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1、第二章车床 车床实物图 第一节车床的用途 运动和分类 用途 主要用于加工各种回转表面 如内外圆柱面 圆锥面及成形回转表面和回转体的端面等 有些车床可以加工螺纹面 运动 1 表面成形运动 1 工件的旋转运动 这是车床的主运动 其转速较高 消耗机床功率的主要部分 2 刀具的移动 车床的进给运动 2 辅助运动 切入运动 刀架纵 横向的机动快移 分类 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 彷形车床及车床 多刀专门化车床 第二节CA6140A型卧式车床 一 机床的工艺范围它适用于加工各种轴类 套筒类和盘类零件上的回转
2、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 铰孔和滚花等工艺 卧式车床所能加工的经典表面 二 机床的总布局机床的总布局就是机床各主要部件之间的相互位置关系 及它们之间的运动关系 CA6140的主要组成部分如下 1 主轴箱 Headstock 固定在床身左上端 内装有主轴及换向 变速机构 2 刀架部件 Toolslide 沿床身导轨作纵向移动 使车刀作纵向 横向或斜向运动 3 尾座 Tailstock 顶尖伸出用于支承工件 同时尾架还可以安装钻头等孔加工刀具 进行孔加工 4 进给箱 Feedbox 通过不同齿轮啮合以改变机动进给的进给量和加工螺纹的导
3、程 实现不同的进给速度 5 溜板箱 Apron 溜板箱实现刀架纵向或横向进给 快速移动或车螺纹 通过溜板箱上的手柄和按钮来操控机床 6 床身 Bed 主要起支承作用 床身一般为铸铁材料 耐压不受拉 CA6140型卧式车床外形图 三 CA6140主要技术性能 床身上最大工件回转直径 400mm最大工件长度 750 1000 1500 2000mm刀架上最大工件回转直径 210mm主轴转速 正转24级10 1400r min反转12级14 1580r min进给量 纵向64级0 028 6 33mm r横向64级0 014 3 16mm r车削螺纹范围 米制螺纹44种P 1 192mm英制螺纹20
4、种 2 24牙 in模数螺纹39种m 0 25 48mm径节螺纹37种DP 1 96牙 in主电动机功率 7 5kW 第三节CA6140A型卧式车床的传动系统 一 机床传动系统图 CA6140车床传动系统图 主运动传动链 把动力源 电动机 的运动及动力传给主轴 使主轴带动工件旋转实现主运动 并满足卧式车床主轴变速和换向的要求 a 传动路线电动机 7 5kw 1450r min V带轮 主轴箱中的轴I 双向多片摩擦离分器M1 接下来有三种传动路线 1 压紧离合器M1左部的摩擦片 轴I 轴 正转 2 压紧离合器M1右部的摩擦片 轴I 轴 反转 3 离合器M1处于中间位置 主轴停转 两末端件 主电动
5、机 主轴 传动路线表达式 注 在轴 上装有双向多片摩擦离合器M1 使主轴正转 反转或停止 M1左部压紧时 正转 M1右部压紧时反转 中位停车 齿轮与轴的连接方式 固定 滑移 空套 主轴上的滑移齿轮50移至右端 使其与主轴上的齿式离合器M2啮合 主轴获得11 2r min 560r min的低转速 齿式离合器M2啮合脱开 运动由轴 直接传给主轴 得到6级高转速 500r min 1600r min 运动平衡式计算 V带轮的滑动系数 可取 0 02 u 为轴I和轴 间的可变传动比 其余类推 b 主轴转速级数和转速经低速传动路线时 主轴获得的实际转速是2 3 2 2 1 18级转速 加上由高速传动路
6、线获得的6级转速 主轴共可获得24级正转转速 主轴反转时 有3 1 2 2 1 12级转速 主轴各级转速按运动平衡式计算 例如 某级转速为 注 主轴反转通常不是用于切削 而是用于车削螺纹时 在不断开主轴和刀架间传动联系的情况下 车刀沿螺纹线退回到起始位置 反转转速较高 节省辅助时间 CA6140A型卧式车床主传动系统转速图 进给运动传动链功用是使刀架实现纵向及横向移动变速与换向 它包括车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链 两个末端件 主轴 刀架 丝杠 a 车螺纹进给运动传动链CA6140型卧式车床能车削米制 英制 模数制和径节制四种标准螺纹 可以车削大导程 非标准和较精密的螺纹 它可以车削
7、右旋螺纹 也可以车削左旋螺纹 计算位移 主轴1r 刀架移动加工螺纹的一个导程L工 mm 运动平衡方程式 u 从主轴到丝杠之间的总传动比 L丝 机床丝杠的导程 CA6140型车床的L丝 12mm L工 被加工螺纹的导程 mm 车削米制螺纹传动路线 运动平衡式 化简后得 u基 u倍 分别为基本变速组传动比和增倍变速组传动比 如适当选择u基和u倍值 就可得到米制螺纹导程L的各值 1 12mm 进给箱中的基本变速组是双轴滑移齿轮变速机构 V轴上的四个滑移齿轮可分别与 轴上邻近的两个固定齿轮相啮合 共有8种传动比 增倍变速组由轴 间的三轴滑移齿轮机构组成 可变换四种传动比 它们之间依次相差2倍 其作用是
8、将基本组的传动比成倍地增加或缩小 从而可以加工出不同螺距的螺纹 变换u基和u倍的值 就可得到32种导程值 其中标准的有20种 扩大导程传动路线从传动路线表达式可知 扩大螺纹导程时 主轴 到轴 的传动比为 当主轴转速为45 140r min时 当主轴转速为11 2 35 5r min时 而正常螺纹导程时 主轴 到轴 的传动比为 所以 通过扩大导程传动路线可将正常螺纹导程扩大4倍或16倍 CA6140型车床车削大导程米制螺纹时 最大螺纹导程为192mm CA6140型车床公制螺纹表 L mm 车削英制螺纹英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣数 扣 in 表示 其标准值也按分段等差数列的规律排列 英制螺纹
9、的导程 L 1 in 由于CA6140型车床的丝杠是米制螺纹 被加工的英制螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程值 即 英制螺纹传动路线与米制螺纹路线相比有以下调整 改变传动链中部分传动副的传动比 使其包含特殊因子25 4 将基本组两轴的主 被动关系对调 以便使分母为等差级数 其余部分的传动路线与车削米制螺纹时相同 运动平衡式为 将L 25 4 代入上式 得 变换u基和u倍的值 就可得到各种标准的英制螺纹 CA6140型车床英制螺纹表 k 1时 a 牙 in 1 车削模数螺纹模数螺纹主要用在米制蜗杆中 用模数m表示螺距的大小 螺距与模数的关系为 pm m mm 模数螺纹的导程为 Lm k m m
10、m k 螺纹的头数 模数螺纹的标准模数m也是分段等差数列 车削时的传动路线与车削米制螺纹的传动路线基本相同 由于模数螺纹的螺距中含有 因子 因此车削模数螺纹时所用的挂轮为 运动平衡式为 式中化简后得只要变换u基和u倍 就可车削各种不同模数的螺纹 CA6140型车床模数螺纹表 k 1时 m mm 车削径节螺纹径节螺纹主要用于同英制蜗轮相配合 即为英制蜗杆 其标准参数为径节 用DP表示 其定义为 对于英制蜗轮 将其总齿数折算到每一英寸分度圆直径上所得的齿数值 称为径节 根据径节的定义可得蜗轮齿距为 式中z 蜗轮的齿数 D 蜗轮的分度圆直径 in 只有英制蜗杆的轴向齿距PDP与蜗轮齿距 DP相等才能
11、正确啮合 而径节制螺纹的导程为英制蜗杆的轴向齿距为 标准径节的数列也是分段等差数列 车削径节螺纹时 可采用英制螺纹的传动路线 但挂轮需换为 运动平衡式 化简得 变换u基和u倍可得常用的24种径节螺纹 CA6140型车床径节螺纹表 k 1时 a 牙 in 1 车削非标准螺纹和精密螺纹所谓非标准螺纹是指利用上述传动路线无法得到的螺纹 传动路线 离合器M3 M4和M5全部啮合 被加工螺纹的导程L工依靠调整挂轮的传动比u挂来实现 运动平衡式 换置公式 由于传动链短 误差小 若选择高精度的齿轮作挂轮 则可加工精密螺纹 纵向和横向进给传动链机动进给传动链主要是用来加工圆柱面和端面 为了减少螺纹传动链丝杠及
12、开合螺母磨损 保证螺纹传动链的精度 机动进给是由光杠经溜扳箱传动的 a 纵向机动进给传动链两末端件 主轴1r 刀架f mm 运动平衡式 化简后得 正常螺距的米制螺纹加工路线得到进给量0 08 1 22mm r 32种 正常螺距的英制螺纹加工路线得到进给量0 86 1 59mm r 8种 扩大螺距的米螺纹加工路线得到进给量0 028 0 54mm r 8种 扩大螺距英制螺纹加工路线得到进给量1 71 6 33mm r 16种 b 横向机动进给传动链 M6 I M8 II M7 横 当横向机动进给与纵向进给的传动路线一致时 2f横 f纵 横向与纵向进给量的种数相同 64种 C 刀架快速移动为了缩短
13、辅助时间 提高生产效率 CA6140型卧式车床的刀架可实现快速机动移动 刀架的纵向和横向快速移动由快速移动电动机 P 0 25kw n 1360r min 传动 经齿轮副18 24使轴 高速转动 再经蜗轮蜗杆副4 29 溜板箱内的转换机构 使刀架实现纵向或横向的快速移动 快移方向由溜板箱中双向离合器M6和M7控制 传动路线表达式为 刀架快速纵向右移的速度 车床主传动系统图 分析图示的传动系统 写出传动路线表达式 求主轴的转速级数 计算主轴的最高 最低转速 CA6140型卧式车床的主要结构 1主轴箱主轴箱是车床的主要部件 其主要功能是支承主轴 实现其开 停 换向 制动和变速 把进给运动从主轴传向
14、进给系统 a 卸荷带轮把径向载荷卸给箱体 即避免因V型带的拉力而使轴 产生弯曲变形 提高了传动的平稳性 卸荷路径 F径向 带轮2 螺钉 花键套1 深沟球轴承 法兰3 箱体4b 双向多片式摩擦离合器 制动器及其操纵机构摩擦离合器除传递运动和动力 使主轴实现正 反转 停车外 还能起过载保险装置的作用 2020 6 16 47 可编辑 CA6140型卧式主轴箱展开图 CA6140型卧式车床主轴箱侧面图 主轴箱的向视图 主轴箱的剖面图 摩擦离合器与制动器 双向片式摩擦离合器机构 CA6140 1 双联齿轮2 外摩擦片3 内摩擦片4a 4b 螺母5 圆销6 弹簧销7 拉杆8 滑套9 销轴10 羊角形摆块
15、 11 12 止推片13 齿轮14 压套 c 主轴组件主轴是主轴箱中的主要组成部分 主轴 主轴上齿轮 轴承等一系列零件组成主轴组件 主轴前端短锥法兰式结构1 螺钉2 锁紧盘3 主轴4 卡盘座5 螺栓6 螺母 变速操纵机构示意图 CA6140 1 双联齿轮2 三联齿轮3 拨叉4 拨销5 曲轴6 盘形凸轮7 轴8 链条9 变速手柄10 圆销11 杠杆12 拨叉 传动轴 d 变速操纵机构 2进给箱进给箱的功用是变换被加工螺纹的种类和导程 以及获得所需的各种机动进给量 进给箱由以下几部分组成 变换螺纹导程和进给量的变速机构 包括基本组1和增倍组2 变换螺纹种类的移换机构4 丝杠和光杠的转换机构3以及操
16、纵机构等 CA6140型卧式车床进给箱 3溜板箱溜板箱的功用是将丝杆或光杆传来的旋转运动变为直线运动并带动刀架进给 控制刀架运动的接通 断开和换向 机床过载保护 手动操纵刀架移动和实现快速移动 它主要由双向牙嵌式离合器 纵 横向机动进给和快速移动的操纵机构 开合螺母及其操纵机构 互锁机构 超越离合器和安全离合器等组成 超越离合器1 8 弹簧2 离合器右半部3 离合器左半部4 星形体5 外环6 圆柱滚子7 柱销 安全离合器的工作原理图a 正常机动进给b 过载时推开离合器右半部c 传动链断开1 弹簧2 离合器右半部3 离合器左半部 溜板箱操纵机构立体图 互锁机构的工作原理图 第三节其他车床简介 一 车床自动化的发展普通卧式车床的优点 使用范围广 灵活性大 普通卧式车床的局限性 能安装的刀具较少 自动化程度低 只适用于单件小批生产和修理车间 由于普通卧式车床的辅助运动主要靠工人操纵 当加工形状比较复杂 特别是带有内外螺纹的工件时 工人必须多次装卸刀具 移动尾座以及频繁对刀 试切和测量尺寸等 生产率低 计算机数控砖塔车床正是随着车床自动化和柔性化的需要而发展起来的 转塔车床与卧式车床在结构上最
