第一章车床-机械制造装备与设计-西北工业大学

第一章CA6140普通车床车床是使用单刃刀具以车削的方法形成工件内、外回转表面为主要功能的机床。主要型式有：落地及卧式车床，立式车床，回轮、转塔车床，仿形及多刀车床，自动和半自动车床，专门化车床及专用车床等。本章的内容及要求：1．掌握卧式车床的功能、运动及传动原理图；2．了解卧式车床的组成和主参数；3．重点掌握CA6140车床的主传动链及各进给传动的组成、功能、传动路线及运动平衡式；4．掌握CA6140车床主要部件的结构及特点；5．了解其它类型车床的特点。第一节卧式车床的工艺范围及其组成一、工艺范围见图1－1车削内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面和环形槽，车削端面和各种螺纹，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、套丝和滚花等。二、组成部件见图1－2主轴箱、刀架、尾座、床身、光杆、丝杆、溜板箱、进给箱、挂轮变速机构等。三、卧式车床的主要参数见图1－31．主参数：床身上最大工件回转直径D；2．第二主参数：最大工件长度，有750，1000，1500，2000mm。3．刀架上最大回转直径D1。第二节CA6140车床的传动系统所需成形运动:见图1－11加工圆柱表面或平面：a工件旋转主运动（简单运动）b进给运动：纵向进给运动或横向进给运动（简单运动）2加工螺纹：螺纹进给运动（工件旋转运动与纵向进给运动合成为一复合运动）3加工回转体成形面：（纵向与横向进给运动合成为一复合运动）传动原理图：见图1－41主传动链：主电动机－1－2－uυ－3－4－主轴（外联系）2纵、横向进给传动链：主电动机－1－2－uυ－3－4－5－ux－6－7－齿轮齿条－刀架（纵向）－8－9－横向进给丝杆－刀架（横向）3螺纹进给链：主轴－4－5－ux－6－8－丝杆－刀架（内联系）一、主运动传动链传动系统图1-61．传动路线：Ｍ1(反)-Ⅶ动机－Ⅰ－Ｍ1(正)⑵Ⅱ⑶Ⅲ⑵Ⅳ⑵Ⅴ-Ｍ2-Ⅵ(主轴)56/38Ｍ1(正)---主电机-Ф130/Ф230-Ⅰ-51/43-Ⅱ-Ｍ1(反)50/34-Ⅶ-34/3039/41-----------63/50-----------30/50-Ⅲ-50/5051/51Ⅵ22/58--Ⅳ-Ⅴ-26/5820/8020/80主运动的传动链结构式2．主轴的转速级数与转速计算(传动系统图)因u1=50／50×51／50≈1u2=50／50×20／80＝1／4u3=20／80×51／50≈1／4u4=20／80×20／80＝1／16故主轴正转的转速级数：2×3×[1+（2×2－1）]＝24级主轴反转的转速级数：3×[1+（2×2－1）]＝12级运动平衡式计算：n主＝1450×130／230×(1-ε)uⅠ－ⅡuⅡ-ⅢuⅢ-Ⅵ传动系统图1运动平衡式:n主=1450＊ø130/ø230＊0.98＊51/43＊22/58＊63/50=450(r/min)传动系统图2运动平衡式:n主=1450＊ø130/ø230＊0.98＊51/43＊22/58＊20/80＊20/80＊26/58=10(r/min)3.转速图:二．进给运动传动系统（传动系统图1－６）1CA6140车床刀架传动系统组成如下CA6140车床可车削标准螺纹公制(44种)、英制(20种)、模数制(39种)及径节制(37种)四种标准螺纹，还可车削大导程、非标准和较精密的螺纹,一般切削刀架纵横向进给(各64种)①u基有8种，成等差数列，称基本组。见图u基1＝26/28=6.5/7u基2＝28/28=7/7u基3＝32/28=8/7u基4＝36/28=9/7u基5＝19/14=9.5/7u基6＝20/14=10/7u基7＝33/21=11/7u基8＝36/14=12/7②u倍有4种，按倍数关系排列，称增倍组。见图u倍1＝28/35×35/28=1u倍3＝28/35×15/48=1/4u倍2＝18/45×35/28=1/2u倍4＝18/45×15/48=1/8③反向机构(见图1－６）33/33右螺纹Ⅸ33/25-Ⅺ25/33左螺纹Ⅹ结构图④挂轮:加工公制和英螺纹时:U挂=(63/100)(100/75)加工模数制和径节螺纹时:U挂=(64/100)(100/97)加工非标准或较精密螺纹:U挂=(a/b)(c/d)⑤公英制变换(见图)公制和模数螺纹：英制和径节螺纹：ⅧXVⅧXV25/36U基25/36M3合1/U基基本组.ＸⅣXⅣ36/2536/25XⅥXⅣCA6140车床加工螺纹的传动链结构式:（一）螺纹车削传动链运动平衡式：1主×u总×P丝＝kP工mm(见加工原理图)螺纹种类螺距参数螺距／mm导程／mm公制螺距P／mmPL=kP模数制模数m／mmPm=πmLm=kπm英制每英寸牙数a/(牙.in-1)Pa=25.4/aLa=25.4k/a径节制径节DP/(牙.in-1)PDP=25.4/DPLDP=25.4k/DP螺距参数及其与螺距、导程的换算关系(统一为公制单位)1．车公制螺纹传动路线：见图主轴Ⅵ－Ⅸ－换向机构－Ⅺ－Ⅻ－ⅩⅢ－u基－ⅩⅣ－ⅩⅤ－u倍－ⅩⅦ－M5－ⅩⅧ(丝杆)－刀架传动链结构式可加工的标准公制螺纹运动平衡式为：1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×12＝kP7u基u倍=kPu倍u基26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/45×15/48=1/8--1--1.25-1.528/35×15/48=1/4-1.7522.25-2.5-318/45×35/28=1/2-3.544.5-55.5628/35×35/28=1-789-1011122．车英制螺纹螺纹进给传动链必须作如下变动：用公英制变换机构将基本组的主、从动传动关系，调整成与车公制螺纹时相反,挂轮同车公制螺纹.见图传动路线:主轴Ⅵ－Ⅸ－换向机构－Ⅺ－Ⅻ－ⅩⅣ-1/u基－ⅩⅢ－ⅩⅤ－u倍－ⅩⅦ－M5－ⅩⅧ(丝杆)传动链结构式运动平衡式为：1×58/58×33/33×63/100×100/75×1/u基×36/25×u倍×12=25.4k/a4/7×7/4×63/75×36/25×u倍/u基=25.4k/a故4/7·u倍/u基=k/aCA6140型车床英制螺纹表(k=1时，a/牙.in-1)u倍u基26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/45×15/48=1/8-1416181920-2428/35×15/48=1/4-789-10111218/45×35/28=1/23.253.544.5-5-628/35×35/28=1--2----33．车模数螺纹传动路线同公制螺纹(见图)，只将挂轮传动比换成64/100×100/97传动链结构式运动平衡式为：1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×12＝πmk7/4∙4/7∙64/97∙25/36∙12∙u基u倍=πmk故7/4u基u倍=mku倍u基26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/45×15/48=1/8--0.25-----28/35×15/48=1/4--0.5-----18/45×35/28=1/2--1--1.25-1.528/35×35/28=1-1.7522.25-2.52.7534．车径节螺纹传动路线同车英制螺纹，只将挂轮传动比换成64/100×100/97传动链结构式运动平衡式为：1×58/58×33/33×64/100×100/97×1/u基×36/25×u倍×12＝25.4kπ/DP1/7∙7∙64/97·36/25∙12u倍/u基=25.4kπ/DP故1/7·u倍/u基＝k/DPu倍u基26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/45×15/48=1/8-566472－80889628/35×15/48=1/4-283236-40444818/45×35/28=1/2－141618-20222428/35×35/28=1-789-101112车削四种螺纹时，传动路线特征归纳为表1－7。车削螺纹时，M5要接合。表1－7车削四种螺纹时的传动特征5．车大导程螺纹见图传动链结构式：５８／５８主轴Ⅵ－50/50-Ⅸ58/26－Ⅴ－80/20－Ⅳ－80/20-Ⅲ-44/44Ⅷ-26/58正常螺距ＵⅥ－Ⅸ＝５８／５８＝１主轴Ⅵ至轴Ⅸ间的传动比u扩为：u扩1＝58／26×80／20×50／50×44／44×26／58＝4u扩2＝58／26×80／20×80／20×44／44×26／58＝16具体地说：①主轴转速为10~32r/min，导程可扩大16倍；②主轴转速为40~125r/min，导程可扩大4倍；③主轴转速更高时，导程不能扩大。另一条传动路线58/26∙50/51∙50/50∙44/44∙26/50=1传动路线：Ⅵ(主轴)-58/26-Ⅴ-80/20-Ⅳ-(50/50或80/20）-Ⅲ-44/44-Ⅷ-26/58-Ⅸ-常用螺纹传动路线-ⅩⅧ(丝杆)5．车非标准和较精密螺纹见图齿式离合器：Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５全啮合传动路线：主轴Ⅵ－Ⅸ－换向机构－Ⅺ－u挂－Ⅻ－M3－ⅩⅣ－M4－ⅩⅦ－M5－ⅩⅧ(丝杆)－刀架这样，传动路线大为缩短，减小了传动件制造和装配误差对工件螺纹螺距精度的影响。运动平衡式为：1×58/58×33/33×u挂×12＝kp化简为:u挂=a/b×c/d=kp/12(二)一般车削纵向和横向进给传动链传动路线：见图换向机构：双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮副40/48、40/30×30/48组成两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同的传动路线，可获得纵、横向进给量各64种。现以纵向进给为例说明:⑴当运动经车常用公制螺纹传动路线传动时，可得到0.08～1.22mm/r的32种正常进给量。见图f纵=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×28/80×2.5×12化简整理得:f纵=0.71u基u倍⑵当运动经车常用英制螺纹传动路线传动时，见图类似有：f纵=1.474u倍/u基使u倍=1，变换u基，可得到0.86～1.59mm/r的8种较大进给量。⑶当主轴为10～125r/min时，运动经扩大螺距机构及英制螺纹传动路线，可获得16种供强力切削或宽刀精车用的加大进给量，见图其范围为1.71～6.33mm/r。①N主=10～32r/min，u扩=16，②N主=45～125r/min，u扩=4，⑷当主轴为450～1400r/min时（其中500r/min除外）见图传动路线：由Ⅵ(主轴)－50／63－Ⅲ-44／44－Ⅷ-26/58-Ⅸ…公制螺纹传动路线…当u倍＝1/8时，可获得8种供高速精车时的细进给量，其范围为0.028～0.054mm/r。横向进给与纵向进给的传动路线基本一致，只是从溜板箱XⅢ到刀架的传动路线不同f横／f纵＝（48/48∙59/18)/(28/80∙π∙2.5∙12)=1/2故相应的f横=1/2f纵。（三）刀架快速移动传动链见图传动路线：快速电动机（2800r/min）-13/29-ⅩⅩ-与机动进给相同的传动路线。1第三节卧式车床的结构一、主轴箱功用：支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。1、传动机构：见图1－8（一）⑴卸荷式皮带轮：使轴Ⅰ不受轴向力的作用，弯曲变形减小，并可提高传动的平稳性。见图⑵传动齿轮：齿轮与传动轴的联接情况有固定的、空套的和滑移的三种。⑶传动轴的支承结构：由于转速较高，一般采用向心球轴承或圆锥滚子轴承，常用双支承结构，也有采用三支承结构。2、主轴及其轴承：见图1－8(二）3、开停及换向装置：双向多片式摩擦离合器。见图1－114、制动装置：闸带式制动