4第四章 车削加工

ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）第四章车削加工本章主要介绍车削加工方法、工艺特点及相应的车削加工工艺装备。以CA6140普通卧式车床为例，介绍车床的功能和运动、工艺装备的特点及应用。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）一、概述4.1车削加工概述ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）4.2车床一、车床的主要类型和组成卧式车床和落地车床；立式车床；转塔车床；多刀半自动车床；仿形车床及仿形半自动车床；单轴自动车床；多轴自动车床及多轴半自动车床；专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、高精度丝杠车床等。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）进给箱卧式车床主轴箱卡盘刀架尾架床身床腿床腿溜板箱ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）转塔车床进给箱主轴箱前刀架转塔刀架床身溜板箱ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）马鞍车床ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）回轮车床底座进给箱主轴箱夹料夹头回轮刀架挡块轴床身ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）立式车床1.底座2.工作台3.立柱4.垂直刀架5.横梁6.8.进给箱7.侧刀架9.顶梁ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）液压仿形半自动车床下刀架主轴靠模液压仿形刀架顶尖床身ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）进给箱卧式车床主轴箱卡盘刀架尾架床身床腿床腿溜板箱ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）二、CA6140卧式车床1.传动系统●车床的传动原理图内联系传动链:主轴—4—5—if—6—7—丝杠外联系传动链：电动机—1—2—iv—3—4—主轴ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）CA6140卧式车床的主运动链什么是机床传动系统图？机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）CA6140型卧式车床的传动系统图ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）CA6140型卧式车床主轴转速分布图转速公比ф=1.26ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）CA6140卧式车床的主运动链1.主运动传动链的传动路线1）高速传动链的传动路线2）低速传动链的传动路线2.主轴的转速级数和转速值1）主轴的转速级数2）主轴转速值ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）CA6140卧式车床的进给运动链1.运动链的内部联系和外部联系2.进给传动链1）车削螺纹的传动链车削米（公）制螺纹的传动链2）车削外圆表面和端面的传动路线ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（一）主运动传动链1、传动路线CA6140型卧式车床主运动，是由主电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有一个双向多片式摩擦离合器M1，用以控制主轴的启动停止和换向。轴I的运动经离合器M1和轴II--III间变速齿轮传至轴III，然后分两路传递给主轴。（1）高速传动路线主轴VI上的滑移齿轮Z50处于左边位置，运动经齿轮副直接传给主轴。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（2）中低速传动路线主轴VI上的滑移齿轮Z50处于右边位置，且使齿式离合器M2接合，运动经轴III-IV-V间的背轮机构和齿轮副传给主轴。传动路线是分析和认识机床的基础，常用的方法是“抓两端，连中间”：首先找到传动链的两端件，然后按照运动传递或联系顺序，从一个端件到另一个端件，依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）2、主轴的转速级数与转速计算根据传动系统图和传动路线表达式，主轴正转可获得23(221)23=24级不同转速。同理，主轴反转12级。主轴的转速可按下列运动平衡式计算：ｎ主主轴反转一般不用来进行车削，而是为了在车螺纹时，使刀架在主轴与刀架之间的传动链不脱开的情况下退回至起始位置，以免下次走刀发生“乱扣”现象.同时为了节省退刀时间，主轴反转转速高于正转转速。VIIIIIIIIIIIIuuu12301301450ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（二）螺纹进给运动传动链CA6140型卧式车床螺纹进给运动传动链，可以保证机床车削公制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹。此外，还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹。这些螺纹可以是右旋的，也可以是左旋的。不同标准的螺纹用不同的参数表示其螺距。无论车削哪一种螺纹，都必须在加工中保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹一个导程的距离。由此可列出螺纹进给传动链的运动平衡式：1（主轴）×u0×ux×L丝=L工由上式可知，被加工螺纹的导程正比于传动链中换置机构的可变传动比。为此，车削不同标准和不同导程的各种螺纹时，必须对螺纹进给传动链进行适当调整，使其传动比根据不同种类螺纹的标准数列作相应改变。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）公制螺纹是我国常用的螺纹，在国家标准中已规定了其标准螺距值。公制螺纹的标准螺距是按分段等差数列的规律排列的，为此，螺纹进给传动链的变速机构也应按分段等差数列的规律变换其传动比。这一要求是通过适当调整进给箱中的变速机构来实现的。车削公制螺纹时，进给箱中的离合器M3、M4脱开，M5接合。其运动由主轴VI经齿轮副，轴IX至轴XI间的左右螺纹换向机构，挂轮，传至进给箱的轴XII，然后再经齿轮副，轴XIII--XIV间的滑移齿轮变速机构（基本螺距机构），齿轮副传至轴XV，接下去再经轴XV—XVII间的两组滑移齿轮变速机构（增倍机构）和离合器M5传动丝杠XVIII旋转。合上溜板箱中的开合螺母，使其与丝杠啮合，便带动了刀架纵向移动。其传动路线表达式如下：ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）其中，u基为轴XIII－XIV间变速机构的可变传动比，共8种：26/28、28/28、32/28、36/28、19/14、20/14、33/21、36/21，即6.5/7、7/7、8/7、9/7、9.5/7、10/7、11/7、12/7。它们近似按等差数列的规律排列，是获得各种螺纹导程的基本机构，故通常称之为基本螺距机构，或基本组。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）u倍为轴XV－XVII间变速机构的可变传动比，共4种：28/35×(35/28）、28/35×(15/48）、18/45×(35/28）、18/45×(15/48），即1、1/2、1/4、1/8。它们按倍数关系排列，用于扩大机床车削螺纹导程的种数，一般称之为增倍机构，或增倍组。根据传动系统图或传动链的传动路线表达式，可列出车削公制螺纹的运动平衡式：L=kP=1（主轴）u基u倍12化简得：L=7u基u倍由此可得84=32种导程值，其中符合标准的只有20种（见表4-6）由上述可知，利用基本组中各传动副传动，可以车削出按等差数列规律排列的基本导程值；经过增倍组后，又可把由基本组得到的8种基本导程值按1:2:4:8的关系增大或缩小，两种变速机构的不同组合，便可得到常用的、按分段等差数列的规律排列的标准导程（或螺距）的公制螺纹。加工其它不同种类和标准的螺纹时，只要通过离合器不同的离合状态和挂轮适当组合即可。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（三）机动进给传动链实现一般车削时刀架机动进给的纵向和横向进给传动链，由主轴至进给箱中轴XVII的传动路线与车公制或英制常用螺纹的传动路线相同，其后运动经齿轮副传至光杠XIX（此时离合器M5脱开，齿轮Z28与轴XIX齿轮Z56啮合)，再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至光杠齿轮齿条机构和横向进给丝杠XXVII，使刀架作纵向或横向机动进给，其纵向机动进给传动路线表达式如下：ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）溜板箱中的双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮传副组成的两个换向机构，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传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。纵向和横向进给传动链的两端件的计算位移为：纵向进给：主轴转一转———刀架纵向移动f纵（单位：mm）横向进给：主轴转一转———刀架横向移动f横（单位：mm）由传动分析可知，横向机动进给在其与纵向机动进给传路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（四）刀架的快速移动传动路线刀架的快速移动是使刀具机动地快速退离或接近加工部位，以减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间。当需要快速移动时，可按下快速移动按钮，装在溜板箱中的快速电动机（0.25kW，2800r/min）的运动便经齿轮副传至轴XX，然后再经溜板箱中与机动进给相同的传动路线传至刀架，使其实现纵向和横向的快速移动。为了节省辅助时间及简化操作，在刀架快速移动过程中光杠仍可继续传动，不必脱开进给传动链。这时，为了避免光杠和快速电动机同时传动轴XX而导致其损坏，在齿轮Z56及轴XX之间装有超越离合器，即可避免二者发生的矛盾。超越离合器结构原理如教材图4-4所示。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）三、CA6140型卧式车床主要结构（一）主轴箱CA6140车床的主轴箱包括：箱体、主轴部件、传动机构、操纵机构、换向装置、制动装置和润滑装置等。其功用在于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。机床的主轴箱是一个比较复杂的运动部件，它的装配图包括展开图、