第三章 CA6140型臥式車床

1、第三章CA6140型臥式車床 臥式車床是機械制造業(yè)中應(yīng)用很廣泛、種類較多的一種機床,其中CA6140型臥式車床是我國自行設(shè)計、制造的機床。該機床萬能性大,適用于,加工各種軸類、套筒類、輪盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。如圖3-1所示,可車削外圓柱面、車削端面、切槽和切斷、鉆中心孔、鉆孔、鏜孔、鉸孔、車削各種螺紋、車削內(nèi)外圓錐面、車削特型面、滾花和盤繞彈簧等。,圖3-1車削加工的基本內(nèi)容,CA6140型臥式車床因加工范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化程度不高,所以一般用于單件、小批生產(chǎn)。其外形如圖3-2所示,組成機床的部件有床身4、主軸箱1、進給箱10、溜板箱8、交換齒輪變速機構(gòu)11、刀架2、尾座3、絲杠7、光杠6

2、、右床腿5、左床腿9等。,圖3-2CA6140型臥式車床外形 1主軸箱2刀架3尾座4床身5右床腿6光杠7絲杠 8溜板箱9左床腿10進給箱11交換齒輪變速機構(gòu),CA6140型臥式車床的主軸中心線在床身導(dǎo)軌面上的高度(中心高)約為200mm,所以加工盤類零件的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm。當(dāng)加工軸類零件時,由于工件在滑板上通過,而橫向滑板的上平面位于床身導(dǎo)軌之上,因而刀架滑板上的最大車削直徑受到限制,只有210mm,如圖3-3所示。,圖3-3臥式車床的中心高與最大車削直徑,CA6140型臥式車床為普通精度級機床,根據(jù)臥式車床的精度檢驗標準,新機床應(yīng)達到的工作精度為: 精車外圓的圓度 0.01 mm

3、,0.06mm/300 mm 精車表面的粗糙度 Ra1.6 m,第一節(jié)機床的傳動系統(tǒng),機床的傳動系統(tǒng)由主運動傳動鏈、車削螺紋運動傳動鏈、縱向和橫向進給運動傳動鏈、快速空程運動傳動鏈組成。,一、主運動傳動鏈 車床的主運動是主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動。,u1=;u2=,u3=;u4=1 其中,u3 u2,所以在中、低轉(zhuǎn)速傳動路線中,主軸獲得的實際轉(zhuǎn)速只有23(22-1)=18級正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,即通過兩條傳動路線主軸可獲得正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速24級,反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速12級。,u-、u-、u-、u-分別為軸-、-、-、-間的可變傳動比。,將不同的傳動比值代入以上兩式,并乘以帶傳動副的滑動系數(shù),可得低、中擋轉(zhuǎn)速18級:10、12.5

4、、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400、500 r/min和6級高轉(zhuǎn)速:450、560、710、900、1120、1400 r/min。,圖3-5CA6410型臥式車床主運動傳動鏈(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速圖,二、車削螺紋運動傳動鏈,CA6140型臥式車床可車削米制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標準螺紋,還可以車削大導(dǎo)程螺紋、非標準螺紋和較精密的螺紋。CA6140型臥式車床既可以車削各種右螺紋,又可以車削各種左螺紋。 車削螺紋運動傳動鏈的兩端件是主軸和刀架。,Ph絲機床縱向絲杠導(dǎo)程,CA6140型臥式車床Ph絲=12mm;,Ph工被加工工件螺紋導(dǎo)

5、程(mm)。,CA6140型臥式車床縱向絲杠為米制螺紋,因此加工其他不同種類的螺紋時,應(yīng)將不同參數(shù)換算成相應(yīng)的螺距值。換算關(guān)系式見表3-1。,表3-1螺距參數(shù)及其螺距、導(dǎo)程的換算關(guān)系,1.車削螺紋運動分析 主軸的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)齒輪副傳至軸,再經(jīng)或變向機,構(gòu)傳至軸和交換齒輪傳動機構(gòu)。,2.車削螺紋運動傳動鏈的傳動路線表達式,3.車削螺紋運動傳動鏈的調(diào)整計算 (1) 米制螺紋米制螺紋是我國常用的螺紋,其螺距值已標準化,標準螺距值按分段的等差級數(shù)排列。,表3-2CA6140型臥式車床車削米制螺紋螺距表,表3-2CA6140型臥式車床車削米制螺紋螺距表,1主軸u基u倍12=Ph工=kP 將上式化簡后得:,

6、Pm=m,Phm=kPm=km 車削模數(shù)制螺紋時,因等差數(shù)列“m”與米制螺紋螺距P(或?qū)С蘌h)都在分子上,所以應(yīng)走與米制螺紋相同的傳動路線,使基本組的傳動比仍為u基(即分子呈等差數(shù)列),而采用更換交換齒輪的方法來抵,消特殊因子“”。,1主軸u基u倍12=km=Phm=kPm 式中 。,表3-3CA6140型臥式車床車削模數(shù)制螺紋模數(shù)表m(mm),表3-3CA6140型臥式車床車削模數(shù)制螺紋模數(shù)表m(mm),Pha=kPa=k 式中有特殊因子“25.4”,而且英制螺紋的導(dǎo)程參數(shù)分母為分段的等差數(shù)列(即每英寸牙數(shù)a在分母上),因此在CA6140型臥式車床上車削英制螺紋時應(yīng)在傳動鏈中設(shè)置抵消特殊因

7、子“25.4”的傳動比,并改變傳動路線的走向,使u基轉(zhuǎn)換為,以獲得分母為等差數(shù)列 的基本值。,= u倍12 顯然,因選用交換齒輪與相配合,得 , 從而抵消了特殊因子“25.4”(注:25.4的誤差為0.00006)。,CA6140型臥式車床可車削的英制螺紋見表3-4。,表3-4CA6140型臥式車床車削英制螺紋每英寸牙數(shù)表,表3-4CA6140型臥式車床車削英制螺紋每英寸牙數(shù)表,表3-5CA6140型臥式車床車削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表,表3-5CA6140型臥式車床車削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表,圖3-6直聯(lián)絲杠傳動路線,1主軸u掛12=Ph=kP 將上式化簡后得交換齒輪傳動比的換置公式:,三、縱向和橫向進給

8、運動傳動鏈 進行普通車削時,刀架可作機動的縱向或橫向進給運動。,從主軸至進給箱中軸的一段傳動路線與螺紋傳動鏈公用。,1.傳動路線,CA6140型臥式車床縱向機動進給量有64種,并由4種類型的傳動路線來獲得。 (1) 縱向常用進給量縱向常用進給量共有40種,由常用螺距螺紋的米制傳動路線獲得32種,英制傳動路線獲得8種。,2.縱向進給量的計算,表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r),表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r),表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r),3.橫向進給量 按縱向進給量相同的傳動路線與計算方法也可獲得64級橫向進給量。,四、刀架的

9、快速移動傳動鏈 溜板箱內(nèi)裝有250W、2800 r/min的快速移動電動機,當(dāng)接通,縱向或橫向機動進給時,起動快速電動機,通過齒輪副使 軸快速轉(zhuǎn)動,運動經(jīng)蝸輪蝸桿傳動副沿工作進給相同 的傳動路線實現(xiàn)刀架的縱向或橫向快速移動。,第二節(jié)機床的主要部件結(jié)構(gòu),一、主軸箱 主軸箱的功用是支承主軸和傳遞旋轉(zhuǎn)運動,并實現(xiàn)其起動、停止、變速、變向等。,圖3-7CA6140型臥式車床主軸箱左視圖,1.卸荷式帶裝置(見圖3-8) 主電動機經(jīng)V帶傳動帶輪230,使軸旋轉(zhuǎn)。,2.制動器,軸上裝有雙向片式摩擦離合器M1,用于實現(xiàn)主軸的起動、停止及換向。,圖3-9制動器 1箱體2齒條軸3軸4制動杠桿 5調(diào)節(jié)螺釘6制動帶7

10、制動輪,3.主軸開、停及制動操縱機構(gòu) 制動器和離合器M1的工作是相互配合的,用一套操縱機構(gòu)實現(xiàn)其聯(lián)動。,4.六速變速操縱機構(gòu) 主軸箱中,通過變換軸上的雙聯(lián)滑移齒輪、軸上的三聯(lián)滑移齒輪的工作位置,可使,圖3-10CA6140型臥式車床主軸開、停及制動操縱機構(gòu) 1雙聯(lián)齒輪2齒輪3元寶形擺塊4滑環(huán)5制動杠桿6制動帶7操縱手柄 8操縱桿9偏心凸輪10接桿11偏心塊12立軸13扇形齒輪14齒條軸15撥叉 16推桿17a、17b調(diào)整螺母18壓套19推銷20軸銷21外摩擦片22內(nèi)摩擦片,圖3-11六速變速操縱機構(gòu),表3-7 軸上六級變速的組合情況,5.主軸部件結(jié)構(gòu)和軸承的調(diào)整(見圖3-8),CA6140型臥

11、式車床主軸是一空心階梯軸,有一直徑為48mm的通孔,用以穿過47mm以下的棒料,主軸前端為莫氏6號錐孔,用來安裝頂尖或心軸。主軸軸端為短錐法蘭型結(jié)構(gòu),用于安裝卡盤或夾具。 主軸為三支承結(jié)構(gòu),前支承由一個LNN3021K/P5雙列短圓柱滾子軸承44和兩個雙列推力球軸承41組成,分別用于承受徑向力和左、右兩個方向的軸向力。,6.主軸箱中各傳動件的潤滑 為保證機床正常工作和減少零件的磨損,主軸箱中的軸承、齒輪、離合器等都必須進行良好的潤滑。,圖3-12主軸箱潤滑系統(tǒng) 1網(wǎng)式濾油器2回油管3液壓泵4、6、7、9、10油管 5過濾器8分油器11油標,二、進給箱 進給箱的功用是變換加工螺紋的種類和導(dǎo)程,并

12、獲得所需要的各種進給量。,1.基本變速組及其操縱機構(gòu) 圖3-13是基本變速組為雙軸滑移齒輪變速機構(gòu),由軸及軸上的4個滑移齒輪、軸及其上的8個固定齒輪組成,可獲得8個按嚴格規(guī)律排列的傳動比。,2.米制、英制傳動路線轉(zhuǎn)換及光杠、絲杠傳動的操縱機構(gòu),如圖3-15所示,杠桿4、5、6用于操縱兩個z25齒輪實現(xiàn)米制、英制傳動路線的轉(zhuǎn)換。,圖3-15螺紋種類移換及絲杠、光杠傳動操縱機構(gòu) 1杠桿2盤形凸輪3空心軸(在空心孔內(nèi)裝有另一操縱軸) 4、5、6杠桿,表3-8米制、英制傳動路線,絲杠、光杠轉(zhuǎn)換情況,三、溜板箱 溜板箱固定安裝在沿床身導(dǎo)軌移動的縱向溜板下面,其主要,作用是將光杠和絲杠傳來的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為

13、刀架的直線移動,實現(xiàn)刀架的快慢速轉(zhuǎn)換,并控制刀架運動的接通、斷開、換向以及實現(xiàn)過載保護、刀架的手動操縱。,圖3-16溜板箱操縱圖 1縱向移動手輪2手拉油泵手柄3開合螺母手柄4縱、橫向機動進給手柄5主軸開停制動手柄,1.開合螺母機構(gòu) 如圖3-17所示,為開合螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)。,圖3-17開合螺母機構(gòu) 1手柄2軸3軸承套4下半螺母5上半螺母6圓柱銷7圓盤 8平鑲條9螺釘10定位鋼球11螺釘12銷釘,2.縱向、橫向進給操縱機構(gòu) 如圖3-18所示,為縱、橫向機動進給操縱機構(gòu)。,3.互鎖機構(gòu) 在溜板箱中設(shè)置有互鎖機構(gòu),以保證開合螺母合上時,機動進給不能接通;反之,機動進給接通時,開合螺母不能合上。,圖3-1

14、8縱向和橫向機動進給操縱機構(gòu)立體示意圖 1點動按鈕2手柄3手柄座4軸銷5球頭銷6轉(zhuǎn)軸7軸8開合螺母操縱手柄 9彈簧銷10球頭銷11杠桿12杠桿支點13連桿14偏心銷15、27鼓輪 16銷子17軸18撥叉19M820M921撥叉22、24、30軸 23、26銷子25杠桿28凸肩29固定套30軸,圖3-19互鎖機構(gòu)工作原理 6轉(zhuǎn)軸7軸9彈簧銷10球頭銷28凸肩29固定套 30軸,19a所示的位置,手柄2所操縱的軸6、軸7,開合螺母操縱手柄8所操縱的軸30均可自由轉(zhuǎn)動或移動,此時可任意接通某一運動。若合上開合螺母,則軸30轉(zhuǎn)過一定角度,其上的凸肩28旋入軸6的槽中,如圖3-19b所示,將軸6卡住,使

15、之不能轉(zhuǎn)動;同時凸肩上V形槽轉(zhuǎn)開使球頭銷10下移壓縮彈簧銷9,使球頭銷10的一部分進入軸7的孔中,而另一半仍在固定套29內(nèi),使軸7不能移動。因此,當(dāng)扳動開合螺母操縱手柄8合上開合螺母后,手柄2被鎖住而扳不動,縱、橫向機動進給不能接通。當(dāng)需要接通縱向或橫向進給時,必須先將開合螺母打開,使互鎖機構(gòu)恢復(fù)圖3-19a所示位置,才能扳動手柄2。,若向左撥動手柄2,接通向左的縱向進給運動,則軸7連同其上的彈簧銷9左移,使球頭銷10被軸7的外圓表面頂住不能下移,球頭銷10的上端卡在凸肩28的V形槽中,因此開合螺母操縱手柄8不能扳動。若向前扳動手柄2,接通向前的橫向機動進給,由于軸6轉(zhuǎn)過一定角度,其半圓槽已隨

16、之轉(zhuǎn)開,使凸肩28不能轉(zhuǎn)動,因此開合螺母操縱手柄8也不能扳動,從而實現(xiàn)了機動進給與車削螺紋運動的互鎖。,第三節(jié)機床的電氣控制原理,一、機床的電氣控制原理圖,機床的電路工作原理用電力拖動系統(tǒng)原理圖表示,目前常用的原理圖為電氣元件展開圖。,圖3-20CA6140型臥式車床電氣原理圖,二、機床的電氣控制原理分析,1.主電動機M1的起動與停止控制 合上隔離開關(guān)QS1,引入三相交流電源,此時溜板刻度環(huán)照明兼電源指示信號燈HL亮,表示機床電路已處于供電狀態(tài)。,2.冷卻泵電動機的起動與停止控制 主電動機起動后,KM1(89)閉合,合上隔離開關(guān)QS2,中間繼電器線圈KA1得電動作,其主觸頭閉合,接通電動機M2

17、的電源,冷卻泵電動,機得電旋轉(zhuǎn)。,3.快速移動電動機的起動與停止控制 將縱、橫向機動進給手柄2(見圖3-18)扳至所需方向,按下手柄頂端按鈕SB1(圖3-18中的1),中間繼電器線圈KA2得電吸合,快速移動電動機M3得電直接起動旋轉(zhuǎn),拖動刀架向所需方向快速移動。,表3-9CA6140型臥式車床電氣元件表,3-1CA6140型臥式車床車削螺紋傳動鏈中有哪些機構(gòu)?各機構(gòu)有何作用?,3-2在CA6140型臥式車床上,裝夾工件后找正時,欲以手輕快地轉(zhuǎn)動主軸,主軸箱中各個滑移齒輪及離合器應(yīng)處于什么位置?若用手轉(zhuǎn)動主軸帶動軸1轉(zhuǎn)動,這些齒輪及離合器又應(yīng)位于什么位置最省力?,3-3CA6140型臥式車床的縱

18、向絲杠為螺距P=12 mm的米制螺紋,為什么可以車削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制的螺紋?,3-4在CA6140型臥式車床上車削P=10 mm的米制螺紋和m=10 mm的模數(shù)制螺紋。試分別寫出四種不同的運動平衡方程式。,3-5在CA6140型臥式車床進給箱右端可看出光杠和絲杠是不可能同時接通的,為什么仍在溜板箱中設(shè)置互鎖機構(gòu)?是否必要?為什么?,3-6在CA6140型臥式車床的主傳動系統(tǒng)中,軸上為什么采用雙向片式摩擦離合器M1實現(xiàn)主軸的換向?是否可用雙向牙嵌離合器代替雙向片式摩擦離合器?進給傳動系統(tǒng)中的齒輪式離合器M3、M4、M5是否可改為單向牙嵌離合器或單向片式摩擦離合器?為,什么?,3-7CA6140型臥式車床車削螺紋時,允許1m長度內(nèi)的螺距累積誤差為l1000=0.015 mm。車削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制螺紋時,為抵消特殊因子,分別用=、=、 =代入運動平衡方程式。試判斷該車床加工出的三種螺紋是否能滿足精度要求?,3-8在CA6140型臥式車床工作中若發(fā)生下列