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1、模块二 普通车床,任务引入 任务分析 相关知识 任务实施 知识链接 学习小结 生产学习经验,任务引入,现要求加工如图2-1所示的轴类零件，材料45钢，小批量生产。,返回,任务分析,如图2-1所示是一个典型的轴类零件，主要的加工面为圆柱面，即以中心轴线为回转中心形成圆柱面，端面为小平面，这些面主要在车床上完成粗加工和半精加工，主要轴段的最终加工由磨削完成，两键槽由铣削工序完成。在车床进行粗加工、半精加工时，车床所需的转速是不同的。车床如何实现不同转速，进行粗加工、半精加工是本章要解决的问题。,返回,相关知识,机床在机械加工中，保证刀具与工件之间具有正确的相对运动，并完成其所需的切削。 车床是制造
2、业中使用最广泛的一类机床。在一般机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在金属切削机床中所占的比例最大，约占机床总台数的20 % - 35 % ,其中又以普通车床的应用最为广泛。CA6140是我国生产中的一种典型的普通车床。图2-1所示的轴的粗加工、半精加工可以在CA6140车床上完成。下面主要介绍CA6140的组成和主传动系统等，通过对CA6140车床的学习，为进一步学习其他机床打下良好的基础。 (一)CA6140型普通车床的组成 1.车削加工概述,下一页,返回,相关知识,车削是机械加工中最基本、应用最广泛的一种加工方法，主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱、圆锥表面、回转体成型面和回转体的端面，
3、有些车床还能加工螺纹。 通常，车削加工时的主运动一般为工件的旋转运动，进给运动则由刀具直线移动来完成。车床上使用的刀具，主要是各种车刀，也可以使用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙等孔加工刀具和螺纹刀具进行加工。由于大多数机械零件都具有回转表面，车床的工艺范围又较广，因此，车削加工的应用极为广泛。如图2-2所示是卧式车床所能加工的典型表面。 由图2-2可以看出，为完成各种加工工序，车床必须具备下列成型运动:工件的旋转运动主运动;刀具的直线运动进给运动。其中，刀具平行于工件旋转轴线方向的移动称为纵向进给运动;垂直于工件旋转轴线方向的移动称为横向进给运动;与工件旋转轴线成一定角度方向的移动为斜向进给运
4、动。,上一页,下一页,返回,相关知识,在多数加工情况下，工件的旋转和刀具移动之间必须保持严格的运动关系，因此它们组合成一个复合成型运动螺旋轨迹运动，习惯上常称为螺纹进给运动。另外，加工回转体成型面(包括通过纵、横进给加工圆锥面)时，纵向和横向进给运动也组合成一个复合成型运动，因为刀具的曲线轨迹运动是依靠纵向和横向两个直线运动之间保证严格运动关系实现的。 2.车床的分类 车床的种类很多，除了卧式车床外，按其用途和结构的不同，还有仪表车床、落地车床、转塔车床、回轮车床、立式车床、自动车床、半自动车床、曲轴及凸轮车床、铲齿车床等。,上一页,下一页,返回,相关知识,1)转塔车床 如图2-3 ( a)表
5、示一台转塔车床。它除有一个前刀架3外，还有一个转塔刀架4(可绕垂直轴线转位)。前刀架的组成和运动同卧式车床的刀架相同，既可纵向进给车外圆，也可以横向进给加工端面和沟槽。转塔刀架只能作纵向进给，它一般为六角形，可在6个面上安装一把或一组刀具(见图2-3 (b)。为了在刀架上安装各种刀具以及进行多刀切削，需采用各种辅助工具。转塔刀架用于车削内外圆柱面，钻、扩、铰和锁孔，攻丝和套丝等，前刀架和转塔刀架各由一个溜板箱来控制它们的运动。转塔刀架设有定程机构，加工过程中当刀架到达预先调定的位置时，可自动停止进给或快速返回原位。,上一页,下一页,返回,相关知识,在转塔车床上加工工件时，需根据工件的加工工艺过
6、程，预先将所用的全部刀具装在刀架上，每把(组)刀具只用于完成某一特定工步，并根据工件的加工尺寸调整好位置。同时，还需相应地调整定程装置，以便控制每一刀具的行程终点位置。机床调整妥当后，只需接通刀架的进给运动，以及工作行程终了时将其退回，便可获得所需要求的加工尺寸。在加工过程中，每完成一个工步，刀架转位一次，将下一组所需使用的刀具转到加工位置，以进行下一工步。 2)回轮车床 回轮车床如图2-4所示。在回轮车床上没有前刀架，只有一个可绕水平轴线转位的圆盘形回轮刀架，其回转轴线与主轴轴线平行。,上一页,下一页,返回,相关知识,回轮刀架沿端面圆周分布有12或16个安装刀具用的孔，每个刀具孔转到最高上面
7、位置时，其轴线与主轴轴线在同一直线上。回轮刀架可沿床身上的导轨做纵向进给运动，进行车内圆、钻孔、扩孔、铰孔和加工螺纹等工序;还可以绕自身轴线缓慢旋转，实现横向进给，以便进行切槽，车成型面或切断等加工。这种车床加工工件时，除采用复合刀夹进行多刀切削外，还常常利用装在相邻刀孔中的几个单刀刀夹同时进行切削。,上一页,下一页,返回,相关知识,与卧式车床比较，在转塔、回轮车床上加工工件主要有以下一些特点: (1)转塔或回轮刀架上可安装很多刀具，加工过程中不需要装卸刀具便能完成复杂的加工工序。利用刀架转位来转换刀具，迅速方便，缩短了辅助时间。 (2)每把刀具只用于完成某一特定工步，可进行合理调整，实现多刀
8、同时切削缩短机动时间。 (3)由预先调整好的刀具位置来保证工件的加工尺寸，并利用可调整的定程机构控制刀具的行程长度，在加工过程中不需要对刀、试切和测量。 (4)通常采用各种快速夹头以代替普通卡盘，如棒料常用弹簧夹头，铸、锻件用气动或液压卡盘装夹;加工棒料时，还采用专门的送料机构，送夹料迅速方便。,上一页,下一页,返回,相关知识,由上述可知，用回轮、转塔车床加工工件，可缩短机动时间和辅助时间，生产率较高。但是，回轮、转塔车床上预先调整刀具和定程机构需要花费较多的时间，不适于单件小批生产，而在大批量生产中，应采用生产率更高的自动和半自动车床。因此它只适用于成批生产中加工尺寸不大且形状复杂的工件。
9、3)立式车床 立式车床主要用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小，且形状比较复杂的大型或重型零件。立式车床是汽轮机、水轮机、重型电机、矿山冶金等重型机械制造厂不可缺少的加工设备，在一般机械制造厂中使用也很普遍。立式车床的主要特点是主轴立式布置，并有一个直径很大的圆形工作台，供安装工件之用。,上一页,下一页,返回,相关知识,工作台台面处于水平位置，因而笨重工件的装夹和找正比较方便。由于工件和工作台的质量主要由床身导轨所承受，大大减轻了主轴及其轴承的负荷，因此较易保证加工的精度。 立式车床分单柱式和双柱式两种。单柱式立式车床只用于加工直径一般小于1 600mm的工件;双柱式立式车床加工工件直径一般大
10、于2 OOOmm，重型立式车床其加工工件直径超过25 000 mm o 单柱立式车床具有一个箱形立柱，与底座固定地联成一整体，构成机床的支承骨架(如图2-5 ( a)所示)。工作台装在底座的环形导轨上，工件安装在它的台面上，由它带动绕垂直轴线旋转，完成主运动。在立柱的垂直导轨上装有横梁和侧刀架，在横梁的水平导轨装有一个垂直刀架。,上一页,下一页,返回,相关知识,垂直刀架可沿横梁导轨移动作横向进给以及沿刀架滑座的导轨移动作垂直进给。刀架滑座可左右扳转一定角度，以便刀架作斜向进给。因此，垂直刀架可用来完成车内外圆柱面、内外圆锥面，切端面以及切沟槽等工序。在垂直刀架上通常带有一个五角形的转塔刀架，它
11、除了可安装各种车刀以完成上述工序外，还可安装各种孔加工刀具，以进行钻、扩、铰等工序。侧刀架可以完成车外圆、切端面、切沟槽和倒角等工序。垂直刀架和侧刀架的进给运动或者由主运动传动链传来，或者由装在进给箱上的单独电动机传动。两个刀架在进给运动方向上都能做快速调位移动，以完成快速趋进、快速退回和调整位置等辅助运动，横梁连同垂直刀架一起，可沿立柱导轨上下移动，以适应加工不同高度工件的需要。横梁移至所需位置后，可手动或自动夹紧在立柱上。,上一页,下一页,返回,相关知识,双柱式立式车床具有两个立柱(如图2-5 ( b)所示)，它们通过底座和上面的顶梁联成一个封闭式框架。横梁上通常装有两个垂直刀架。中等尺寸
12、的立式车床上，其中一个刀架往往也带有转塔刀架。双柱立式车床有一个侧刀架，装在右立柱的垂直导轨上。大尺寸的立式车床一般不带有侧刀架。 3. CA6140型卧式车床的组成 CA6140型卧式车床的主参数床身上最大工件回转直径400mm。第二主参数最大加工长度有750mm, 1 OOOmm, 1 SOOmm, 2 OOOmm四种。CA6140型卧式车床的外形如图2-6所示。机床的主要组成部件及其功用为:,上一页,下一页,返回,相关知识,1)主轴箱 主轴箱1固定在床身4的左边，内部装有主轴和变速传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功能是支承主轴，并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动工
13、件按规定的转速旋转，以实现主运动。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转做主运动，也可以装前顶尖通过拨盘带动工件旋转。 2)刀架 刀架2可沿床身4上的刀架导轨作纵向移动。刀架部件由几层组成，它的功用是装夹车刀，实现纵向、横向和斜向运动。,上一页,下一页,返回,相关知识,3)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承长工件，也可以安装钻头，铰刀等孔加工刀具进行孔加工。 4)进给箱 进给箱8固定在床身4的左端前侧。进给箱内装有进给运动的传动及操纵装置，改变进给量的大小、改变所加工螺纹的种类及导程。 5)床身 床身4固定在左右床腿7和5上。床身上安装着
14、机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位置。床身上面有纵向进给运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。,上一页,下一页,返回,相关知识,6)溜板箱 溜板箱6与刀架2的最下层纵向溜板相连，与刀架一起作纵向运动，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，或车削螺纹。溜板箱上装有各种操作手柄和按钮。 (二)CA6140型普通车床传动系统 CA6140型车床的传动系统如图2-7所示。整个传动系统由主运动传动链、车螺纹传动链、纵向进给传动链、横向进给传动链及快速移动传动链组成。 1.主运动传动链 主运动传动链的两端件是主电动机与主轴，它的功能是把动力源的运动及动力传给主轴
15、，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。,上一页,下一页,返回,相关知识,(1)两端件:电机一主轴。 (2)计算位移:所谓计算位移，是指传动链首末件之间相对运动量的对应关系。CA6140型卧式车床的主运动传动链是一条外联系传动链，电动机与主轴各自转动时运动量的关系为各自的转速，即1450r/min(主电动机)nr/min(主轴)。 (3)传动路线表达式: 主运动由主电动机(7. SkW, 1450r/min)经V带传动I轴而输人主轴箱。轴I上安装有双向多片式摩擦离合器M1，以控制主轴的启动、停转及旋转方向。M1左边摩擦片结合时，空套的z51, z56双联齿轮与I轴一起转动，通过两对齿轮副 带动I
16、I轴实现主轴正转。,上一页,下一页,返回,相关知识,右边摩擦片结合时，由z50与I轴一起转动，z50通过珊轴的z34带动II轴上的z30实现主轴反转。当两边摩擦片都脱开时，则I轴空转，此时主轴静止不动。II轴的运动通过II一IQ轴之间的三对传动副 带动111轴。111轴的运动可由两种传动路线至主轴，当主轴VI轴的滑移齿轮z50处于左边位置时，轴111的运动直接由齿轮z63传至与主轴用花键连接的滑移齿轮z50，从而带动主轴以高速旋转。当主轴VI轴的滑移齿轮z50右移，脱开与轴111上齿轮z63的啮合，并通过其内齿轮与主轴上齿轮z58左端齿轮啮合(即M2结合)时，轴111的运动经轴111一W间及轴W一V间两组双联滑移齿轮变速装置传至轴V，再经齿轮副26/58使主轴获得中、低转速。其传动路线表达为,上一页,下一页,返回,相关知识,上一页,下一页,返回,相关知识,(4)主轴转速级数: 由传动系统图和传动路线表达式可以看出主轴正转时适用各滑动齿轮轴向位置的各种不同组合，主轴共可得2x3x(1+2 x2)=30种转速，但由于轴111一V间的四种传动
