第三章 CA6140型臥式車(chē)床

1、第三章CA6140型臥式車(chē)床 臥式車(chē)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(chē)床是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的機(jī)床。該機(jī)床萬(wàn)能性大,適用于,加工各種軸類、套筒類、輪盤(pán)類零件上的回轉(zhuǎn)表面。如圖3-1所示,可車(chē)削外圓柱面、車(chē)削端面、切槽和切斷、鉆中心孔、鉆孔、鏜孔、鉸孔、車(chē)削各種螺紋、車(chē)削內(nèi)外圓錐面、車(chē)削特型面、滾花和盤(pán)繞彈簧等。,圖3-1車(chē)削加工的基本內(nèi)容,CA6140型臥式車(chē)床因加工范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)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(chē)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(chē)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(pán)類零件的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm。當(dāng)加工軸類零件時(shí),由于工件在滑板上通過(guò),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(chē)削直徑受到限制,只有210mm,如圖3-3所示。,圖3-3臥式車(chē)床的中心高與最大車(chē)削直徑,CA6140型臥式車(chē)床為普通精度級(jí)機(jī)床,根據(jù)臥式車(chē)床的精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),新機(jī)床應(yīng)達(dá)到的工作精度為: 精車(chē)外圓的圓度 0.01 mm

3、,0.06mm/300 mm 精車(chē)表面的粗糙度 Ra1.6 m,第一節(jié)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng),機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、快速空程運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈組成。,一、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)是主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,u1=;u2=,u3=;u4=1 其中,u3 u2,所以在中、低轉(zhuǎn)速傳動(dòng)路線中,主軸獲得的實(shí)際轉(zhuǎn)速只有23(22-1)=18級(jí)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,即通過(guò)兩條傳動(dòng)路線主軸可獲得正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速24級(jí),反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速12級(jí)。,u-、u-、u-、u-分別為軸-、-、-、-間的可變傳動(dòng)比。,將不同的傳動(dòng)比值代入以上兩式,并乘以帶傳動(dòng)副的滑動(dòng)系數(shù),可得低、中擋轉(zhuǎn)速18級(jí):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(jí)高轉(zhuǎn)速:450、560、710、900、1120、1400 r/min。,圖3-5CA6410型臥式車(chē)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速圖,二、車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,CA6140型臥式車(chē)床可車(chē)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(chē)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(chē)床既可以車(chē)削各種右螺紋,又可以車(chē)削各種左螺紋。 車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)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(chē)床Ph絲=12mm;,Ph工被加工工件螺紋導(dǎo)

5、程(mm)。,CA6140型臥式車(chē)床縱向絲杠為米制螺紋,因此加工其他不同種類的螺紋時(shí),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(jiàn)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(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)分析 主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。,2.車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式,3.車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算 (1) 米制螺紋米制螺紋是我國(guó)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(jí)數(shù)排列。,表3-2CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削米制螺紋螺距表,表3-2CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削米制螺紋螺距表,1主軸u基u倍12=Ph工=kP 將上式化簡(jiǎn)后得:,

6、Pm=m,Phm=kPm=km 車(chē)削模數(shù)制螺紋時(shí),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(dòng)路線,使基本組的傳動(dòng)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(lái)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(chē)床車(chē)削模數(shù)制螺紋模數(shù)表m(mm),表3-3CA6140型臥式車(chē)床車(chē)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(chē)床上車(chē)削英制螺紋時(shí)應(yīng)在傳動(dòng)鏈中設(shè)置抵消特殊因

7、子“25.4”的傳動(dòng)比,并改變傳動(dòng)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(chē)床可車(chē)削的英制螺紋見(jiàn)表3-4。,表3-4CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削英制螺紋每英寸牙數(shù)表,表3-4CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削英制螺紋每英寸牙數(shù)表,表3-5CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表,表3-5CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表,圖3-6直聯(lián)絲杠傳動(dòng)路線,1主軸u掛12=Ph=kP 將上式化簡(jiǎn)后得交換齒輪傳動(dòng)比的換置公式:,三、縱向和橫向進(jìn)給

8、運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 進(jìn)行普通車(chē)削時(shí),刀架可作機(jī)動(dòng)的縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,從主軸至進(jìn)給箱中軸的一段傳動(dòng)路線與螺紋傳動(dòng)鏈公用。,1.傳動(dòng)路線,CA6140型臥式車(chē)床縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量有64種,并由4種類型的傳動(dòng)路線來(lái)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(dòng)路線獲得32種,英制傳動(dòng)路線獲得8種。,2.縱向進(jìn)給量的計(jì)算,表3-6CA6140型臥式車(chē)床縱向進(jìn)給量表(mm/r),表3-6CA6140型臥式車(chē)床縱向進(jìn)給量表(mm/r),表3-6CA6140型臥式車(chē)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(dòng)路線與計(jì)算方法也可獲得64級(jí)橫向進(jìn)給量。,四、刀架的

9、快速移動(dòng)傳動(dòng)鏈 溜板箱內(nèi)裝有250W、2800 r/min的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī),當(dāng)接通,縱向或橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí),起動(dòng)快速電動(dòng)機(jī),通過(guò)齒輪副使 軸快速轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)經(jīng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)副沿工作進(jìn)給相同 的傳動(dòng)路線實(shí)現(xiàn)刀架的縱向或橫向快速移動(dòng)。,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(dòng),并實(shí)現(xiàn)其起動(dòng)、停止、變速、變向等。,圖3-7CA6140型臥式車(chē)床主軸箱左視圖,1.卸荷式帶裝置(見(jiàn)圖3-8) 主電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶傳動(dòng)帶輪230,使軸旋轉(zhuǎn)。,2.制動(dòng)器,軸上裝有雙向片式摩擦離合器M1,用于實(shí)現(xiàn)主軸的起動(dòng)、停止及換向。,圖3-9制動(dòng)器 1箱體2齒條軸3軸4制動(dòng)杠桿 5調(diào)節(jié)螺釘6制動(dòng)帶7

10、制動(dòng)輪,3.主軸開(kāi)、停及制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu) 制動(dòng)器和離合器M1的工作是相互配合的,用一套操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其聯(lián)動(dòng)。,4.六速變速操縱機(jī)構(gòu) 主軸箱中,通過(guò)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(chē)床主軸開(kāi)、停及制動(dòng)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(dòng)杠桿6制動(dòng)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(jí)變速的組合情況,5.主軸部件結(jié)構(gòu)和軸承的調(diào)整(見(jiàn)圖3-8),CA6140型臥

11、式車(chē)床主軸是一空心階梯軸,有一直徑為48mm的通孔,用以穿過(guò)47mm以下的棒料,主軸前端為莫氏6號(hào)錐孔,用來(lái)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(pán)或夾具。 主軸為三支承結(jié)構(gòu),前支承由一個(gè)LNN3021K/P5雙列短圓柱滾子軸承44和兩個(gè)雙列推力球軸承41組成,分別用于承受徑向力和左、右兩個(gè)方向的軸向力。,6.主軸箱中各傳動(dòng)件的潤(rùn)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(rùn)滑。,圖3-12主軸箱潤(rùn)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(guò)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

12、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),由軸及軸上的4個(gè)滑移齒輪、軸及其上的8個(gè)固定齒輪組成,可獲得8個(gè)按嚴(yán)格規(guī)律排列的傳動(dòng)比。,2.米制、英制傳動(dòng)路線轉(zhuǎn)換及光杠、絲杠傳動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu),如圖3-15所示,杠桿4、5、6用于操縱兩個(gè)z25齒輪實(shí)現(xiàn)米制、英制傳動(dòng)路線的轉(zhuǎn)換。,圖3-15螺紋種類移換及絲杠、光杠傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu) 1杠桿2盤(pán)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(dòng)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(dòng)的縱向溜板下面,其主要,作用是將光杠和絲杠傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為

13、刀架的直線移動(dòng),實(shí)現(xiàn)刀架的快慢速轉(zhuǎn)換,并控制刀架運(yùn)動(dòng)的接通、斷開(kāi)、換向以及實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、刀架的手動(dòng)操縱。,圖3-16溜板箱操縱圖 1縱向移動(dòng)手輪2手拉油泵手柄3開(kāi)合螺母手柄4縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給手柄5主軸開(kāi)停制動(dòng)手柄,1.開(kāi)合螺母機(jī)構(gòu) 如圖3-17所示,為開(kāi)合螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)。,圖3-17開(kāi)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(pán) 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(dòng)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(kāi)合螺母合上時(shí),機(jī)動(dòng)進(jìn)給不能接通;反之,機(jī)動(dòng)進(jìn)給接通時(shí),開(kāi)合螺母不能合上。,圖3-1

14、8縱向和橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)立體示意圖 1點(diǎn)動(dòng)按鈕2手柄3手柄座4軸銷5球頭銷6轉(zhuǎn)軸7軸8開(kāi)合螺母操縱手柄 9彈簧銷10球頭銷11杠桿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(kāi)合螺母操縱手柄8所操縱的軸30均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng),此時(shí)可任意接通某一運(yùn)動(dòng)。若合上開(kāi)合螺母,則軸30轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng);同時(shí)凸肩上V形槽轉(zhuǎn)開(kāi)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不能移動(dòng)。因此,當(dāng)扳動(dòng)開(kāi)合螺母操縱手柄8合上開(kāi)合螺母后,手柄2被鎖住而扳不動(dòng),縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給不能接通。當(dāng)需要接通縱向或橫向進(jìn)給時(shí),必須先將開(kāi)合螺母打開(kāi),使互鎖機(jī)構(gòu)恢復(fù)圖3-19a所示位置,才能扳動(dòng)手柄2。,若向左撥動(dòng)手柄2,接通向左的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),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(kāi)合螺母操縱手柄8不能扳動(dòng)。若向前扳動(dòng)手柄2,接通向前的橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給,由于軸6轉(zhuǎn)過(guò)一定角度,其半圓槽已隨

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

17、的電源,冷卻泵電動(dòng),機(jī)得電旋轉(zhuǎn)。,3.快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止控制 將縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給手柄2(見(jiàn)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(dòng)電動(dòng)機(jī)M3得電直接起動(dòng)旋轉(zhuǎn),拖動(dòng)刀架向所需方向快速移動(dòng)。,表3-9CA6140型臥式車(chē)床電氣元件表,3-1CA6140型臥式車(chē)床車(chē)削螺紋傳動(dòng)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(chē)床上,裝夾工件后找正時(shí),欲以手輕快地轉(zhuǎn)動(dòng)主軸,主軸箱中各個(gè)滑移齒輪及離合器應(yīng)處于什么位置?若用手轉(zhuǎn)動(dòng)主軸帶動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng),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(chē)床的縱

18、向絲杠為螺距P=12 mm的米制螺紋,為什么可以車(chē)削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制的螺紋?,3-4在CA6140型臥式車(chē)床上車(chē)削P=10 mm的米制螺紋和m=10 mm的模數(shù)制螺紋。試分別寫(xiě)出四種不同的運(yùn)動(dòng)平衡方程式。,3-5在CA6140型臥式車(chē)床進(jìn)給箱右端可看出光杠和絲杠是不可能同時(shí)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(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中,軸上為什么采用雙向片式摩擦離合器M1實(shí)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(dòng)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(chē)床車(chē)削螺紋時(shí),允許1m長(zhǎng)度內(nèi)的螺距累積誤差為l1000=0.015 mm。車(chē)削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制螺紋時(shí),為抵消特殊因子,分別用=、=、 =代入運(yùn)動(dòng)平衡方程式。試判斷該車(chē)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(chē)床工作中若發(fā)生下列