威爾金森于1774年發(fā)明的鏜床起了很大的作用。這種鏜床利用水輪使材料圓筒旋轉(zhuǎn)，并使其對(duì)準(zhǔn)中心固定的刀具推進(jìn)，由于刀具與材料之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，材料就被鏜出度很高的圓柱形孔洞。當(dāng)時(shí)、用鏜床做出直徑為72英寸的汽缸，誤差不超過(guò)六便士的厚度。用現(xiàn)代技術(shù)衡量，這是個(gè)很大的誤差，但在當(dāng)時(shí)的條件下，能達(dá)到這個(gè)水平，已經(jīng)是很不簡(jiǎn)單了。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的40％－60％，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。

　　但是，威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明沒(méi)有申請(qǐng)專(zhuān)利保護(hù)，人們紛紛仿造它，安裝它。1802年，瓦特也在書(shū)中談到了威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明，并在他的索霍鐵工廠里進(jìn)行。以后，瓦特在制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞時(shí)，也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機(jī)器。原來(lái)，對(duì)活塞來(lái)說(shuō)，可以在外面一邊量著尺寸，一邊進(jìn)行切削，但對(duì)汽缸就不那么簡(jiǎn)單了，非用鏜床不可。當(dāng)時(shí)，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉(zhuǎn)，讓中心固定的刀具向前推進(jìn)，用以切削圓筒內(nèi)部，結(jié)果，直徑75英寸的汽缸，誤差還不到一個(gè)的厚度，這在當(dāng)對(duì)是很先進(jìn)的了。4、1797年英國(guó)人莫茲利發(fā)明了劃時(shí)代的刀架車(chē)床，這種車(chē)床帶有精密的導(dǎo)螺桿和可互換的齒輪。

　　4、工作臺(tái)升降式鏜床誕生（赫頓，1885年）在以后的幾十年間，人們對(duì)威爾金森的鏜床作了許多改進(jìn)。1885年，英國(guó)的赫頓制造了工作臺(tái)升降式鏜床，這已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。

龍門(mén)加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)和滑枕結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)床原滑枕主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及分析

　　滑枕主傳動(dòng)部件是影響龍門(mén)五面加工中心整機(jī)切削性能、強(qiáng)度、剛性和熱平衡的關(guān)鍵部件。滑枕是主傳動(dòng)部件的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)與工藝性將直接影響主傳動(dòng)部件的性能，其作用是把主軸電機(jī)和主軸連接起來(lái)并作Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床加工過(guò)程中，滑枕既要承擔(dān)自身的質(zhì)量，還要承受主電機(jī)及減速箱的質(zhì)量，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床快速平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，滑枕必須保持很好的動(dòng)態(tài)特性。在車(chē)床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。

　　（1）原滑枕主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及工藝性分析。如圖2所示為龍門(mén)加工中心原滑枕主傳動(dòng)系統(tǒng)。主軸伺服電動(dòng)機(jī)1與方滑枕鏜銑頭主傳動(dòng)ZF減速箱2組配，ZF減速箱與滑枕采用分離式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，ZF減速箱置于滑枕頂端，通過(guò)兩根傳動(dòng)軸5、9和中間花鍵軸套7及聯(lián)軸器3、11將ZF減速箱的動(dòng)力傳遞給立臥鏜銑頭主軸12，驅(qū)動(dòng)刀具完成切削運(yùn)動(dòng)。間單的說(shuō),頭是頭基本上可以轉(zhuǎn)任何角度,對(duì)工件多面多方位加工,而分度頭只是工件在轉(zhuǎn),一把只能加工小的工件,而加工的范圍也是有限的,只能加工旋轉(zhuǎn)軸方向的平面。

　　由圖2可見(jiàn)，兩傳動(dòng)軸5與9必須通過(guò)4、6、8、10共4組軸承支撐，滑枕零件傳動(dòng)軸孔多為深軸孔，加工精度特別是平行度、孔距和孔徑較難保證，易造成傳動(dòng)鏈松垮，減弱傳動(dòng)剛性，增大切削噪聲。此外，長(zhǎng)軸孔不易裝配，裝配質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性不高，影響傳動(dòng)剛性。如何發(fā)揮鏜銑頭的優(yōu)勢(shì)鏜銑頭安裝在銑床主軸連接用于驅(qū)動(dòng)刀，旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件，通過(guò)銑頭銑刀驅(qū)動(dòng)可以正常運(yùn)作，最終完成復(fù)雜的操作，銑削工作中發(fā)揮其重要的作用。

景瑞機(jī)械技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：方滑枕萬(wàn)向側(cè)銑頭具備C軸自 動(dòng)轉(zhuǎn)位功能，C軸自動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，通過(guò)拉頭油缸中位功能，使得上下牙盤(pán)脫開(kāi)，再利 用轉(zhuǎn)位內(nèi)齒輪和轉(zhuǎn)位外齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)位，自動(dòng)化程度較高，解決了以往側(cè)銑頭的C 軸無(wú)法轉(zhuǎn)位的缺陷，填補(bǔ)了以往加工一些復(fù)雜零件特別是需要進(jìn)入深腔實(shí)現(xiàn)多角度加工的 零件加工領(lǐng)域的空白。與傳統(tǒng)的金屬傳動(dòng)軸相比，具有輕質(zhì)高效、低振動(dòng)、低噪聲、易維修及節(jié)約能源等特點(diǎn)。

在側(cè)銑頭的C軸自動(dòng)轉(zhuǎn)位功能的基礎(chǔ)上，還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)A軸手動(dòng)轉(zhuǎn)位功 能，進(jìn)一步拓展側(cè)銑頭的加工范圍。A軸手動(dòng)轉(zhuǎn)位鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，只需要松開(kāi)de 鎖緊的螺 母和第五壓蓋，旋松螺紋套至一定高度使得左右牙盤(pán)脫開(kāi)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位小齒輪就能使主 軸箱整體旋轉(zhuǎn)，A軸手動(dòng)轉(zhuǎn)位相對(duì)于以往那些手動(dòng)轉(zhuǎn)位的附件頭來(lái)說(shuō)更加省力，同時(shí)也更加 安全可靠；5．主軸前后軸承的潤(rùn)滑均采用1號(hào)合成鈉基脂，在裝配和維修時(shí)，必須在軸承處涂上適量鈉基脂，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)于那些依靠力矩電機(jī)或者渦輪蝸桿的附件頭來(lái)說(shuō)成本大幅降低，提高了萬(wàn) 向側(cè)銑頭的性?xún)r(jià)比。