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1、第三章CA6140型臥式車床 臥式車床是機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用很廣泛、種類較多的一種機(jī)床,其中CA6140型臥式車床是我國自行設(shè)計、制造的機(jī)床。該機(jī)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(jī)床的部件有床身4、主軸箱1、進(jìn)給箱10、溜板箱8、交換齒輪變速機(jī)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(jìn)給箱11交換齒輪變速機(jī)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(jī)床,根據(jù)臥式車床的精度檢驗標(biāo)準(zhǔn),新機(jī)床應(yīng)達(dá)到的工作精度為:精車外圓的圓度 0.01 mm0.0

3、6mm/300 mm精車表面的粗糙度 R a1.6 m 第一節(jié)機(jī)床的傳動系統(tǒng)機(jī)床的傳動系統(tǒng)由主運(yùn)動傳動鏈、車削螺紋運(yùn)動傳動鏈、縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈、快速空程運(yùn)動傳動鏈組成。 一、主運(yùn)動傳動鏈車床的主運(yùn)動是主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)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、16、20

4、、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(yùn)動傳動鏈(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速圖 二、車削螺紋運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)螺紋,還可以車削大導(dǎo)程螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)動傳動鏈的兩端件是主軸和刀架。Ph絲機(jī)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)程(mm)。CA6

5、140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(yùn)動分析主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)齒輪副傳至軸,再經(jīng)或變向機(jī)構(gòu)傳至軸和交換齒輪傳動機(jī)構(gòu)。 2.車削螺紋運(yùn)動傳動鏈的傳動路線表達(dá)式 3.車削螺紋運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)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:Pm=mPhm=kPm=km車削

6、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)置抵消特殊因子“25.4”的傳動比,并改變傳動路線

7、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(jìn)給運(yùn)動傳動鏈進(jìn)行普通車削時,刀架可作機(jī)動的縱向或橫

8、向進(jìn)給運(yùn)動。 從主軸至進(jìn)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(jī)動進(jìn)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(jìn)給量縱向常用進(jìn)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(jìn)給量的計算 表3-6CA6140型臥式車床縱向進(jìn)給量表(mm/r) 表3-6CA6140型臥式車床縱向進(jìn)給量表(mm/r) 表3-6CA6140型臥式車床縱向進(jìn)給量表(mm/r) 3.橫向進(jìn)給量按縱向進(jìn)給量相同的傳動路線與計算方法也可獲得64級橫向進(jìn)給量。 四、刀架的快速移動傳動鏈溜板箱內(nèi)裝有250W、2800 r/min的

9、快速移動電動機(jī),當(dāng)接通縱向或橫向機(jī)動進(jìn)給時,起動快速電動機(jī),通過齒輪副使軸快速轉(zhuǎn)動,運(yùn)動經(jīng)蝸輪蝸桿傳動副沿工作進(jìn)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(jī)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(yùn)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(jī)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M 1,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制動輪 3.主軸開、停及制動操縱機(jī)構(gòu)制動器和離合器M1的工作是相互配合的,用一

10、套操縱機(jī)構(gòu)實現(xiàn)其聯(lián)動。4.六速變速操縱機(jī)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(jī)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(jī)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

11、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(jī)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(jìn)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(biāo) 二、進(jìn)給箱進(jìn)給箱的功用是變換加工螺紋的種類和導(dǎo)程,并獲得所需要的各種進(jìn)給量。1.基本變速組及其操縱機(jī)構(gòu)圖3-13是基本變速組為雙軸滑移齒輪變速機(jī)構(gòu),由軸及

12、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(yán)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(jī)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(jī)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(yùn)動轉(zhuǎn)換為刀架的直線移動,實現(xiàn)刀架的快慢速轉(zhuǎn)換,并控制刀架運(yùn)動的接通、斷開、換向以及實現(xiàn)過載保護(hù)、刀架的手動操縱。 圖3-16

13、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(jī)動進(jìn)給手柄5主軸開停制動手柄 1.開合螺母機(jī)構(gòu)如圖3-17所示,為開合螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)。 圖3-17開合螺母機(jī)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(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)如圖3-18所示,為縱、橫向機(jī)動進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)。3.互鎖機(jī)構(gòu)在溜板箱中設(shè)置有互鎖機(jī)構(gòu),以保證開合螺母合上時,機(jī)動進(jìn)給不能接通;反之,機(jī)動進(jìn)給接通時,開合螺母不能合上。 圖3-18縱向和橫向機(jī)動進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)立體示意圖1點(diǎn)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

14、桿12杠桿支點(diǎn)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(jī)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(yùn)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(jìn)入軸7的孔中,而另一半仍在固定套29內(nèi),使軸7不能

15、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(jī)動進(jìn)給不能接通。當(dāng)需要接通縱向或橫向進(jìn)給時,必須先將開合螺母打開,使互鎖機(jī)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(jìn)給運(yùn)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(jī)動進(jìn)給,由于軸6轉(zhuǎn)過一定角度,其半圓槽已隨之轉(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(jī)動進(jìn)給與車削螺紋運(yùn)動的互鎖。 第三節(jié)機(jī)床的電氣控制原理一、機(jī)

16、床的電氣控制原理圖機(jī)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(jī)床的電氣控制原理分析1.主電動機(jī)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(jī)床電路已處于供電狀態(tài)。2.冷卻泵電動機(jī)的起動與停止控制主電動機(jī)起動后,KM 1(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(jī)M2的電源,冷卻泵電動 機(jī)得電旋轉(zhuǎn)。3.快速移動電動機(jī)的起動與停止控制將縱、橫向機(jī)動進(jìn)給手柄2(見圖3-18)扳至所需方向,按下手柄頂端按鈕SB1(

17、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(jī)M 3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(jī)構(gòu)?各機(jī)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=1

18、0 mm的模數(shù)制螺紋。試分別寫出四種不同的運(yùn)動平衡方程式。3-5在CA6140型臥式車床進(jìn)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(jī)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(jìn)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(yùn)

19、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)生下列現(xiàn)象,試分析其原因并說明解決問題的措施。(1)車削過程中產(chǎn)生“悶車”現(xiàn)象。 3-9在CA6140型臥式車床上車削螺紋,將傳動鏈中各變速機(jī)構(gòu)的傳動比和離合器的工作情況填入下表中。3-10根據(jù)圖3-5、圖3-11說明CA6140型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速為125 r/min時,撥叉3與12的滾子應(yīng)處于凸輪曲線槽中的哪一位置? 3-11在CA6140型臥式車床上進(jìn)行普通車削時,是否可用主軸箱中軸間的滑移齒輪換向機(jī)構(gòu)代替溜板箱中的雙向牙嵌離合器M8、M9以實現(xiàn)刀架的前進(jìn)、后退?3-12CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)用一個電動機(jī)拖動,是否可改用兩個電動機(jī)驅(qū)動主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動?為什么?