第四章CA6140型卧式车床
概述
一、车床的分类
车床可分为:
①普通(卧式)车床;
②立式车床(主要用于外形为非回转体的零件的车削加
工);
③半自动及自动车床;
④仿形车床;
⑤专门化车床(如铲齿车床、凸轮轴车床、曲轴车床、轧辊车
床等)等。
其中以普通车床应用最广泛。
二、车床的运动
主运动——工件的回转运动
进给运动——刀架的移动
第一节CA6140型卧式车床简介
一、工艺范围
普通车床的工艺范围很广,它可以车削:内、外圆柱面、圆锥面、成形回转面、环行槽,以及车削端面和各种螺纹,还可以进行钻孔、扩孔、攻丝、套丝和滚花等工作。
二、组成(图4-1)
三、主要技术参数
40 —最大工件回转直径400mm
见
书
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P.72 。([注]主轴内孔直径50mm;最大棒料直径48mm)
第二节CA6140型卧式车床传动系统图
1.传动系统图——用简化符号将动力源、执行件以及所有的传动元件以展开图的形式绘制的平面图。(见图4-2)
2.展开图——
(1)由于传动系统图是平面图,有些元件可能被遮挡住,所以要利用展开图。
(2)展开图的轴向反映了各元件真实的相对位置关系。
(3)展开图的径向:
①相啮合齿轮所在两轴反映真实的相对位置关系
②其余则不能反映真实的相对位置关系
3.根据图4-2认识有关的符号及含义
①电动机(动力源)
②主轴(执行件)
③刀架(执行件)
⑤齿轮传动
⑥ 轴(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、……)(轴号在图中必须标出) ⑦ 蜗杆传动
⑧ 挂轮(交换齿轮)
⑨ 换向机构 (参考 图4-3 )
⑩ 轴承
⑾ 离合器(M 1、M 2、M 3、……)(注意离合器的位置及用途)
4.
分析
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传动系统图的步骤(以每条传动链看)
a )找两端,连中间;
b )确定计算位移;
c )写出传动路线表达式;
d )写出运动平衡式(或还需化简成“换置公式”)。
[注]
i
1u
一、主 传 动(主运动传动链)
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1.两端件及计算位移
电动机主轴(n电= 1450 r / min)(n z)2.传动方式及传动路线表达式
(1)传动方式
①定比传动—带传动a)降速
b)柔性传动(减振、吸振)
c)可较远距离传递
②双向片式摩擦离合器
可在电机不停机状态下,使主轴:a)正转
(并与换向机构配合)b)反转
c)停止转动
③背轮机构(ⅢⅤ)
可合理利用径向空间(注意:图中Ⅲ轴与Ⅴ轴同轴线)
④高速分支
利用M2,使Ⅲ轴的运动直接传到Ⅵ轴(主轴)
⑤斜齿轮副
Ⅴ—Ⅵ之间用了一对斜齿轮传动(定比传动),目的一是使传动平稳;二是在低速时,可比直齿轮传动受力大。
(2)传动路线表达式(见书P.72)
3.主轴转速级数(Z)
正转:Z理论= 2×3×2×2+2×3 =30
Z实际= 2×3×(2×2 -1)+2×3 =24 反转:Z理论= 3×2×2+3 =15
Z实际= 3×(2×2 -1)+3 =12
(参考P.107,图5-16)
4.列运动平衡式计算
n主= n电·u定·uⅠ-Ⅱ·uⅡ-Ⅲ……
二、刀架的传动
1.刀架传动系统的组成
CA6140是主轴和刀架共用一台电机,所以,运动和动力传到主轴后继续往下传到刀架。这样,主轴和刀架之间是通过齿轮传动来传递的,在车螺纹时(内联系),我们可以调节齿轮传动的传动比,以得到所需要的螺纹参数值。(请参考前面讲过的传动原理图)
车螺纹时:
主轴换向挂轮进给箱丝杠螺母副(P = 12mm)刀架
车其它工序时(纵、横向进给):
主轴换向挂轮进给箱光杠溜板箱刀架
2.车螺纹时刀架的传动
(1)车
标准
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螺纹
①两端件:主轴刀架
②计算位移:1(r)T(mm)(工件导程)
③传动路线表达式:
以上的传动路线表达式说明:
a)换向机构——切换加工左右螺纹(参考图4-3)。
b)挂轮机构——切换加工螺纹,或加工蜗杆。
c)移换机构——利用M3变化:M3左位时(图示位置),加工米制螺纹;M3右位时,加工英制螺纹。
d)利用“挂轮机构”和“移换机构”的变化,可得到4条加工路线,分别加工4种标准螺纹:米制螺纹、模数螺纹(米制蜗杆)、英制螺纹、径节螺纹(英制蜗杆)。见表4-1。
e)基本组——ⅩⅣ和ⅩⅤ轴间有8种传动比变化
(即: 7
5.6、、、、、、、79.5 ) ,若: ⅩⅣ
ⅩⅤ,用u 基表示; 若ⅩⅤ ⅩⅣ,用u 基'
表示。 ([注] u 基'= 1 / u 基
)
f ) 增倍组 —— ⅩⅥ ⅩⅧ轴间可变换4种传动比
(即: 12
141、、、81 ),用u 倍表示。 g ) u 基 × u 倍
有 32种变化 ,即理论上,每一种螺纹均可得到32种基本螺纹值。但有些值不标准,因此实际应用均少于32种(例如:米制螺纹有20种标准值可用)。见表4-2。
h ) 加工螺纹时M 5应该在右位(即,滑移齿轮Z28在图示位置基础上
向右合上)。
i )扩大螺距机构
在Ⅲ至Ⅴ轴间,当(将主轴24级转速中的下面18级分成三段)
u 1 = 1 / 16 时:主轴为最低六级转速;
u 2 = 1 / 4 时: 主轴为次低六级转速;
u 4 = 1 时: 主轴为次高六级转速;([注] 500r / min 在次高一段) 当分支传动时: 主轴为最高六级转速。([注] 450r / min 在最高一段) 反之,采用扩大螺距机构时,当
u 1 = 1 / 16 时:螺距扩大16倍;
u 2 = 1 / 4 时: 螺距扩大4倍;
当分支传动时: 刀架比正常路线时走得慢(高速精车时用)。 ④ 换置公式
(在运动平衡式基础上,经过化简后得到换置公式)
a ) 米制螺纹 T = 7u
基u 倍 (= KP )(mm )
b ) 模数螺纹 (模数:π称为“特殊因子”)
T = KP m = K πm = 1×……×12
m =
K 47 u 基u 倍 (mm ) (其中π≈??48
) c ) 英制螺纹 (英制:25.4为“特殊因子”) T a = KP a =
a K (吋)= a K 4.25(mm )= 1×……×12 a =
4K 7(u 基 / u 倍) (牙/ 吋) (其中21
4.3≈??) d ) 径节螺纹
T DP = KP DP = DP K π(吋)= DP
K 4.25π(mm )= 1×……×12
DP = 7K(u 基 / u 倍) (牙/ 吋) (其中844.4π≈??) (2)车非标准螺纹及较精确螺纹
主轴 换向机构 ⅩⅢ(M 3右) ⅩⅤ(M 4左) ⅩⅤⅢ(M 5右) ⅩⅨ
(其中:挂轮机构中d
c b a ?这4只齿轮,可以根据需要自行确定齿数以调节非标准值。)
这条传动链齿轮少、路线短(累积误差少); a 、b 、c 、d 四只齿轮可以(在需要时)加工地较精确,所以可以加工出较精确的螺纹。
2.纵、横向进给
(1) M 5左位(图示位置),进给箱运动向下传到光杠,经M 8传到蜗杆(ⅩⅩⅡ),从蜗轮轴(ⅩⅩⅢ)向左,到齿轮齿条副(纵向传动);从蜗轮轴(ⅩⅩⅢ)向右,到丝杠螺母副(横向传动)。(见书P.77)
(2)纵、横向进给各64级进给量。其中:纵向进给量的值为0.028 ~ 6.33;横向进给量的值为0.014 ~ 3.16。
下面以纵向进给为例,说明64级进给量的由来:①当运动经正常米制路线传动时,可得到0.08~1.22mm/r 共32级进给量。
②当运动经正常英制路线传动时,可得到0.86~1.59mm/r 共8级较大进给量。
③当主轴转速为10 ~ 125 r/min时,运动经扩大螺距机构及英制路线传动,可获得16级供强力切削或宽刀精车用的加大进给量,其范围为:1.71 ~ 6.33mm/r 。
④当主轴经高速分支传动,转速为450 ~ 1400 r/min(其中500 r/min除外)时,运动经扩大螺距机构及米制路线传动,可获得8级供高速精车用的细进给量,其范围为:0.028 ~ 0.054mm/r 。
3.刀架的快速移动
(1)传动路线
由功率为0.37KW的电机带动蜗杆轴,进而带动纵、横向进给的快速进、退。
(2)工作进给与快速移动的关系
① 均可传到蜗杆轴(ⅩⅩⅡ)。(以下同)
② 快速移动时工进传动可以不停!(运动干涉否?)(注意:M 8超越离合器的存在)
③ 由于M 8的存在,ⅩⅩⅡ轴的转向不可改变!所以快速电机只能是单向电机(若电机可反向,则仍会运动干涉)。
④ 由于M 8的存在,主轴箱中(车螺纹)换向机构不能随便换向,即正常纵横向进给时,只能取33
33而不能取33
252533 。 图4-4 超越离合器的实际应用
第三节 CA6140型卧式车床主要部件
的结构
一、主轴箱结构
图4-5是主视图(展开图),图4-6是剖面图。
[注]①关于轴承等处的凸台厚度与箱壁厚度的区别;
②凡凸台一律向箱体内部凸出(工艺凸台除外),保持外箱壁平整;
③Ⅶ轴处的工艺孔设计(注意闷头的画法)。
1.传动轴
Ⅰ~ Ⅴ轴均为传动轴。
(1)Ⅰ轴
①支承(一对深沟球轴承)
②卸荷式皮带轮(参考P.121)
带轮上的重力及张力轴承支架法兰箱体
③双向片式摩擦离合器(与Ⅳ轴上的制动器联动)
④换向机构
(2)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ轴
主支承:均为“面对面”排列的圆锥滚子轴承。轴承间隙均需调整。
[注]Ⅱ轴左端处的扳手空间!
(1)主轴的构造
①阶梯轴(右大左小)(前大后小)
②空心轴(右边做成锥孔可安装顶尖)
③前端结构(见图4-8)
作用:能方便地装上卡盘,正常地使用。
功能:a)准确定位(定位基准:大端面+ 短锥面)
b)紧固(将卡盘紧紧地固定在主轴上)
c)传递转矩(用端面键等。参考图4-5)
径向支承:前端双列短圆柱滚子轴承、后端角接触球轴承;
轴向支承:后端角接触球轴承和推力球轴承。
[注]承受轴向力的轴承确定轴的轴向位置,称为“定位”。(轴通过轴承来确定与箱体间的相对位置)本主轴为“后端定位”。
①轴承间隙的调整
前、后端各用一个压块锁紧螺母分别调整前、后端的轴承间隙。
②轴向力的传递(后端)(附图)
向左:主轴套筒推力球轴承定位套箱体
向右:主轴螺母甩油环角接触球轴承内圈角~外圈定位套箱体
(3)主轴上的传动齿轮
注意:前大后小
(4)主轴的润滑与密封
(5)主轴箱剖面图(见图4-6)
3.主轴换向及制动的操纵机构(见图4-7)
4.Ⅱ、Ⅲ轴间的六速变速操纵机构(见图4-9)
二、溜板箱结构(见图4-13)
图4-13中(P.85),上图为溜板箱结构展开图;中图为蜗杆轴及M8离合器结构图;下图为开合螺母剖面图。图4-13(P.86),为溜板箱剖面图。
1.开合螺母(附图)
ⅩⅨ轴上的丝杠(P=12mm)螺母副,其螺母是可以分开合上的。
2.纵、横向(机动进给)操纵机构(图4-14)
3.互锁装置(图4-15)
开合螺母就是要使一般进给时该螺母分开并可以移动;另外,纵向与横向也不允许同时被接通。(与图4-14一起看)4.过载保护装置(图4-16)
正常工作时,离合器的左半(25)和右半(24)贴紧,利用弹簧压紧力产生的摩擦力,使运动和动力从左向右传递;过载时(即左带不动右了),这时(曲面)将产生一个轴向分力压缩弹簧,使左右两半离合器分开,右半离合器不动,左半离合器继续转动(打滑)。
5.M8离合器
M8其实包含了一个超越离合器和一个安全离合器(见图
4-13)(P.86中图):
①正常进给传动时
齿轮(27)超~安~(左半)(平键)安~(右半)蜗杆轴(花键)
②快、慢速一起动,产生“超越”
此时,轴ⅩⅩⅡ、星形体、推力球轴承、圆锥滚子轴承(内圈)同步旋转。
③过载时
星形体转,轴ⅩⅩⅡ不转;推力球轴承右圈转、左圈不转。
④调整弹簧力(参考图2-5、图4-4)
使锁紧螺母松开,转动调整螺母28,则可使调整杆30移动,并可带动弹簧座31移动来调整弹簧的压缩量,以调整传递转矩的大小。
[注] ①主轴转速(450r / min、160 r / min、40 r / min),参考图5-16
②片式摩擦离合器参考P.17 ~ P.19